Понятие о превращении химических элементов

При распаде атомных ядер радиоактивного изотопа какого-либо элемента образуются ядра изотопов других элементов, например, при распаде радия образуются радон и гелий. Таким образом, радиоактивный распад сопровождается превращением одного химического элемента в другой.

Известно, что химическая природа атомов определяется их ядрами. Для того чтобы атом одного химического элемента превратился в атом другого элемента, должен измениться заряд Z ядра атома. Так, при испускании α-частицы заряд Z ядра уменьшается на две единицы и становится равным Z—2; при испускании β-частицы заряд увеличивается на единицу и становится равным Z+1. Таким образом, из ядер атомов радия при испускании α-частиц образуются ядра атомов радона; из ядер атомов актиния при испускании β-частиц получаются ядра атомов тория. Подобные превращения можно выразить правилом смещения: при испускании α-частиц химический элемент перемещается в таблице Менделеева на два места влево, а при испускании β-частиц — на одно место вправо.

Что касается γ-излучения, то оно обычно возникает вслед за α- и β-излучением. После испускания α- или β-частиц атомное ядро часто оказывается в возбужденном состоянии, т. е. обладает избытком энергии, и, переходя на более низкий энергетический уровень (в нормальное состояние), излучает γ-квант.

Образовавшиеся в результате радиоактивного распада новые ядра могут оказаться также радиоактивными и распадаться с образованием ядер изотопов других элементов и т. д., пока на каком-нибудь этапе в цепи последовательных превращений одного радиоактивного элемента в другой не образуется устойчивый элемент. Так, из радиоактивного урана и тория в конце концов получается нерадиоактивный свинец. Самопроизвольный распад атомных ядер радиоактивных элементов, встречающихся в естественных условиях, называется естественной радиоактивностью.

Так как радиоактивные процессы не зависят от внешних условий, то можно определить возраст урановой руды по соотношению в ней количества урана и конечного продукта — свинца. Возраст урановых руд в различных рудниках получается примерно одинаковым: около 4*109 лет. Это позволяет заключить, что земная кора образовалась около 4 млрд. лет назад.