ия очень разнообразны, так что общих правил смещения по периодической системе не существует; чаще всего происходит распад исходного ядра на тяжелый и легкий осколки, несущие соответственно около 60 и 40 % заряда и массы исходного ядра. Относительное содержание нейтронов в ядрах изотопов тяжелых элементов выше, чем в ядрах устойчивых изотопов середины периодической системы. Поэтому при спонтанном делении распадающееся ядро испускает 2—4 нейтрона; образующиеся ядра все еще содержат избыток нейтронов, оказываются неустойчивыми и поэтому претерпевают последовательный ряд р_-распадов.

Элементы, расположенные в конце периодической системы (после висмута), не имеют стабильных изотопов. Подвергаясь радиоактивному распаду, они превращаются в другие элементы. Если вновь образовавшийся элемент радиоактивен, он тоже распадается, превращаясь в третий элемент, и так далее до тех пор, пока не получаются атомы устойчивого изотопа. Ряд элементов, образующихся подобным образом один из другого, называется радиоактивным рядом. Примером может служить приводимый ниже ряд урана — последовательность продуктов превращения изотопа 238U, составляющего преобладающую часть природного урана; для каждого превращения указан тип радиоактивного распада (над стрелкой) и период полураспада (под стрелкой):

а |3~ р~

238jj ^ 234Th ^ 23\ра

^ 4,5-10е лет 90 24 суток 9! 1,2 мин

а а а

234т г 230Th w. 226,

итт v 230Th > 2 6Ra *

92 2,5-105 лег 90 8-Ю4 лет 88 1620 лет

27 мин

19 лет

Р"

2^°Bi >? 2J°Po > 2?6,Pb (устойчив)

83 5 суток 84 133 суток 82

Таким образом, конечным продуктом распада является устойчивый изотоп свинца.

При р-распаде массовое число изотопа не меняется, а при а-распаде уменьшается на 4. Поэтому возможно существование четырех радиоактивных рядов: один из них включает изотопы, массовые числа которых выражаются общей формулой 4п (п — целое число), второму отвечает общая формула массового числа 4n-j- 1, третьему — 4п + 2 (это и есть радиоактивный ряд урана)] и четвертому — 4/7 + 3. Действительно, помимо ряда урана, известны еще два естественных радиоактивных ряда: ряд тория, начинающийся с изотопа 232Тп и соответствующий общей формуле массового числа 4п, и ряд актиния, начинающийся с изотопа 235U («актиноуран») и отвечающий общей формуле массового числа 4л + 3. Устойчивые продукты превращений в этих рядах тоже представляют собой изотопы свинца (208РЬ и 207РЬ). Родоначальником четвертого радиоактивного ряда (ряда нептуния) с общей формулой массового числа 4п + 1 служит изотоп искусственно полученного элемента нептуния ^Np; здесь конечным продуктом распада является устойчивый изотоп висмута 209Bi.

Накопление свинца в результате распада содержащихся в минералах радиоактивных элементов позволяет определить возраст соответствующих горных пород. Зная скорость распада 23sU, 232Th и 235U и определив их содержание, а также содержание и изотопный состав свинца в минерале, можно вычислить возраст минерала, т. е. время, прошедшее с момента его образования (так называемый свинцовый метод определения возраста). Для минералов с плотной кристаллической упаковкой, хорошо сохраняющей содержащиеся в кристаллах газы, возраст радиоактивного минерала можно установить по количеству гелия, накопившегося в нем в результате радиоактивных превращений (гелиевый метод). Для определения возраста сравнительно молодых образований (до 70 тыс. лет) применяется радиоуглеродный метод, основанный иа радиоактивном распаде изотопа углерода КС (период полураспада около 5600 лет). Этот изотоп образуется в атмосфере под действием космического излучения и усваивается организмами, после гибели которых его содержание убывает по закону радиоактивного распада. Возраст органических остатков (ископаемые организмы, торф, осадочные карбонатные породы) может быть определен путем сравнения радиоактивности содержащегося в них углерода с радиоактивностью углерода атмосферы.

37. Искусственная радиоктивность. Ядерные реакции. В 1934 г. Ирен Кюри и Фредерик Жолио-Кюри обнаружили, что некоторые легкие элементы — бор, магний, алюминий — при бомбардировке их а-частицами испускают позитроны. Они же установили,, что если убрать источник а-частиц, то испускание позитронов прекращается не сразу, а продолжается еще некоторое время. Это значит, что при бомбардировке а-частицами образуются какие-то радиоактивные атомы, обладающие определенной продолжительностью жизни, но испускающие не а-частицы и не электроны, а позитроны. Таким образом была открыта искусственная радиоактивность.

Наблюдавшиеся явления Ирен Кюри и Фредерик Жолио-Кюри объяснили тем, что под влиянием бомбардировки ядер а-частицами сперва образуются новые неустойчивые ядра, которые затем распадаются с испусканием позитронов. Например, в случае алюминия процесс протекает в две стадии

30

где 15Р — искусственно полученный изотоп фосфора — радиофосфор. Последний неустойчив (период полураспада 3 мин 15 с) и распадается с образование:.! устойч