Общие сведения о строении атома и радиоактивном распаде

ГЛАВА IV ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ ПРИ ПОРАЖЕНИИ ЯДЕРНЫМ И ХИМИЧЕСКИМ ОРУЖИЕМ

ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ ПРИ ПОРАЖЕНИИ ЯДЕРНЫМ ОРУЖИЕМ

Общие сведения о строении атома и радиоактивном распаде

Все живые организмы и неживые предметы, существующие в природе, состоят из атомов, которые очень малы по своим размерам.

В основе строения атома (рис. 86) лежит ядро (положительно заряженная часть атома) и вращающиеся вокруг него электроны (отрицательно заряженные частицы атома). Электроны постоянно двигаются вокруг ядра и образуют так называемые электронные оболочки.

Ядро атома неоднородно. Оно содержит частицы двух видов: протоны, имеющие положительный электрический заряд, и нейтроны, не имеющие электрического заряда.

Число протонов в ядре каждого атома равняется числу его электронов, поэтому атом в целом не имеет электрического заряда — он нейтрален.

Рис. 86. Строение атома гелия:
положительно заряженные частицы атома — протоны; отрицательно заряженные частицы атома — электроны; частицы, не имеющие электрического заряда, — нейтроны

При взаимодействии атомов с какой-нибудь заряженной частицей электроны могут покидать свои оболочки. При этом атом, потеряв одну отрицательно заряженную частицу, на короткое время . будет иметь положительный заряд за счет избытка протонов (на один протон). Процесс образования пары электрически разно заряженных частиц (ионов) называется ионизацией. Ионизированный
атом легко вступает в соединение с другими атомами и может присоединять к себе один из их электронов.

При внешних воздействиях иногда электроны с одной из внутренних оболочек на короткое время переходят на оболочку, более удаленную от ядра, а затем возвращаются на прежнее место; при этом испускаются рентгеновы или световые лучи.

В природе имеются и такие вещества, в атомах которых происходят самопроизвольные (без воздействия на атом извне) превращения, сопровождающиеся распадом ядер. При распаде ядер атомов этих веществ возникают невидимые излучения, способные вызывать ионизацию атомов других веществ. Эти излучения называют ионизирующими излучениями. Вещества или элементы, атомы которых самопроизвольно подвергаются радиоактивному распаду, называются радиоактивными.

В природе существует ряд элементов, обладающих естественными радиоактивными свойствами: уран, полоний, радий и др. Их более 40.

При распаде ядер природных радиоактивных элементов возникают различные ионизирующие излучения с характерными свойствами. Различают альфа-, бета- и гамма-излучения.

Альфа-лучи представляют собой поток положительно заряженных частиц (альфа-частиц), каждая из которых содержит два протона и два нейтрона. Такое количество протонов имеется в ядре атома гелия, поэтому альфа-частицы иначе называют ядрами атомов гелия. Первоначальная скорость перемещения альфа-частиц очень велика. Однако, встречая на своем пути атомы различных элементов, альфа-частицы срывают с их электронных оболочек электроны (т. е. вызывают ионизацию атомов) и замедляют свое движение. Присоединив к себе два электрона, альфа-частица превращается^ атом гелия. В воздухе альфа-частица способна преодолеть расстояние до 7 см, а в каком-либо более плотном веществе пробег ее сокращается до сотых долей миллиметра. Поэтому даже лист папиросной бумаги является непроходимым препятствием для альфа-частиц. Роговой слой эпидермиса кожи также способен задерживать альфа-частицы.

Бета-лучи представляют собой поток отрицательно заряженных частиц (бета-частиц), т. е. электронов. Встречаясь на своем пути с атомами различных веществ, они вызывают их ионизацию. Бета-частицы по сравнению с альфа-частицами имеют меньшие размеры и большую скорость движения, поэтому они реже сталкиваются с атомами веществ и пробегают в воздухе в сотни тысяч раз дальше, чем альфа-частицы.

Энергия бета-частиц неодинакова. Ткани летнего воинского обмундирования могут задерживать лишь 30—40% всех бета-частиц. Частицы с большой энергией могут проникнуть через всю толщу кожи человека.

Радиоактивные вещества, способные испускать потоки альфа или бета-частиц, называются альфа- или бета-активными веществами.
Гамма-излучение по своим физическим свойствам напоминает рентгеновское излучение. Возникновение гамма-излучения связано с превращениями ядер атомов, происходящими при испускании альфа- или бета-частиц. Поэтому большая часть альфа- и бета-активных веществ способна испускать и гамма-лучи.

Гамма-лучи являются одним из видов электромагнитного излучения и не несут электрического заряда. Встречаясь с атомами веществ, они передают свою энергию электронам, которые после этого покидают электронную оболочку и, сталкиваясь с другими атомами, вызывают их ионизацию (вторичная ионизация). Гамма-лучи могут пробегать в воздухе несколько сотен метров. По сравнению с альфа- и бета-частицами гамма-лучи обладают гораздо большей проникающей способностью. Однако и гамма-лучи при известной толщине различных веществ полностью или частично задерживаются их атомами. Так, слой дерева толщиной 25 см, слой грунта толщиной 14 см, бетон толщиной 10 см или броня тол щи -noiT3 см в два раза ослабляют поток гамма-лучей.

Встречающиеся в природе естественные радиоактивные элементы с течением времени в результате непрерывного распада атомов теряют радиоактивность. Время, в течение которого половина атомов радиоактивного вещества распадается, называется периодом полураспада.

У некоторых радиоактивных веществ период полураспада исчисляется секундами, минутами, часами или несколькими днями. Такие вещества называются короткоживущими.

Радиоактивные вещества, имеющие большой (длительный) период полураспада, называются долгоживущими.

К короткоживущим радиоактивным веществам относятся радиоактивные алюминий, кремний, фосфор, натрий и др., к долгоживущим— кобальт, стронций, углерод и др.

В процессе радиоактивного распада количество нейтронов в ядре атома может уменьшаться и в результате этого изменяются физические свойства веществ. Атомы, в ядрах которых содержится одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов, обладают одинаковыми химическими свойствами, но резко отличаются по физическим качествам. Они называются изотопами. Так, например, природный уран встречается в виде трех изотопов.

содержание .. 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 ..