Radioaktivni elementi

Radioaktivni elementi


http://razbibriga.net/clear.gif

Posle otkrića X-zrakova mnogi naučnici su želeli da ispitaju izvanredno prodorne radijacije.
Jedan od njih bio je francuski Antoan-Anri Bekerel (Antoine-Henri Becquerel). Andrijev
otac, Aleksan*dar Edmond (fizičar koji je prvi snimio Sunčev spektar), bio je zainteresovan
za "fluorescenciju", vidljivu radijaciju koju emituju supstance posle izlaganja
ultraljubičastim zracima u Sunčevoj svetlosti.Stari Bekerel je naročito proučavao
fluorescentnu supstancu nazvanu kalijum-uranil-sulfat (jedinjenje kod koga svaki molekul
sadrži atom urana).

Anri se pitao da li fluorescentne radijacije kalijum-uranil-sulfata sadrže X-zrakove. Način kako
da se to proveri bio je da se sulfat izloži Sunčevoj svetlosti (čija bi ultraljubičasta svetlost
trebalo da pobudi fluo*rescenciju) , dok jedinjenje leži na fotografskoj ploči zamotanoj u
crnu hartiju. Pošto Sunčeva svetlost nije mogla da prodre kroz crnu hartiju, ona nije mogla
da dejstvuje na ploču, ali ako fluorescencija koju ona emi*tuje sadrži X-zrakove, oni bi
trebalo da probiju hartiju i potamne ploču. Bekerl je ovaj eksperimenat pokušao 1896.
godine i - uspeo. U fluorescenciji očigledno postoje X-zraci. Bekerel je čak uspeo da dokaže
da X-zraci prolaze kroz tanke listove aluminijuma i bakra. Izgledalo je da je to rešilo problem,
jer nije bila poznata neka druga vrste radijacije osim X-zrakova koja je to mogla da
učini. Međutim, period oblačnog vremena se pretvorio u srećnu okolnost.

Čekajući na povratak Sunčeve svetlosti, Bekerl je ostavio svoje fotograf*ske ploče u jednu
fioku. Na pločama su ležali delovi sulfata. Posle nekoliko dana postao je nestrpljiv i odlučio
se da razvije svoje ploče pretpostavlja*jući da je čak i bez neposredne Sunčeve svetlosti
proizveden neki trag X-zrakova. Kada je razvio slike, Bekerel je doživeo jedan od onih
mome*nata duboke zadivljenosti i iznenađenja o kojima sanjaju svi naučnici. Fotografska
ploča je sasvim potamnela od snažne radijacije! To potiče od nečeg drugog, ne od
fluorescencije ili Sunčeve svetlosti. Bekerel je zaklju*čio (a to su eksperimenti ubrzo
potvrdili) da je to "nešto"bio uran u kali*jum-uranil-sulfatu.

Ovo otkriće je dalje podstaklo naučnike, već ionako jako uzbuđene nedavnim otkrićem
X-zrakova. Jedan od naučnika koji je odmah počeo da istražuje neobičnu radijaciju urana,
bila je mlada hemičarka poljskog porekla, Marija Sklodovska, koja se samo godinu dana
ranije udala za Pjera Kirija, otkrivača Kirijeve temperature.

U saradnji sa svojim bratom Žakom, Pjer Kiri je otkrio da neki kri*stali, kada se stave pod
pritisak, razvijaju pozitivni elektricitet na jednoj strani, a negativni na drugoj. Ovaj
fenomen se zove "piezoelektricitet"(po grčkoj reči koja znači "pritisnuti"). Marija Kiri se
odlučila da izmeri ra*dijaciju koju emituje uran pomoću piezoelektriciteta. Izradila je jedan
instrumenat u kome ova radijacija jonizuje vazduh između dve elektrode pa struja počinje
da teče, a jačina ove slabe struje meri količinu pritiska koji je trebalo primeniti na kristal da
bi se proizvela uravnotežavajuća suprotna struja. Ova metoda je tako dobro funkcionisala
da je Pjer Kiri odustao od vlastitog rada i preostali deo svog života proveo kao revnosni
"drugi".

Marija Kiri je predložila naziv "radioaktivnost" za sposobnost urana da emituje radijacije.
Ona je isto tako uspela da dokaže ovaj fenomen u drugoj radioaktivnoj supstanci -
torijumu. Za kratko vreme su i drugi naučnici učinili vanredno važna otkrića. Prodorne
radijacije iz radioaktiv*nih supstanci imale su veću sposobnost prodiranja i više energije
od X-zra*kova, one su dobile naziv "gama zraci". Nađeno je da radioaktivni elementi
proizvode i druge vrste radijacija, što je dovelo do otkrića unutrašnje strukture atoma.
Radioaktivni elementi se, proizvodeći radijaciju, pretvaraju u druge elemente - savremena
varijanta transmutacije.

http://razbibriga.net/clear.gif

Marija Kiri je bila prva koja je sagledala posledice ovog fenomena i to slučajno.
Proveravajući sadržinu urana u pehblendi - to je činila da bi videla da li uzorci rude imaju
toliko urana da se isplati njihovo rafini*ranje - ona i njen muž su, na svoje veliko
iznenađenje, našli da neki komadi pokazuju veću radioaktivnost nego što bi trebalo da
imaju čak i da su izgrađeni od čistog urana. To je, svakako, značilo da postoje drugi
radioaktivni elementi u pehblendi. Ovi nepoznati elementi su bili prisutni samo u malim
količinama, jer se pomoću običnih hemijskih analiza nisu mogli otkriti, što je značilo da su
zaista vrlo radioaktivni. Kirijevi su u velikom uzbuđenju pribavili više tona uranove rude,
opremili radionicu u jednoj maloj šupi i pod primitivnim uslovima, samo sa nesalomljivim
entuzijazmom, nastavili da se teško bore sa crnom rudom za najmanje količine novih
elemenata. U julu l898. godine izolovali su malu količinu crnog praha sa 400 puta
intenzivnijom radioaktivnošću od iste količine urana. Prah je sadržavao jedan novi
elemenat koji je po hemijskim osobi*nama ličio na telur, pa je spadao na mesto ispod
njega u periodnom sistemu (kasnije mu je dat redni broj 84). Kirijevi su ga, po Marijinoj
domovini, nazvali "polonijum".

Ali, polonijum je mogao da objasni samo jedan deo radioaktivnosti. Rad je nastavljen i u
decembru l898. godine Kirijevi su otkrili radijaciju koja je bila još intenzivnija od
polonijuma. Sadržavala je još jedan ele*menat koji je po osobinama sličan barijumu (i na
kraju je stavljen ispod barijuma sa rednim brojem 88). Zbog njegove intenzivne
radioaktiv*nosti, Kirijevi su ga nazvali radijum.

Marija i Pjer Kiri radili su još više od četiri godine da bi skupili do*voljno čistog radija i da bi
ga tako mogli videti. Tada je Marija Kiri 1903. godine dala rezime svog rada u svojoj
doktorskoj disertaciji. To je vero*vatno bila najveća doktorska disertacija u istoriji nauke.
Donela joj je ne samo jednu, već dve Nobelove nagrade. Marija i njen muž, zajedno sa
Bekerelom, primili su za svoja proučavanja radioaktivnosti Nobelovu nagradu za fiziku
1903. godine, a l911. godine Mariji (njen muž je poginuo u saobraćajnoj nesreći l906.
godine) je dodeljena Nobelova nagrada za hemiju za otkriće polonijuma i radijuma.

Polonijum i radijum su mnogo nestabilniji od urana ili torijuma, što, drugim rečima, znači
da su i mnogo radioaktivniji. Svake sekunde se više njihovih atoma raspada. Njihov životni
vek je tako kratak da će prak*tično sav polonijum i radijum u svemiru nestati u toku od
oko milion godina ili slično tome. Kako ih onda još uvek nalazimo u zemlji koja je stara
milijarde godina? Odgovor je u tome da se radijum i polonijum ne*prestano stvaraju u
toku raspadanja urana i torijuma u olovo. Gde god su nađeni uran i torijum, otkrivene su i
male količine polonijuma i radi*juma. Oni čine međuproizvod na putu ka olovu kao
konačnom proizvodu. Brižljivom analizom uranovog oksida ili istraživanjima radioaktivnih
supstanci otkrivena su tri druga nestabilna elementa - od urana i tori*juma do olova.

Andre Lui Debijern (Andre Louis Debierne) je l899. go*dine, po savetu bračnog para Kiri,
istraživao pehblendu u cilju otkrića drugih elemenata i otkrio jedan koji je nazvao
"aktinijum"(po grčkoj reči za "zrak", koji je na kraju dobio redni broj 89). Sledeće godine
je nemački fizičar Fridrih Ernst Dorn (Friedrich Ernst Dorn) pokazao da radijum. kada se
raspadne, postaje gasoviti elemenat. Radioaktivni gas predstavljao je nešto novo.
Konačno je elemenat nazvan "radon"(od radijuma i argona, svojih hemijskih "rođaka") i
dobio redni broj 86. Godine l917. su dve različite grupe naučnika - Oto Han (Otto Hahn) i
Lize Majtner (Lise Meitner) u Nemačkoj i Frederik Sodi (Frederick Soddy) i Džon A.
Kren*ston (John A. Granston) u Engleskoj - izolovale iz pehblende elemenat s rednim
brojem 91, nazvan "protaktinijum".

Do 1925. godine bilo je 88 identifikovanih elemenata, osamdeset i jedan stabilan i sedam
nestabilnih. Traganje za četiri elementa koji su još nedo*stajali - 43, 61, 85, 87 - postalo
je zaista uzbudljivo.

Pošto su svi poznati elementi od broja 84 do 92 bili radioaktivni, s pouzdanjem se
očekivalo da će 85 i 87 biti isto tako radioaktivni. S druge strane, 43 i 61 su bili okruženi
stabilnim elementima, pa nije bilo razloga za sumnju da su i oni stabilni. Prema tome, njih
je trebalo tražiti u prirodi. Pošto se nalazio neposredno iznad renijuma u periodnoj tablici
oče*kivalo se da elemenat 43 ima slične osobine s njim i da će se naći u istim rudama. U
stvari, grupa sastavljena od Nodaka, Take i Berga, koja je otkrila renijum, bila je sigurna
da je otkrila i X-zrakove talasne dužine koji pripadaju elementu 43. Svoje otkriće su
nazvali "mazurijum", prema jednom predelu u Istočnoj Pruskoj. Međutim, njihova
identifikacija nije bila potvrđena, a u nauci jedno otkriće nije otkriće ukoliko ga ne potvrdi
bar jedan nezavisni istraživač.

Hemičari sa univerziteta Ilinois objavili su 1926. godine da su našli elemenat s rednim brojem
61 u rudama koje sadrže susedne elemente, 60 i 62, i svoje otkriće nazvali "ilinijum". Iste
godine su dva italijanska hemičara na Univerzitetu u Firenci smatrali da su izolovali isti
elemenat i nazvali ga "florencijum". Ali, ostali hemičari nisu mogli da potvrde rad ni jedne ni
druge grupe.

Nekoliko godina kasnije jedan fizičar, na Politehničkom institutu u Alabami, koristeći vlastitu
analitičku metodu, izvestio je da je našao male količine elementa 87 i elementa 85; nazvao ih
je "virdžinijum" i "alabamin", prema državama svog rođenja, odnosno boravka.

Ali, ni ova otkrića se nisu mogla potvrditi.Kasniji događaji će pokazati da su
"otkrića"elemenata 43, 61, 85 i 87 bile zablude. Prvi od četiri elementa koji je nesumnjivo
identifikovan, bio je ele*menat 43. Američki fizičar Ernst Orlando Lorens (Ernest Orlando
Law*rence) kome je dodeljena Nobelova nagrada za fiziku za izum ciklotrona, proizveo je
elemenat u svom akceleratoru bombardujući molibden (42) česticama velikih brzina.
Materijal koji je on bombardovao razvijao je radioaktivnost i Lorens ga je poslao na analizu
italijanskom hemičaru Emiliju Đinu Segreu (Emilio Gino Segre) koji je bio zaintere*sovan za
problem elementa 43. Segre i njegov saradnik C. Perier (Par*rier), posle razdvajanja
radioaktivnog dela iz molibdena, našli su da ae on po svojim osobinama sličan renijumu, ali
da nije to.

Zaključili su da to može biti samo elemenat broj 43 i da je elemenat broj 43, za razliku od
svojih suseda u periodnom sistemu, radioaktivan. Pošto ne nastaje kao proizvod
raspadanja višeg elementa, praktično ga nema u Zemljinoj kori, pa su tako Nodak i
njegova grupa nesumnjivo bili u zabludi kada su mislili da su ga otkrili. Segre i Perijer
konačno su dobili pravo da daju ime elementu 43; nazvali su ga "tehnecijum", prema
grčkoj reči koja znači "veštački", jer je to bio prvi elemenat koji je proizveo čovek. Godine
1960. skupljeno je dovoljno tehnecijuma da se mogla odrediti njegova tačka topljenja
blizu 2.200АC. (Segre je kasnije dobio Nobelovu nagradu za drugo otkriće koje se
odnosilo na drugi materijal koju je isto tako proizveo čovek.)

Elemenat 87 je konačno otkriven u prirodi 1939. godine. Francuski hemičar Margerita Perij
(Marguerite Perey) izolovala ga je među pro*izvodima raspadanja urana. Prisutan je u
vanredno malim količinama. Samo usavršavanjem tehnike omogućeno je da se nađe tamo
gde se ranije nije mogao otkriti. Margerita Perij je kasnije nazvala novi ele*menat po
svojoj domovini "francijum".

Elemenat 85, sličan tehnecijumu, proizveden je u ciklotronu bombar*dovanjem bizmuta
(elemenat 83). Segre, Dejl Rejmond Korson (Dale Raymond Corson) i K. R. Mekenzi (K. R.
MacKenzie) izolovali su l940. godine elemenat 85 na Kalifornijskom univerzitetu (Segre je
tada već bio emigrirao iz Italije u Sjedinjene Američke Države). Drugi svetski rat je
prekinuo njihov rad, ali su se posle rata vratili ovom elementu i 1947. godine predložili
naziv "astat", po grčkoj reči koja znači "nesta*bilan". (Neznatne količine astata, kao i
francijuma, nađene su u to vreme u prirodi među proizvodima raspadanja urana.)

Cetvrti i poslednji elemenat koji je još nedostajao, sa rednim bro*jem 61, otkriven je među
proizvodima fisije urana.. (Tehnecijum se takođe pojavio među ovim proizvo*dima.) Tri
hemičara iz Nacionalnog laboratorija u Ouk Ridžu - J. A. Marinski (J. A. Marinsky), L. E.
Glendenin (L. E. Glendenin) i SarI Dibua Korjel (Charles Du Bois Coryell) su 1945. godine
izolovali eleme*nat 61. Nazvali su ga "prometijum"po grčkom polubogu Prometeju koji je za
čovečanstvo ukrao vatru od Sunca. Elemenat sa rednim brojem 61 je zaista ukraden, ali iz
vatre atomske peći koja podseća na Sunce.

Tako je lista elemenata od 1 do 92 konačno bila potpuna, pa ipak, u izvesnom smislu,
najčudnije poglavlje ove avanture je tek počelo. Na*učnici su prekoračili granice periodnog
sistema; na kraju tablice nije bio uran!