Радиоактивность. Первым шагом в научном решении проблемы превращения элементов было открытие в 1896 г

Первым шагом в научном решении проблемы превращения элементов было открытие в 1896 г. Беккерелем естественной радиоактивности урана. Два года спустя Мария и Пьер Кюри обнаружили радиоактивность у тория, а затем открыли 2 новых радиоактивных элемента – полоний и радий. Эти открытия доказали, что химические элементы не являются вечными и неизменными, а могут превращаться друг в друга.

Радиоактивность – это способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра с испусканием различных видов радиоактивных излучений и элементарных частиц.

Известны три основных вида радиоактивного излучения:

- альфа-излучение – поток ядер гелия;

- бета-излучение – поток быстрых электронов;

- гамма-излучение – коротковолновое электромагнитное излучение с очень малой длиной волны (менее 10^{-10 м), что обуславливает его чрезвычайно высокую проникающую способность.}

Продолжительность жизни атомов определяется строением их ядер и характеризуется периодом полураспада, то есть временем, в течение которого распадается половина всех ядер данного элемента. Период полураспада может быть от 10^-3 с до 10¹⁰ лет, но для большинства изотопов – 30 с - 10 суток.

На Земле встретить радиоактивный элемент можно только в 3 случаях:

- он «пережил» 4,3 млрд. лет со времени образования планеты Земля (торий, уран);

- его запасы постоянно пополняются за счет естественных процессов;

- он получен искусственно в результате деятельности человека (ускорители частиц, атомные реактора и пр.).

Изотопы – это атомы одного и того же химического элемента, которые различаются количеством нейтронов в ядре, а следовательно, и массой. Известно более 115 химических элементов. Все элементы, находящиеся в Периодической системе Д.И. Менделеева после висмута (№ 83), радиоактивны.

Анализ руд и минералов на содержание урана-238 или торий-232 и соответствующих изотопов свинца позволяет с достаточной точностью определять возраст геологических объектов.

Кроме радиоактивного распада превращения элементов происходят при разнообразных ядерных реакциях. Первое искусственное ядерное превращение осуществил в 1919 г. Резерфорд. Важным видом ядреных реакций являются термоядерные реакции. Это реакции слияния легких атомных ядер в более сложные.

Термоядерные реакции способны протекать только при очень высоких температурах 10⁷ К (ядра звезд, атомный взрыв, мощный газовый разряд). Практически сейчас осуществимы только неуправляемые термоядерные реакции при взрывах ядерных бомб.