Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
§ 211. Открытие радиоактивности. Радиоактивные эле-
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| § 211. Открытие радиоактивности. Радиоактивные эле-
менты. Уран, торий и некоторые другие элементы обладают свойством непрерывно и без каких-либо внешних воздействий (т. е. под влиянием внутренних причин) испускать невидимое излучение, которое подобно рентгеновскому излучению способно проникать сквозь непрозрачные экраны и оказывать фотографи- ческое и ионизационное действия. Свойство самопроизвольного испускания подобного излуче- ния получило название радиоактивности. Элементы, обла- дающие этим свойством, называются радиоактивными эле-
в 1896 г. у урана французским физиком Антуаном Анри Бекке- релем (1852–1908). Открытие радиоактивности произошло вслед за открытием рент- геновского излучения. Испускание рентгеновского излучения впервые было замечено при бомбардировке стеклянных стенок разрядной труб- ки катодными лучами. Наиболее эффектным результатом такой бом- бардировки является интенсивное зеленое свечение стекла, люминес- ценция (см. том II, § 102). Это обстоятельство навело на мысль, что рентгеновское излучение есть продукт люминесценции и сопровождает всякую люминесценцию, например возбужденную светом. Опытной проверкой этого предположения занялся Беккерель. Он возбуждал люминесцирующие вещества светом, а затем подносил их к обернутой в черную бумагу фотопластинке. Испускание прони- кающего излучения должно было бы обнаружиться по почернению фотопластинки после проявления. Из всех испытанных Беккерелем люминесцирующих веществ почернение пластинки сквозь черную бумагу вызывала лишь соль урана. Но при этом оказалось, что образец, предварительно возбужденный сильным освещением, давал т а к о е ж е п о ч е р н е н и е, как и
образец. Отсюда следовало, что испускаемое урановой солью излучение не связано с люминесценцией, а испускается независимо от внешних воздействий. Этот вывод подтвердился опытами с нелюминесци- рующими соединениями урана — они все давали проникающие излучение. 518 Гл. XXIII. Радиоактивность После открытия радиоактивности урана Беккерелем поль- ский и французский физик Мария Склодовская-Кюри (1867– 1934), которая основные научные работы выполняла в сотрудни- честве со своим мужем Пьером Кюри (1859–1906), исследовала б´ ольшую часть известных элементов и многие их соединения с целью установить, не обладают ли какие-либо из них радио- активными свойствами. В своих опытах М. Кюри использовала в качестве признака радиоактивности способность радиоактив- ных веществ ионизовать воздух. Этот признак гораздо более чув- ствителен, чем способность радиоактивных веществ действовать на фотопластинку. Ионизующее действие радиоактивного препа- рата легко обнаруживается с помощью опыта, изображенного на рис. 376 (ср. том II, § 92). Опыты М. Кюри привели к следующим результатам. Рис. 376. Измерение ионизационного тока: 1 — корпус ионизацион- ной камеры, 2 — электрод, отделенный от 1 изолирующей проб- кой 3, 4 — изучаемый препарат, 5 — электрометр. Сопротивление R = 10
–10 12 Ом. При достаточно высоком напряжении батареи все ио- ны, образуемые в объеме камеры ионизующим излучением, собираются на электроды, и через камеру течет ток, пропорциональный ионизаци- онному действию препарата. В отсутствие ионизующих агентов воздух в камере является непроводником, и ток равен нулю 1. Радиоактивность обнаруживают не только уран, но и все его химические соединения. Кроме того, радиоактивные свойства были обнаружены еще у одного элемента — тория и у всех его химических соединений. 2. Радиоактивность препарата с любым химическим составом равна радиоактивности чистых урана или тория, взятых в коли- честве, в котором они содержатся в этом препарате. Последний результат означает, что свойства молекулы, в состав которой входит радиоактивный элемент, не влияют на радиоактивность. Таким образом, радиоактивность пред- Гл. XXIII. Радиоактивность 519
ставляет собой не молекулярное явление, а внутреннее свойство атомов радиоактивного элемента. Помимо чистых элементов и их соединений, Кюри исследо- вала также различные природные минералы. Радиоактивность минералов оказалась обусловленной присутствием в них урана или тория. При этом, однако, некоторые минералы обнаружили неожиданно большую радиоактивность. Так, урановая смоляная руда давала в четыре раза большую ионизацию, чем содержа- щийся в ней уран. Повышенную активность смоляной руды можно было объяс- нить только примесью н е и з в е с т н о г о р а д и о а к т и в н о- г о э л е м е н т а в количестве настолько малом, что он усколь- зал от химического анализа. Несмотря на малое содержание, этот элемент испускал больше радиоактивного излучения, чем присутствующий в большом количестве уран. Следовательно, ра- диоактивность этого элемента должна быть во много раз сильнее радиоактивности урана. Исходя из этих соображений, Пьер и Мария Кюри пред- приняли химическое выделение гипотетического элемента из урановой смоляной руды. Контролем успешности проводимых химических операций служила радиоактивность на единицу мас- сы получаемого продукта, которая должна была расти по мере увеличения в нем содержания нового элемента. После несколь- ких лет напряженной работы действительно удалось получить несколько десятых долей грамма ч и с т о г о э л е м е н т а, ра- диоактивность которого более чем в миллион раз превосходила радиоактивность урана. Элемент этот получил название радий (т. е. лучистый). По своим химическим свойствам радий (Ra) относится к ще- лочно-земельным металлам. Атомная масса его оказалась равной 226. На основании химических свойств и атомной массы радий был помещен в дотоле пустовавшую клетку № 88 периодической системы Менделеева. Радий является постоянным спутником урана в рудах, но содержится в ничтожных количествах — примерно 1 г радия на 3 т урана; ввиду этого добыча радия представляет собой весьма трудоемкий процесс. Радий — один из самых редких и дорогих металлов. Он ценится как концентрированный источник радиоактивных излучений. Дальнейшие исследования Кюри и других ученых значитель- но расширили число известных радиоактивных элементов. 520 Гл. XXIII. Радиоактивность Все элементы с порядковым номером, превышающим 83, ока- зались радиоактивными. Они были найдены в виде небольших примесей к урану, радию и торию 1 ).
р а д и о а к т и в н ы е и з о т о п ы элементов таллия (Z = 81), свинца (Z = 82) и висму- та (Z = 83). Следует отметить, что радиоактивны только редкие изотопы этих элементов, примешанные к урану, радию и торию. Обычные таллий, свинец и висмут нерадиоактивны. Помимо элементов, образующих конец периодической систе- мы Менделеева, радиоактивными оказались также элементы: самарий, калий, рубидий. Радиоактивность этих элементов слаба и обнаруживается с трудом.
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|