Радиоактивтілік.Радиоактивті сулелену жне оны трлері

1896 жылы француз физигі Анри Беккерель уран тздарыны кзге крінбейтін суле шыаратынын байаан. Ол сулелерді ренгтген сулелері трізді, млдір емес заттардан тіп кететіні аныталан. Онан кейін Мария Складовская мен Пьер Кюри мндай сулелерді торий, полоний, жне радий элементтеріні де шыаратынын анытады. Осындай суле шыаратын заттарды радиоактивті заттар деп атады.

Кейбір элементтер ядросыны з бетінше суле шыарып, содан кейін жаа элемент ядросыны пайда болу асиеті радиоактивтік деп аталады.

Радиоактивті заттар алашыда табиатта байалан-ды. Сондытан табиатта з бетінше болып жататын радиоактивтікті табии радиоактивтік деп атайды. Радиоактивті заттарды шыаратын сулелерін зерттеу масатында тмендегі тжірибені принципін арастырайы. Радиоактивті затты бір орапты ішіне орналастырып, оны магнит рісіне ояды. Сонда ораптан шыан сулелерді шке жіктелетіні байалан. Оларды бір тобы магнит рісінде ауытымай, тіке таралан. Бл сулелерді заряды жо деген сз. Бл сулелерді гамма- сулелер деп атаан. Магнитті сол полюсіне арай баытталан сулелер о зарядталан деп есептеледі. Ол альфа-сулелер. Ал теріс зарядты сулелерді бета-сулелер деп атайды.

 

Альфа сулелер гелий атомы ядроларыны аыны болып есептеледі. Оны массасы 4-ке, заряды +2е-ге те. Энергиясы 2÷5 МэВ. Альфа-сулелер ядродан 14000-20000 км/с жылдамдыпен шып шыады. Зата келіп сотыысан альфа-блшектер оны молекулаларымен немесе атомдарымен серлеседі де, оларды иондайды немесе озан кйге келтіреді.

Бета-блшектерді массасы альфа-блшектерді массасынан 7350 есе жеіл. Сондытан бета сулелер магнит немесе электр рісінде альфа-сулелерге араанда кштірек ауытиды. Бл сулелерді жылдамдыы 160000 км/с- шамасында болады. Бета-блшектер альфа-блшектерге араанда заттарды аз иондайды.

Гамма-сулелер деп фотондар аынын айтады. Оны жиілігі 10²⁰ Гц. Гамма- сулелер жары жылдамдыына те жылдамдыпен таралады.

 

Содди жне Фаянс задары:

Альфа-, бета- жне гамма-сулелерін атом ядролары шыарады. Радиоактивті элемент ядросынан осы сулелер шыып кеткеннен кейін жаа ядро, яни баса элемент пайда болады. андай элемент пайда болатыны бастапы элемент ядросынан андай сулені шыатынына байланысты.

Альфа-ыдырау кезінде ыдырайтын ядро альфа-блшектерді шыарады да жаа элемент ядросын тзеді. Зарядтар мен массаларды саталу заын ескеретін болса, бл ереже былайша жазылады:

(1.1)

Мндаы -ыдыраан (бастапы) элементті ядросы, - пайда болан элементті ядросы. Ережеден байап отыранымыздай жаадан пайда болан элемент бастапы элементке араанда Менделеевті периодты системасында екі орын сола ыысан, ал атомды салмаы бастапы элементті атомды салмаынан 4-ке кем. Мысалы: мндаы - радий элементі, - радон элементі.

Бета-ыдырау кезінде бастапы (ыдыратылатын) элемент ядросынан бета-блшектершып шыады да, жаа элемент пайда болады. Бл былайша рнектеледі:

(1.2)

Мысалы:

пайда болан элемент бастапы элементке араанда Менделеевті периодты системасында бір орын оа ыысан. Атомды салмаы згеріссіз алады. (1) жне (2) формулалармен аныталатын ережені ыысу ережесі немесе Содди жне Фаянс задары деп атайды.

Радиоактивті ыдырау заы. Радиоактивті ыдырау нтижесінде радиоактивті элементті атом саны азая береді. Радиоактивті элемент атомыны саны екі есе азаюа кеткен уаытты жартылай ыдырай периоды (Т_1/2) деп атайды. Мысалы, полоний элементіні жартылай ыдырау периоды 140 кнге те. 1г. Полонийді 140 кн ткеннен кейін 0,5 грамы алады. Ал уранны периоды Т_1/2=4,5*10⁹ жыл.

dt уаыт ішінде ыдырайтын атомдар саны dN радиоактивті элементті атомдар санына (N) жне уаыта тура пропорционал болады, яни осыдан dN~N, dN~ dt,

(1.3)

мндаы -берілген элементті ыдырау тратысы. Минус белгісі уаыт ткен сайын радиоактивті элемент атомыны азая беретінін крсетеді. Соы формуладан табатынымыз:

(1.4)

Егер осы тедеуді 0-ден t-а дейінгі аралыта интегралдаса,

Бдан . Одан exp алса: (1.5)

шыады, мндаы N₀ - бастапы кездегі элементті атом саны, N - t уаыт ткеннен кейінгі алан атом саны, бл атыс радиоактивті ыдыраузаы деп аталады. Радиоактивті элементте бір секунд ішінде атомдарды ыдырау санын осы элементті активтігі деп атайды, яни

(1.6)

Активтікті бірлігіне беккерель (Бк) алынады.

 

Ядролы реакциялар. Радиоактивтік былыс негізінде элементтер ядроларын трлендіруге ммкін болды. Энергиясы лкен,мысалы альфа-блшектермен атом ядроларын атылау арылы жасанды жолмен бір элемент ядросын екінші элемент ядросына трлендіруге болады. Осы былысты ядролы реакциялар деп атайды. Ядролы реакцияны алаш рет 1919 жылы Э. Резерфорд жзеге асырды. Ол азот атомыны ядросын - блшектермен атылау нтижесінде оттегі изотопы мен протон алды:

немесе

Осы сияты

Бл реакцияларды ысаша былай жазуа болады:

,

Жасанды ядролы реакцияларды зерттеуді нтижесінеде жаа элементар блшек –нейтрон ашылды. Бериллийді альфа-блшектермен атылаанда бериллий ядросы альфа-блшекті жтып, зінен нейтрон (n) бліп шыарады да кміртегі ядросына айналады:

Нейтрон радиоактивті. Оны жартылай ыдырау периоды Т= 11,7 мин. Зарядсыз боландытан нейтрон кбінесе атом ядроларын атылайтын снаряд ретінде пайдаланылады. Нейтрон протона з бетімен мына схема бойынша айналады:

мндаы, - протон, -электрон, -антинейтрино.

Ал протон нейтрона былайша айналады:

Мндаы - позитрон, -нейтрино.

Термоядролы реакция.Осыан дейін арастыранымен ауыр ядроларды блуінуі нтижесінде жретін ядролы реакциялар еді. Бл кезде кп энергия блініп шыады. Ал енді жеіл ядроларды бірімен бірін біріктіретін болса, онда те кп ядролы энергия алуа болады екен. Бл реакцияны термоядролы реакция немесе синтез реакциясы деп атайды. Ол былайша жреді:

Бл кезде блініп шыан энергия ядросында жретін реакция кезінде блініп шыатын энергиядан сегіз есе кп болады.