Radioaktivnost

UVOD

Radioaktivnost je spontani proces u kojem se atomsko jezgro, emitujući jednu ili više čestica ili kvanataelektromagnetnog zračenja, preobražava u drugojezgro.Da bismo shvatili pojam radioaktivnosti moramo poznavati strukturu atoma. Atom, koji se još naziva i nuklid ima određen broj protona i određen broj neutrona u jezgru. Neutralni atom koji je elektro stabilan u omotaču ima jednak broj elektrona i protona. Mogući su slučajevi da uz isti broj protona u jezgri tj. isti element ima različit broj neutrona, pa to nazivamo izotopima nekog elementa. Izotopi su elementi istog atomskog, ali različitog masenog broja. Prvobitnonije bila poznata priroda zračenja nego se zbirno govorilo o radijaciji pa je ova pojava „raspada“ jezgra nazvana radioaktivnost, a jezgra koja emituju čestice ili zračenjeradioaktivna jezgra ili, ispravnije radioaktivni izotopi. Raspadom početnog jezgra, koje se naziva i jezgro roditelj, nastaje novo jezgro, potomak, koje može da ima redni broj Zi/ili maseni broj A različit od jezgra roditelja.Radioaktivni raspad karakteriše sevrstom i energijom emitovane radijacije i vremenom poluraspada.U prirodi se javljaju alfa-raspad,beta-raspad i gama-raspad.

OTKRIĆE RADIOAKTIVNOSTI

Prirodnu radioaktivnost otkrio je krajem prošlog veka francuski fizičar AnriBekerel. Trudeći se da ustanovi uzrok fluorescencije odnosno fosforescencije nekih materijala, Bekerel je na fotografsku ploču umotanu u crni papir postavio kristal uranijumove soli i onda sve izlagao sunčevoj svetlosti. Nakon razvijanja fotografske ploče pokazalo se da je ona bila „osvetljena“, dakle, uranijumova so je emitovala zračenje koje može da prođe kroz crni papir i da dejstvuje na fotografsku ploču. Bekerel je smatrao da uranijumova so zrači pod dejstvom sunčeve svetlosti. A onda, jednog dana, zbog oblačnosti, odustao je od eksperimenta, i foto ploču umotanu u crni papir odložio, a preko nje i unarijumsku so. Posle nekoliko dana ipak je razvio ploču i na veliko iznenađenje, ustanovio da je i ona jako ozračena. Ispravno je zaključio dauranijumova so, bez spoljašnjeg uticaja, dakle spontano, emituje zračenje kojeprolazi kroz hartiju i izaziva zacrnjenje foto ploče. Marija Kiri je ovu pojavunazvala radioaktivnost.Marija Kiri je zajedno s Pjerom Kirijem proučavala radioaktivnostidrugih uranijumovih jedinjenja, npr. rude pehblende (koja se uglavnom sastojiod uranil-oksida U3O8). M. Kiri je utvrdila da je zračenje mnogo jače i da nijeproporcionalno količini uranijuma. Pretpostavila je da ruda pehblende sadržimalu količinu nekog elementa koji mnogo jače zrači. Korišćenjem običnihhemijskih postupaka za razdvajanje elemenata, P.i M. Kiri izolovalisupolonijum i radijum. Radijum je izolovan posle dugog i strpljivog prerađivanjajedne tone rude pehblende iz koje je već bio izvađen uranijum. Izdvojene sunajpre male količine radijuma u obliku radijum-hlorida, a 1910.godineelektrolizom je dobijen i čist radijum. Otprilike u isto vreme M. Kiri i G. Šmitotkrili su, nezavisno, da su i torijumova jedinjenja radioaktivna. Zatim su A.Debijern i F. Gizel u uranijumskim mineralima našli još jedan radioaktivni element – aktinijum. Posle ovih prvih otkrića, sistematskim ispitivanjima, otkriveno je da u prirodi postoji četrdesetak radioaktivnih elemenata.

OSNOVNE OSOBINE

Radioaktivno zračenje prodire kroz različite materijale, a takođe može i da jonizuje sredinu kroz koju prolazi. Proučavajući prodornu moć zračenja koja emituje uranijum, Raderford je utvrdio da postoje dve vrste zračenja (alfa i beta). Alfa-zračenje lakše se apsorbuje od beta- ali više jonizuje sredinu kroz koju prolazi. Alfa i beta zraci različito skreću u magnetnom polju, na osnovu čega je zaključeno da je reč o česticama suprotnog naelektrisanja i različite mase. Treći oblik prirodne radioaktivnosti (gama-zračenje) otkrio je P. Vilar utvrdivši da ono ne skreće u magnetnom polju, a da se odlikuje izuzetnom prodornošću.
Procesradioaktivnog raspada je egzoterman, dakle praćen oslobađanjemenergije. Energijski bilans radioaktivnog raspada najlakše je odrediti pomoćuAjnštajnove relacije za odnos mase i energije:
E=mc2
gde je E energija ekvivalentna masi m, a c brzina svetlosti u vakuumu. U skladusa time energija E koja se oslobađa pri radioaktivnom raspadu jednaka je: