autor: Dytka
temat: Promieniotwórczość
dział: chemia
Zjawisko promieniotwórczości zaobserwował po raz pierwszy francuski uczony Henri Becquerel. 23 listopada 1986r. zawiadomił Akademię Nauk, że kawałki soli uranowej, przechowywane przez sześć miesięcy w zupełnej ciemności wysyłają promienie. Pod wpływem tego promieniowania gazy stają się przewodnikami elektryczności. Było to zjawisko zupełnie dotąd nie znane. Nowe promienie, które nazwano promieniami uranowymi, z miejsca wzbudziły ogromne zainteresowanie fizyków.
Maria Skłodowska poszukiwała wówczas właśnie tematu pracy doktorskiej. Zaciekawienie odkryciem Becquerela, zaowocowało rozpoczęciem badań mających na celu ustalenie, czy inne ciała nie posiadają podobnie jak związki uranu własności emitowania promieni. I rzeczywiście, jednocześnie z niemieckim fizykiem G. C. Schmidtem odkryła analogiczne zjawisko dla toru, przy czym okazało się, że metal ten jest aktywniejszy od uranu. Okazało się, że promieniowanie nie jest bynajmniej swoistą cechą uranu. Trzeba więc nazwać to zjawisko bardziej ogólnie. Skłodowska proponuje miano: promieniotwórczość (radioaktywność), a pierwiastki, które posiadają tę dziwną własność promieniowania (uran i tor) - nazywa promieniotwórczymi (radioelementami).W lipcu 1898r. polska uczona wraz z mężem ogłosiła odkrycie promieniotwórczego pierwiastka, który Maria nazwała polonem na cześć swojej ukochanej Ojczyzny. W grudniu 1898r. natomiast, poinformowali oni Akademię Nauk o odkryciu radu - pierwiastka śladowego, silnie promieniującego. Choć istnienie radu nie ulegało już wątpliwości, sam pierwiastek w postaci czystej nie został jeszcze wydzielony. Dopiero w czasie dalszej, czteroletniej mozolnej pracy udało im się wyizolować, z wielu ton importowanego z Czech uranitu, 1/10 grama czystego pierwiastka.W ciągu lat 1899 i 1900 Piotr i Maria Curie ogłaszają komunikat dotyczący odkrycia "elektryczności indukowanej", którą wywołuje rad, i drugi - o ładunku elektrycznym przenoszonym przez promienie. Poza tym redagują na Kongres fizyków w roku 1900 sprawozdanie ogólne o ciałach promieniotwórczych, które wznieca wśród europejski fizyków niezwykłe zainteresowanie.Rozwój nowej nauki o promieniotwórczości postępuje coraz szybciej - wprost błyskawicznie.Zbadane przez Piotra Curie działanie magnetyczne wskazywało, że niektóre promienie emitowane przez rad niosą ładunki dodatnie, inne ujemne, a jeszcze inne nie reagują na działanie magnesu.W późniejszym czasie (ok.1900r.) zrodzona we Francji, promieniotwórczość szybko zdobywa inne kraje. W szeregu państw uczeni rzucają się w pogoń za nowymi pierwiastkami promieniotwórczymi. Jej rezultatem jest odkrycie mezotoru, radiotoru, jonu, protaktynu, radioołowiu. W 1900r. Niemiec - Otto Walkhoff jako pierwszy stwierdził, że pochodzące od radu promieniowanie radioaktywne może niszczyć tkanki biologiczne. Jak się okazało, rad emituje: promieniowanie alfa (ok. 75% ogółu promieniowania), które bardzo trudno daje się odchylać magnetycznie i jest absorbowane przez powietrze i ciała stałe; promieniowanie beta (ok. 20%), które zachowuje się podobnie jak promienie katodowe, ale jest bardziej przenikliwe; promieniowanie gamma (ok. 5%), które przenika nawet płytę stalową o grubości 10 cm. Jest ono fizjologicznie szczególnie niebezpieczne. Promieniowanie gamma zabija bakterie i powoduje oparzenia skóry.Zainteresowało to Piotra Curie, który nie zważając na niebezpieczeństwo, natychmiast poddaje próbom swoje ramię. Wkrótce wystąpiło na powierzchni jego ręki uszkodzenie skóry, śledzi je, bada jego rozwój. Uderzony zdumiewającą mocą tych promieni, zaczyna badać wpływ radu na organizm zwierząt, współpracując w tym zakresie ze znamienitymi lekarzami: prof. Bourchardem i prof. Balthazardem. Po krótkim już czasie udaje im się stwierdzić, że rad, niszcząc chore komórki, leczy: niektóre guzy i pewne formy raka. Ta gałąź lecznictwa otrzymała nazwę radioterapii, a lekarze francuscy (Doulos, Wickam, Dominci, Degrais i in.) pierwsi zaczynają ją stosować z dobrymi wynikami u ludzi, używając do tego tubek z emanacją radową.
W tym samym roku H. Becquerel na podstawie wyników eksperymentów stawia hipotezę, iż promieniowanie beta to strumień elektronów.
W 1903r. dwaj uczeni angielscy, Ramsay i Soddy, wykazują, że rad wydziela stale małą ilość pewnego gazu - helu. Jest to pierwszy znany przykład przemiany atomów. Cokolwiek później, również w Anglii, Rutherford i Soddy, nawiązują do hipotezy, o której Maria Curie wspominała już w 1900 r., ogłaszają pociągającą "teorię przemian promieniotwórczych". Oznajmiają, że z uranu powstaje powstaje nowy pierwiastek, kiedy odłączy się od niego cząsteczka alfa. Atom (z grec. "atomos" = "niepodzielny") niespodziewanie okazał się podzielny i utracił status najmniejszej cząstki materii. Rutherford stwierdził, że pierwiastki dzięki wysyłanemu promieniowaniu rozpadają się tworząc inne pierwiastki o mniejszych atomach, te z kolei tworzą jeszcze inne itd. Łańcuch rozpoczyna uran a kończy ołów. Rutherford dzięki swemu odkryciu stał się "ojcem fizyki atomowej".W 1909r. E. Rutherford i T. Royds doświadczalnie dowiedli, iż cząstki alfa to dwukrotnie zjonizowane atomy helu (jądra helu).W 1914r. E. Rutherford i E. N. Andrade uzyskali doświadczalne potwierdzenie ugięcia promieniowania gamma w krysztale. Dokładne badania wykazały, że promieniowanie gamma jest promieniowaniem elektromagnetycznym o większej częstotliwości (mniejszej długości fali) niż promieniowanie rentgenowskie.W 1934r. małżeństwu Fryderykowi i Irenie Joliot-Curie udaje się przekształcenie atomów w atomy o wyższej liczbie porządkowej. Po odkryciu Wernera Heisenberga, który stwierdził, że jądra atomu składają się z protonów i neutronów, prostsze stało się przekształcanie jego elementów przez bombardowanie cząstkami. Gdy poprzez oddziaływanie cząstki alfa proton wyparty jest z jądra atomowego, wtedy jego liczba porządkowa i masowa zmniejsza się o jeden. Gdy atom traci jedną (składającą się z dwóch protonów i dwóch neutronów) cząsteczkę alfa, wtedy jego liczba porządkowa zmniejsza się o dwa, a liczba masowa o cztery. Joliot-Curie ostrzeliwując atomy boru, aluminium i magnezu cząstkami alfa stwierdzili wzrost masy. Na przykład atomy aluminium 27 przekształcają się w radioaktywne atomy izotopu fosforu z liczbą masową 30. Ponieważ jednak aluminium ma liczbę porządkową 13, a fosfor 15, jądro aluminium przejmuje w tej reakcji z cząstki alfa dwa protony i jeden neutron. W przyrodzie nie występuje fosfor 30. W ten sposób małżeństwu Joliot-Curie udaje się po raz pierwszy sztuczne wytworzenie pierwiastka radioaktywnego.W 1981r. naukowiec Towarzystwa Badań Schweriona w Darmstadt odkrył czwartą formę radioaktywnej przemiany: radioaktywność protonów. Do tej pory znano tylko radioaktywne procesy wysyłania promieni alfa, beta, gamma. Nowo odkryte przekształcenie jądra pozwala na obserwowanie jąder ciężkiego atomu podczas ostrzału protonami. W momencie rozpadu wysyłają one proton przez co zmniejsza się ich liczba atomowa o jeden.