§ XV.2. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ
Получение новых ядер. Искусственная радиоактивность.
Процессы взаимодействия ядер одних элементов с ядрами других элементов или с элементными частицами, при которых образуются ядра новых элементов, получили название ядерных реакций. Чаще всего ядерные реакции представляют собой взаимодействие ядер с частицами сравнительно небольшой массы (а-частицами, протонами, нейтронами и т. д.). Первую ядерную реакцию в лаборатории осуществил Э. Резерфорд (1919)
Ядерные реакции, подобно химическим, подразделяются на реакции замещения, присоединения, диссоциации, обратимые. Например, реакция замещеня
реакция присоединения
В процессе ядерных реакций образуются ядра, способные к самопроизвольному распаду. Явление самопроизвольного распада искусственно полученных ядер называют искусственной радиоактивностью. Искусственную радиоактивность открыли в 1933 г. французские ученые Ирэн и Фредерик Жолио-Кюри, осуществившие ядерную реакцию:
Радиоизотоп фосфора-30 неустойчив и распадается с образованием устойчивого ядра кремния по уравнению реакции
Искусственный синтез элементов.
Открытие ядерных реакций и искусственной радиоактивности имело огромное значение для науки и техники. Появилась возможность искусственного синтеза элементов. Впервые неизвестный ранее элемент технеций был синтезирован в 1937 г. по уравнению реакции
Позднее были синтезированы трансурановые элементы от элементов с порядковыми номерами 93—108. Наибольшие успехи в этой области был достигнуты учеными социалистических стран под руководством Г. Н. Флерова и американскими учеными под руководством Г. Сиборга.
В качестве примера приведем несколько реакций синтеза трансурановых элементов:
Использование радиоактивных изотопов.
Радиоактивные изотопы нашли широкое применение в различных областях науки и техники. Они используются в приборах промышленного контроля, например для выявления дефектов в металлах и сплавах и определения уровня жидкости в закрытых емкостях. Ценным методом научного исследования стал метод меченых атомов. Метод заключается в том, что к исследуемому элементу добавляют в незначительном количестве радиоактивный изотоп, по излучению которого судят о поведении элемента в тех или иных процессах и о его содержании в объемах или на поверхности раздела веществ. В медицине радиоактивные изотопы используют для диагностики и лечения. С помощью радиоактивных изотопов определяют возраст углеродосодержащих материалов, горных пород Земли и космических тел.
Например, возраст углеродосодержащих материалов определяется с помощью радиоизотопа углерода-14, который образуется в верхних слоях атмосферы по реакции
Радиоактивный углерод усваивается растениями и затем животными. Он претерпевает радиоактивный р-распад
По содержанию радиоактивного углерода в отмерших организмах или растениях можно судить о возрасте углеродосодержащего вещества. Возраст минералов можно определить по отношению свинца-206, образующегося в результате радиоакивного распада урана -238 (см. рис. XV. 1), к урану-238.
