RADYOAKTİFLİK.
Radyoaktif maddeler, çevrelerine çok büyük bir hızla küçük parça cıklar ya da
ışınlar salan maddelerdir. Bu maddelerden bazıları doğada bulunur, bazıları da
yapay olarak elde edilir. Bu tür maddelerin bu parçacık ya da ışın salma
özelliğine radyoaktiflik ya da radyoaktivite denir.
Radyoaktifliği 1896'da, Fransız bilim adamı Henri
Becquerel keşfetti. Becquerel, laboratuvarındaki bazı fotoğraf levhalarını
uranyum içeren bir maddenin yanına koymuştu. (Fotoğraf levhaları fotoğraf
filmlerine benzer; onlardan tek farkı, ışığa duyarlı kimyasal maddenin esnek
bir filmin üzerine değil de bir cam levha üzerine kaplanmış olmasıdır.)
Becquerel bir süre sonra levhaları banyo ettiğinde, levhaların sanki ışığa
tutulmuş gibi kapkara çıktığını gördü. BecquereFe göre, böyle bir şeyin
olabilmesi için levhaların ışıkla aynı etkiyi gösteren bir ışınımın etkisinde
kalmış olması, üstelik uranyumdan geldiğini sandığı bu ışınların, levhaların
sarılı olduğu koruyucu kılıfın içinden geçmiş olması gerekirdi. Becquerel'in
başlattığı bu çalışmaları Pierre ve Marie Curie sürdürdüler. Curie'ler, radyum
denen son derece etkin (aktif) element başta olmak üzere birçok radyoaktif
element keşfettiler.
Doğada bulunan radyoaktif elementlerden pek çoğunun
çekirdekleri ağır türdendir. Bütün elementlerde atom kütlesinin hemen hemen
tümü çekirdekte yoğunlaşmış durumdadır. Bu radyoaktif elementlerin atom
çekirdekleri çok ağır olduklarından "kararsızadır. Yani, bu çekirdekler
oldukları gibi kalmazlar, parçacık ya da ışın salarak ayrışırlar,
parçalanırlar. Bunun sonucu olarak başka atomlara, en sonunda çoğu kurşuna, bir
bölümü de bizmuta dönüşürler. Bu sürece radyoaktif bozunum denir.
Atomlar Nasıl Değişebilir
Radyoaktif
atomların hepsi birlikte değişmez. Her atom önceden kestirilemeyen, beklenmedik
bir anda değişime uğrar. Ama çok sayıda atomun varlığı söz konusuysa, bir
saniye içinde ayrışan ya da bozunan ortalama atom sayısı bulunabilir. Saniye
başına düşen ortalama bozunma sayısına radyoaktif maddenin etkinliği ya da aktifliği denir. Etkinlik ya da
radyoaktiflik birimi, Marie Curie'nin anısına "curie" adıyla
anılır. (1 milicurie, 1 curienin binde birine eşittir.)
Bir radyoaktif maddenin etkinliği zamanla azalır,
çünkü, atomları sürekli olarak ayrıştığı ve parçalandığı için atom sayısı
giderek azalır. Bir radyoaktif madde örneğindeki atomların belirli bir
bölümünün ayrışması için geçen süre her zaman aynıdır. Bu süre radyoaktif
maddenin miktarına değil seçilen kesre bağlıdır. Toplam atom sayısının yarısı kadar atomun bozunması için geçen süreye
radyoaktif maddenin yarı ömrü denir. Radyumun
1.622 yıllık bir yarı ömrü vardır. Bu demektir ki, etkinliği 20 milicurie olan
bir miktar radyum 1.622 yıl sonra yalnızca 10 milicurielik bir etkinliğe sahip
olacak, bir 1.622 yıl daha geçtikten sonra bu 5 milicurieye düşecek ve bu böylece
sürüp gidecektir.
Atom çekirdeği, proton ve nötron denen iki tür
parçacıktan oluşur. Protonlar artı elektrik yüklü parçacıklardır; ama
nötronların herhangi bir elektrik yükü yoktur. Çekirdekteki proton sayısı,
çekirdeğin çevresinde dolanan ve atomun geriye kalan bölümünü oluşturan
elektronların sayısına eşittir. Atomun kimyasal davranış özellikleri,
elektronlarının sayısına ve dolayısıyla da protonlarının sayısına bağlıdır;
nötron sayısının bunda etkisi pek azdır. Proton sayısı aynı olan atomlar, aynı
elementin atomlarıdır.
Örneğin, element ya da atom numarası 92 olan uranyumun,
çekirdeğinde 92 proton ve çekirdek çevresinde dolanan 92 elektronu vardır.
Çekirdeklerindeki nötron sayısı farklı, değişik uranyum türlerinin var olduğu
bilinmektedir. En yaygın tür olan uranyum -238'in çekirdeğinde 146 nötron
vardır; buna protonların sayısı, yani 92 eklendiğinde, bu uranyum türünün kütle numarası olan 238 bulunur. Öte yandan
uranyum-235'te, 92 protonun yanı sıra 143 nötron vardır.
Proton sayıları aynı, ama nötron sayıları farklı olan
atomlara izotop denir. Elementlerin çoğunun
hem kararlı, hem de radyoaktif izotopları vardır; ama daha hafif elementlerin
çoğunun doğada yalnızca kararlı yapıdaki izotopları bulunur. Bu tür
elementlerin radyoaktif izotopları bir nükleer reaktörde yapay olarak elde
edilebilir.
Bunun için element, içinde serbestçe dolanan nötronlar bulunan bir reaktöre
yerleştirilir; elementin atom çekirdekleri bu nötronlardan bazılarını soğurur,
yani içine alır ve bunun sonucunda kararsız hale gelir. İzotopların bazıları
da, parçacık hızlandırıcısı ya da siklotron denen aygıtlarda elde edilir; bu
aygıtlarda atom çekirdekleri, çok hızlı hareket eden parçacıklarla bombardıman
edilir, yani dövülür.
Radyoaktif maddeler bir ya da birkaç tür parçacık ya da
ışınım (yani radyasyon) yayarlar. Bunlardan alfa
parçacıkları, helyum atomunun çekirdeği ile aynı yapıdadır, yani iki
nötron ile iki protondan oluşur. (Helyum atomunun bütününde, çekirdeğin
çevresinde dolanan iki de elektron vardır.) Alfa
parçacıkları genellikle son derece hızlı (saniyede yaklaşık 20 milyon
metre) parçacık akımları (alfa ışınları) halinde fırlatılırlar; ama
parçacıkların hızı kısa sürede yavaşlar, öyle ki, bu parçacıklar havada ancak
birkaç santimetre kadar yol alır. Alfa ışınları insan derisinden içeri işlemez. Beta ışınları ise elektron akımlarıdır; bunlar,
çekirdek çevresinde dolanan eksi yüklü parçacıklarla aynı yapıdadır. Gamma ışınları çok kısa dalga boylu
elektromagnetik dalgalardır. Gamma ışınları X ışınlarına benzer, ama enerjileri
genellikle daha yüksektir; bu özellikleri nedeniyle daha büyük uzaklıklara
ulaşabilir ve cisimlerin içine işleyebilirler. Gamma ışınları ince bir kurşun
perdeden bile geçebilir. Bu ışınların kütlesi ya da elektrik yükü yoktur.
Radyoaktif
maddelerin yaydığı ışınlar iyonlaştırıcı
ışınlardır, yani bu ışınlar gaz moleküllerini parçalayarak onları elektrik
yüklü parçacıklar haline dönüştürebilirler. Radyoaktifliğin
varlığını ve şiddetini saptamakta kullanılan Geiger sayacında bu özellikten
yararlanılır.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder