Читать книгу Экология на рубеже веков - Виктор Евгеньевич Бабушкин - Страница 5

Человечество уже давно знало, что материальный мир вообще и химическое вещество в частности состоят из атомов, но как эти атомы выглядят, было неизвестно до начала XX века.

Великий английский физик Эрнест Резерфорд однажды зимой 1911 года, войдя в свою лабораторию, где работал его талантливый ученик Г. Гейгер, своим громоподобным голосом объявил: «Теперь я знаю, как выглядит атом!» [28]. Им впервые была построена планетарная модель атома, где электроны (отрицательно заряженные частицы) являются «планетами», которые движутся вокруг ядра атома («солнца»), состоящего из протонов – положительно заряженных частиц, и нейтронов – электрически нейтральных частиц.

Конечно, планетарную модель атома необходимо воспринимать как модель, созданную одновременно сердцем учёного и его разумом. Дальнейшие открытия элементарных частиц и сложных, загадочных, непредсказуемых процессов их взаимодействия привели к более глубокому пониманию мироздания – познание атома так же неисчерпаемо, как и бесконечно познание окружающего нас мира и вселенной.

Размер ядра в 100 000 раз меньше самого атома, но плотность его настолько значительна, что масса ядра приближается к массе всего атома, на орбите которого число электронов в точности равно числу протонов в ядре. Это равенство делает атом нейтральным.

Любое атомное ядро с заданным числом протонов и нейтронов называется НУКЛОНОМ. Ядра атомов одного и того же химического элемента всегда содержат одно и то же количество протонов, а вот число нейтронов в ядрах может быть разным. В этом случае мы имеем разновидности химического элемента, называемые ИЗОТОПАМИ (например, изотопы урана-238, 235, 234 имеют по 92 протона, но соответственно 146, 143 и 142 нейтрона в ядре). Они имеют одинаковый порядковый номер, но разную атомную массу и почти не отличаются по химическим свойствам.

Если в ядре атома силы сцепления между протонами и нейтронами слабые (нестабильный химический элемент, а их большинство) и протон начинает «вылетать» из ядра, или нейтрон в ядре превращается в новый протон и т. д., то образуется новый НУКЛИД. При этом одновременно с потерей ядром протона с орбиты «срывается» электрон.

Явление самопроизвольного распада химического элемента и превращение его в изотоп или новый нуклид, сопровождаемое выделением энергии (излучением), и называется РАДИОАКТИВНОСТЬЮ. Нестабильные химические элементы, способные к самопроизвольному распаду и осуществившие его, носят название РАДИОИЗОТОПОВ и РАДИОНУКЛИДОВ.

При распаде радиоактивного вещества масса его в течение времени уменьшается по экспоненциальному закону. Время, по истечении которого масса радиоизотопа (радионуклида) уменьшается в два раза, называется ПЕРИОДОМ ПОЛУРАСПАДА. Время это для разных радиоактивных веществ измеряется долями секунд, секундами, сутками, годами, тысячами и миллиардами лет.

В гранитах, слагающих фундамент города Бийска, содержится значительное количество природного урана-238, период полураспада которого составляет 4,47 млрд лет.

В табл.2.1 представлены радиоактивные вещества, образующиеся при распаде урана-238, период их полураспада и вид излучения, сопровождающий этот распад [51].

Таблица 2.1

Все эти вещества образуются в гранитах и почвах города, а начиная от радона-222 в подвалах жилых домов и даже в наших квартирах.

В табл.2.2 приводится список основных радиоактивных изотопов [53], имеющих важное значение для экологии человека, где:

– группа А – элементы, составляющие основу живого вещества (приводятся их радиоизотопы);

– группа В – элементы, содержащиеся в значительных количествах в продуктах распада, которые попадают в окружающую среду вместе с радиоактивными выбросами во время аварий реакторов, при ядерных взрывах;

– группа С – инертные газы, образующиеся в мощных реакторах или при ядерных взрывах (в том числе подземных).

Таблица 2.2

Основные радиоактивные изотопы, имеющие важное значение для экологии человека [53]

Приведём сведения о периодах полураспада ряда других радиоактивных изотопов, не вошедших в табл.2.1 и 2.2, но которые могут встретиться в тексте книги: цезий-134 – около двух лет; бериллий-7–53,6 суток; барий-140–13 суток; радон (торон)-220–55 сек.; тантал-182–111 суток; радий-228–5,75 года; радий-223–11,4 суток [43].