 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
97
Наиболее прочными являются ядра со средними массовыми числами. В легких ядрах все или
почти все нуклоны лежат на поверхности ядра, и поэтому не в полной мере используют свои
возможности взаимодействия, что несколько уменьшает удельную энергию связи. С ростом
массового числа увеличивается доля нуклонов, лежащих внутри ядра, которые используют свои
возможности полностью, поэтому значение удельной энергии связи постепенно увеличивается.
При дальнейшем увеличении массового числа начинает все сильнее сказываться взаимное
отталкивание электрических зарядов протонов, которое стремится разорвать ядро и поэтому
уменьшает удельную энергию связи. Это приводит к тому, что все тяжелые ядра оказываются
нестабильными.
Радиоактивность
Французский физик А.А. Беккерель (1852–1908) 1 марта 1896г. обнаружил почернение
фотопластинки под действием невидимых лучей сильной проникающей способности,
испускаемых солью урана. Вскоре он выяснил, что спрсобностью лучеиспускания обладает сам
уран. Радиоактивность (такое название получило открытое явление) оказалась привилегией
самых тяжелых элементов таблицы Менделеева. Это явление определяют как самопроизвольное
превращение неустойчивого изотопа одного элемента в изотоп другого, при этом происходит
испускание электронов, протонов, нейтронов или ядер гелия (альфа-частиц). Было установлено,
что радиоактивность – весьма распространенное явление.
Атомные ядра, которые отличаются числом нейтронов и протонов, имеют общее название –
нуклиды. Из 1500 известных нуклидов только 265 – стабильные. Среди элементов, содержащихся в
земной коре, радиоактивными являются все с порядковыми номерами более 83, т. е.
расположенные в периодической системе после висмута. У них вообще нет стабильных изотопов
(изотопы – разновидности атомов одного и того же химического элемента, отличающиеся числом
нейтронов в составе ядра). Естественная радиоактивность обнаружена у отдельных изотопов и
других элементов. Природные радиоактивные изотопы подвержены распаду, сопровождающемуся
испусканием альфа- или бета-частиц (очень редко обоих видов).
В 1940 г. советские ученые Г.Н. Флеров и К.А. Петржак обнаружили новый вид.
радиоактивных превращений – спонтанное деление ядер. Испускание гамма-лучей не приводит к
превращениям элементов и потому не считается видом радиоактивных превращений. Таким
образом, число способов радиоактивного распада природных изотопов весьма ограниченно.
Тем не менее ныне известны и другие способы. Они были открыты или предсказаны после того,
как в 1934г. французские физики, супруги Ирен (1897– 1956) и Фредерик (1900–1958) Жолио-
Кюри, наблюдали явление искусственной радиоактивности. В результате ядерных реакций
(например, при облучении различных элементов альфа-частицами или нейтронами) образуются не
существующие в природе радиоактивные изотопы. И. и Ф. Жолио-Кюри осуществили ядерную
реакцию, продуктом которой был радиоактивный изотоп фосфора с массовым числом 30. Данный
вид превращений называют бета-плюс распадом, подразумевая под бета-минус испускание
электрона. В ходе бета-плюс распада заряд ядра уменьшается на 1. Такое же его изменение
происходит при так называемом орбитальном захвате: некоторые ядра могут захватывать электрон
с ближайших оболочек. Это тоже вид радиоактивных превращений. Принято бета-плюс, бета-
минус распады и эпсилон-захват объединять под общим названием бета-распада. Физики-
теоретики предсказали возможность двойного бета-превращения, при котором одновременно
испускаются два электрона или два позитрона. На практике такое превращение пока не
обнаружено. Наблюдалась также протонная и двухпротонная радиоактивность. Всем этим видам
превращений подвержены только искусственные изотопы, не встречающиеся в природе.
Радиоактивность характеризуется не только видом испускаемых частиц, но и их энергией,
которая может в миллионы раз превосходить энергию химических процессов. Для каждого
отдельного ядра предсказать заранее момент распада абсолютно невозможно. Время жизни ядра –
случайная величина. На скорость радиоактивного распада нельзя повлиять внешними факторами –
давлением, температурой и др. Спонтанный характер распада – одна из наиболее важных его
особенностей.
Хотя все ядра живут разное время от момента образования до момента распада, для каждого
радиоактивного вещества существует вполне определенное среднее время жизни ядер. Скорость
распада подчиняется закону радиоактивного распада, выраженному формулой