
>
Энциклопедический словарь Гранат, страница >
Распад Р
Распад Р
Распад Р. в Если соль радия поместить в замкнутый сосуд, то чороз несколько времени воздух в сосудо становится сильно радиоактивным и остается таковым в течение ряда дней после удаления из сосуда. Рэзерфорд (смотрите) показал, что из радия выделяется радиоактивный газ — эманация радия (радон, нитон). Эманация радия обладает всеми свойствами газов: она диффундирует из одного сосуда в другой, сжимается согласно закону Бойля, сжижается при — 62°, затвердевает при —71°; химически она ннортна и принадлежит к группе аргона. Так как температура затвердевания эманации достаточно высока, то ое можно освободить от газов воздуха и, поело превращения в газ, определить ее плотность, а след, и атомный вес, что и было сделано Греем и Рамзеем (смотрите) па особых микровесах; ее атомный вес оказался равным в среднем 223. Плотность эманации в жидком состоянии около 5,5, ео критическая температура 100,5°, критическое давленио 02,4 атмосфер Спектр эманации оказался спектром нового элемента.
Р. эманации, отделенной от радия, постепенно уменьшается и приблизительно чороз 4 дня падает до половинного значения; это падоние во времени протекает по уравнению:
—= к/ или (в интегральной форме)
по уравнению /=/0 w, где / — интенсивность излучения в момент времени /, /0 — та же величина в исходный момент /=0, к — коэф. пропорциональности, с — основание натуральных логарифмов.
Самым важным (фактом оказалось образование гелия из эманации. По море падения Р. эманации, помещенной в замкнутой трубке, в ней появляется и постепенно накапливается гелий, что было доказано не только спектроскопически, но и непосредственным измеренном образовавшегося гелия и определением его физических свойств.
1 г радия даот в секунду 1,24.10 0 см“ эманации, но так как сама эманация непрерывно изменяется, то из 1 г радия получается эманации через 4 дня —0,311 миллиметров3, а через 30 дпен — 0,607 миллиметров3. Это максимальное количество эманации, которое может находиться в равновесии с 1 г радия, получило особое название „кюри“.
Если эманация радия пробыла несколько дней в замкнутом сосуде и если остатки ео после этого удалить, то стенки сосуда оказываются радиоактивными. Длительными, сложными и остроумными опытами было доказано, что на степках имеется смесь твордых Р. в., различающихся по своим физическим, химическим и радиоак-тивпым свойствам. Они могут быть разделены различными методами. Можно воспользоваться различием в их летучести (так, радий В улетучиваетсяпри 000°, радии Л —при 800°-000°, радий С —при 7(30°-1.300°), различием в их химической природе, благодари чему они осаждаются из растворов вместо с родственными (обычными) элементами (например, радий родствен барию, полоний — теллуру, радий В — свинцу, радий С—висмуту и тому подобное.), их различным поведением при электролизе растворов. Такими путями удалось вы’ ить и изучить их свойства. Весьма существенным является их высокая В., позволяющая изучать ничтожные их количества, а также часто резкие различия в характере их излучонил, что в свою очеродь позволяет не только характеризовать эти новые элементы, но и подчас обнаруживать их в смеси с другими, и.
Теория распада Р. в Все явления“-Р. получили прекрасное объяснение после того, как Рэзерфорд дал свою теорию распада Р. в Заслуга этой теории в том, что уже в начало развития учения о Р. она направляла опыт; без нес разобраться в черезвычайной сложности радиоактивных явлений было бы но-возмолшо. Сущность этой теории состоит в следующем. Р. есть свойство атома; атомы Р. в находятся в неустойчивом состояния и самопроизвольно разрушаются; распад атомов данного Р. в подчиняется статистическому закону, согласно которому количество распадающихся атомов вещества пропорционально всему количеству атомов, имеющихся в наличии в данный момент:—dt~~k или в интетральной форме N=/V0 e~kt, гдо iv0 — число атомов в исходный момент t=0, jV— число атомов в данный момент t; так как интенсивность излучения пропорциональна числу распадающихся атомов, то эти ураиноиия вполне аналогичны приведенным выше.
Уравнение N=N0e~kt показывает, что полный распад вещества наступает (теоретически) через бесконечно боль-нюй промежуток времени; в качестве характеристики данного Р. в вычисляют время, в точение которого распадается половина имеющихся атомового: N N0=—=е~к“ откуда tn=—цэто время наз. полупериодом распада. Коэфф. к наз. радиоактивной постоянной, он показывает вероятность данного атома подвергнуться распаду. Обратная величина 1 /к ость средняя продолжительность жизни радиоактивного элемента.
Понятно, что для точной характеристики радиоэлемента необходимо иметь ого в чистом виде или в крайнем случае умоть вычислить его свойства из данных, полученных для смеси их. При достаточно долгом хранении Р. в А, распадаясь, образует вещество В, которое, в свою очеродь распадаясь, дает вещество С, и т. д- Поскольку образующиеся элементы но летучи, они остаются вместе с материнским элементом, и в результате получается сложная смось исходного вещества с продуктами распада в состоянии равновесия. Количество радиоэломонта в смеси зависит от скорости распада его: чем болыпо эта скорость, том меньше ого в смеси. Так, наир., в минерале на 1 г чистого урана в состоянии равновесие находится 0,000013 мг урана Хи 0,3-1 мг радия, 0,0000000011 мг радия А, 0,0032 мг радия D.
Но современным взглядам атом состоит из ядра и свиты электронов, движущихся вокруг ядра (смотрите атом, электрон, и XL1, ч. 4, 70 сл.). Ядро заряжено положительным электричеством; в обычных условиях число внешних электронов равно числу зарядов ядра, и в целом атом является нейтральным. Число вношппх электронов, равное числу зарядов ядра, определяет номер (порядковое число) элемента. Ядро состоит из протонов (ядер атомов водорода), а-частиц и электронов. При радиоактивном распаде разрушается ядро атома, из него вылетают или а-частицы, или электроны, образующие тогда Р-лучи. Выдоленпо Р-частиц из ядра часто сопровождается выделением и т-лучей. Каждый атом выделяет или одну о-частнцу, или одну Р-ча-стицу (электрон из ядра). Гак как а-частнца имеот атомный вес 4, то после ее выдоления остается атом нового вещества с атомным весом, меньшим на 4 единицы. Так, атомпый вес радия 225,95. После вылета а - частицы остается атом эманации, атомный вес которой должен быть около 222, что и подтверждено непосредственными опытами Грея и Рамзоя (смотрите выше). Так как массаэлоктрона (Р-частицы) равна Vimo массы атома водорода, то уход одного электрона из ядра заметно но изменяет массы оставшегося атома, но этот уход вызывает перегруппировку составных частой ядра, изменяет заряд его и число внешних электронов, что обусловливает новые химические свойства атома, и в результате получается новый элемент.
Опыт и подсчет показывают, что имеющийся на зомле радий практически должен исчезнуть через КШООлет. Наличие его в современных минералах Наводит на мысль, что он образуется из какого-то элемента. Анализ минералов, содерясащих радий, обнаружил в них непременное присутствие урана, причем отношение количеств урана и радия оказалось постоянным. То, что Уран является родоначальником радия, было непосредственно доказано Содди: он приготовил раствор тщательно очищенного азотнокислого уранила и через 3 года обнаружил в ном радий.
Тщательными и кропотливыми опытами было доказано существование большого числа радиоэлементов, распадающихся на три ряда: 1) ряд урана-радия; 2) ряд актиния; 3) ряд тория. По-видимому, ряд актиния генетически связан с первым рядом, ряд же тория вполне независим. В прилагаемых таблицах показаны в порядке их возникновения все радио-элементы и отмочены главнейшие их характеристики.
|
Превращение | |
Р а д и о э и е м | |
енто в. | |
Таблица 1. | |
|
Название радиоэлементов | |
Символ | |
Полупериод
Распада | |
Родлучей | |
Химические свойства типа | |
Атомнымвес | |
Храп I
Урви X,
Храи X,
Уран II,. ..
Уран У
Ионий
Гадин
Э.нанаиня радия
Гадин А
Гадин В
Гадий С
Гадий С
Гадин С“.
Гадий D
Гадий Е
Гадий F (полоний)
Гадий G (свинец)
Протактиний
Актиний
Гадиоактинип
Актиний×..
Эманации актиния .
Актиний А..
Актиний В..
Актиний С..
Актиний С .
Актиний С”.
Актиний Д (свинец)
Г яд уран а-p а д и я
|
UI — | |
| |
4,5 10 лет | |
« | |
урана | |
|
V
их, | |
| |
24 дня | |
Р.Т | |
тория | |
|
У | |
| |
1,15 мин. | |
РТ | |
| |
|
их.
t
ин | |
| |
тантала | |
|
| |
1,46 10« лет | |
« | |
урана | |
|
1 у | |
| |
| |
| |
|
| UY | |
24,6 час. | |
з | |
тория | |
|
V | |
| |
| |
| |
|
1о | |
7,6 104 лет | |
а | |
тория | |
|
V | |
| |
| |
| |
|
На | |
1580 лет | |
а | |
бария | |
|
V | |
| |
| |
| |
|
EmRa | |
8,85 дня | |
« | |
ксенона | |
|
Y | |
| |
| |
| |
|
На А | |
8,0 мни. | |
о | |
теллура | |
|
у | |
| |
е“7 | |
| |
|
НаВ | |
26,8 мни. | |
свинца | |
|
1ЫС- | |
19,5 мин. | |
е,7 | |
висмута | |
|
НаС 1 | |
1,5 10— сек. | |
а # | |
теллура | |
|
1 у | |
| |
,8 | |
| |
|
| НаС | |
1,32 мни. | |
таллия | |
|
у ir | |
10 лет | |
| |
| |
|
HaD | |
Р.т | |
свинца | |
|
V
RaE | |
4.85 дня | |
Р.Т | |
висмута | |
|
У | |
130,5 дней | |
| |
| |
|
RaF(Po) | |
а | |
теллура | |
|
RaG(Pb) | |
- | |
- | |
свинца | |
|
Ряд | |
а к т и и и я | |
| |
| |
|
Pa | |
1,2 104 лет | |
« | |
висмута | |
|
V | |
около 20 лет | |
| |
| |
|
Ac | |
лантана | |
|
RdAc | |
18,9 дня | |
в | |
тория | |
|
y | |
11,2 дня | |
| |
| |
|
AcX | |
| |
Радия | |
|
V | |
3,92 сек. | |
| |
| |
|
AcEm | |
« | |
ксенона | |
|
V | |
| |
| |
| |
|
AcA | |
1,5 10“ сек. | |
а | |
теллура | |
|
Y | |
| |
| |
| |
|
AcB | |
36,0 мни. | |
$.т | |
свинца | |
|
V | |
2.16 мин. | |
| |
| |
|
AcC— AcC 1 | |
| |
| |
висмута | |
|
| |
ок. 5 10 “ ’сек. | |
а | |
теллура | |
|
AcC“ | |
4,76 мни | |
е.т | |
таллия | |
|
у | |
| |
| |
|
Ac D | |
— | |
— | |
свинца | |
283,17
(234)
(-‘3)
(ДМ)
е
(10)
225,03
222
(218)
(214)
(214) (214| (210) (210) (210) (210) 200,0
(231)
(227)
(227)
(223)
(210)
(215) (211) (211) (211) (207) (207)
|
Название радиоэлементов | |
Символ | |
Полуиерпод
Распада | |
Родлучей | |
Химические свойства типа | |
Атомныйвес | |
|
Торин | |
Р в д
Th | |
тория 1,5 10м лет | |
а | |
тория | |
232.1& | |
|
Мезоторнй I. | |
MaTh, | |
6,7 лет | |
о | |
Радия | |
(228) | |
|
Мезоторий II. . | |
MaTh, | |
6.2 часа | |
Э-т | |
лантана | |
(22S) | |
|
Радиоторий .. | |
RdTh | |
1,00 лет | |
3,0 | |
тория | |
(228> | |
|
Торий× | |
f
ThX | |
3,04 дня | |
а | |
Радия | |
(224) | |
|
Эманация тория | |
У
ThEm | |
54,5 сек. | |
а | |
ксенона | |
(220) | |
|
Торин Л | |
V
ThA | |
0,14 сек. | |
а | |
теллура | |
(216) | |
|
Тории В | |
V
ThB
ThC— | |
10,0 час. | |
Э.Г | |
свинца | |
(212) | |
|
Тории С | |
00,8 мпн. | |
№) | |
висмута | |
(212) | |
|
Торий С | |
ThC1 | |
(10~П сек.) | |
О | |
теллура | |
(212) | |
|
Торий С“.. | |
| tiTc“ | |
3,1 мин. | |
| |
таллия | |
(208) | |
|
Торий D | |
У V Th D | |
— | |
— | |
синица
| |
208 | |
Для ряда радиоэлементон, посмотри на ничтожные количества, в которых они могут Сыть выделоны, удалось установить их химическую природу. Сопоставив химические свойства радиоэлементов и характор излучения при их возникновении из материнского эломента, Содди и Фаянс установили следующие весьма важные правила:
1) „Элемент, возникший вследствие выделения «-частицы материнским злемонтом (наир., эманация из радия), смещается в пориодической системо элементов (смотрите) иа дво группы налево“; так, радий находится во II группо, эманация в 0-й (она же VIII гр.), торий в IV гр., мозоторий во II гр. и так далее
21 „Элемент, возникающий вследствие выделопия -частицы материнским элементом, смощаотся в ближайшую высшую группу, например, RaD в IV гр., RaH в V гр.“.
Эти правила но только позволили выяснить химическую природу некоторых недостаточно ’ изученных радиоэлементов, но и привели к установлению новых элементов, а таклсо к открытью совершенно нового явления изотопии элементов. До настоящего времени открыто около 40 радиоэлементов с атомными восами между 238 и 206; при раэмощонии их по клеткам пориодической таблицы химических элементов оказалось необходимым по-мощонио в одну и ту жо клетку по нескольку элементов. Таблица 2 показывает распределение элементов по клеткам периодической системы от Л« 81 до № 92 (смотрите стр. 346/46).
Элементы, находящиеся в одной и той жо клетко, получили название изотопов (греч. — .занимающие одно и то же место1). В атомах изотопов ядра имеют один и тот жо заряд, количество и орбиты внешних электронов одинаковы, поэтому химические свойства их тождественны, и изотопы химически не могут быть отделены друг от друга. Изотопы могу“т различаться атомным весом, то есть строением ядра атома, следовательно, могут различаться по тем своим физическим свойствам, которые являются функциями массы атомов. Напр., плотность радиевого свинца 11,273, обыкновенного 11,337.
Явление изотопии, впервые найденное у радиоэлементов, оказалось свойственным многим обыкновенным элементам. Астон и Домпстер нашли, что из 53 изученных ими элементов 21 являются чистыми, а остальные—смешанными (то есть состоящими из смеси изотопов); наибольшее число изотопов найдоно у олова, ксопопа и ртути (не меиое 7). Одна иа крупнейших проблем— найти объяснение, почему обыкновенный смешанные элементы, нозавиевмо от географического нахождения, геологического возраста и даже космического происхождения (например, земное и метеоритное железо) минералов, в состав которых входят эти элементы.
Таблица 2.
|
№ клетки, порядковое число элемента, группа, ряд | |
Название элемента | |
НАЗВАНИЕ ИЗОТОПОВ (атомных видов) | |
Атомный вес | |
|
81 | |
Таллин | |
Таллий | |
204,0 | |
|
| |
| |
Актиний С“ | |
(208) | |
|
| |
| |
Торий С“.. | |
208 | |
|
III группа, 0-й ряд | |
| |
Радий С“ .. | |
210 | |
|
82 | |
Свинец | |
Радий G (радиевый спинец) | |
е06,0 | |
|
| |
| |
Свинец обыкновенный . | |
207,2 | |
|
IV группа, 9-й ряд | |
| |
Торий D (ториевый свинец) | |
20В,0 | |
|
| |
| |
Радий D .. | |
210 | |
|
| |
| |
Актиний В . | |
(210) | |
|
| |
| |
Торий В.. | |
212 | |
|
| |
| |
Радий В .. | |
214 | |
|
83 | |
Висмут | |
Висмут | |
209,0 | |
|
V группа, 9-й ряд | |
| |
Радии Е .. | |
210 | |
|
| |
| |
Актиний U | |
(210) | |
|
| |
| |
Торин С. | |
212 | |
|
| |
| |
Радий С .. | |
214 | |
|
81 | |
Полоний | |
Полоний (радий F) | |
210 | |
|
| |
| |
| |
(210) | |
|
| |
| |
Торий С1 . | |
212 | |
|
VI группа, 9-й ряд | |
| |
Радий 0 .. | |
214 | |
|
| |
| |
Актинии Л . | |
(214) | |
|
| |
| |
Торий А .. | |
218 | |
|
| |
| |
Радий А . | |
218 | |
|
85 | |
- | |
- | |
- | |
|
80 | |
Эманация | |
Эманация актиния .. | |
(218) | |
|
| |
| |
м тория | |
220 | |
|
0 группа, Ю-й ряд | |
| |
- радия | |
222 | |
|
87 | |
- | |
- | |
- | |
|
88 | |
Радий | |
Актинии X. | |
(222) | |
|
| |
| |
Торий×.. | |
224 | |
|
II группа, 10-й ряд | |
| |
Радии | |
226,95 | |
|
| |
| |
Мезоторий 1 | |
228 | |
|
80 | |
Актиний | |
Актиний .. | |
(226) | |
|
Ш группа, Ю-й ряд | |
| |
Мезоторий 2 | |
228 | |
|
90 | |
Торий | |
Радиоактиний. . | |
(228) | |
|
| |
| |
Ридноторнй | |
228 | |
|
| |
| |
Ионии.. | |
2Я0 | |
|
IV группа, Ю-й ряд | |
| |
Уран У | |
(280) | |
|
| |
| |
Горнй | |
232,18 | |
|
| |
| |
Уран X, | |
234 | |
|
91 | |
Протоактиний | |
Протоактиний | |
(280) | |
|
V группа, Ю-й ряд | |
| |
Уран Z .. | |
е | |
|
| |
| |
Уран X.. | |
234 | |
|
92 | |
Уран | |
Уран II.. | |
284 | |
|
VI группа, Ю-й ряд | |
| |
Уран 1 | |
238,2 | |
обладают одним и тем же атомным несом, то есть представляют строго постоянную смесь изотопов. Исключение составляют свинцы (смотрите таблицу 2). Атомный вес свинца, получаемого из нерадиоактивных руд, равен 207,2, атомный же вес свинца из африканской смоляной руды — 200,05, TI3 норвежского торита 207,90. Эти результаты являются весьма сильным доказательством в пользу теории распада Р. в На самом дело, ряды радия и тория заканчиваются недеятельными свипцами. В ряду превращений от радия до радиевого свинца 5 радиоэлементов выделяют «-частицы, т.-о. теряют 5X4=20 атомных единиц; а так как атомный вес радия (округлонпо) 226, то атомный вес радиевого свинца должен быть 226— 20=200, что и подтверждено опытом. В ряду от тория до ториевого свинца О элементов излучают а-частицы, след., атомный вес торцового свинца должен быть 232,15—24=208,15. Найденный атомный вое свинца из торита 207,1) весьма близок к этому числу, несколько меньшая величина объясняется примесью урана в торите.
Отметим наиболее важные и интересные из отдельных радиоэлементов. Уран представляет смесь изотопов Ш и UII, последнего в смеси только 0,01%. Из UII образуется ионии, более долговечный, чем радий, однако выделить его в чистом виде не удалось: он является изотопом тория,ипоэтому всегда получается неразделимая смось тория и иония (всо урановые минералы содержат, хотя бы в качество примеси, торий); получен препарат тория с 30°/ иония; ат. вес такой смеси—231,50 (ат. вес 1о—230, Th—232,15). Ионий был открыт Больтвудом в 1007 г.; выделенный нм из урановой смоляной обманки торий оказался в 100.000 раз активнее обыкновенного тория и никакими химическими средствами не мог быть очищен. Из U1 и UI1 образуется UZ, дающий боковую ветвь радиоэлементов; no-видимому, из UZ образуется протоактиний, родоначальник актиниевого ряда. Это ответвление от U количественно но болео з—4%. Актиниевые элементы всегда присутствуют в урановых минералах. Из тэриевых радиоэлементов особо важен мезоторий I, изотоп радия- В зависимости от соотношения урана и тория в исходной руде, получаемый из нее радий всегда содержит большую или мепьшую неотделимую примесь мезотория. Так как пориод распада MsTh, много короче, чом у Rn, то далее из минералов с малымсодержанием урана получаются препараты радия с примесью MsTh„ а не обратно. MsTht активнее радия в 240 pas, а потому для медицинских целей специально получают радий с возможно большей примесью мезотория Т. Необходимо ощо отметить поразительное разнообразие в долговечности различных радиоэлементов; на ряду суранами I и II и торием, полупериод распада которых измеряется миллионами и миллиардами лот, имеются радиоэлементы (RaC, ThC), продолжительность жизни которых измеряется миллиардными долями секунды. К числу радиоактивных эломонтов надо отнести еще калий и рубидий, излучающие Р-лучи. Их активность очонь мала, рубидий в 15 раз моное активен, чем уран, а калий в 10 раз моноо активен, чем рубидийПрименение и техническое получение радиоэлементов. Уран и торий находят себо техническое применение независимо от их Р. Из-за последней медицинское и техническое значение имеют радий, его эманация и мозоторпй 1В медицине они широко применяются для лечения рака, болезней кожи и других заболеваний (смотрите радиотерапия). В значительно меньшом количестве они применяются в производстве светящихся (в темноте) составов, которыми покрывают циферблаты часов, стрелки приборов, рекламные вывоски в т. и. В стадии опытов находится применение радия в электротехнике, земледелии и ряде производств.
Главнейшим источником радия является урановая смоляная руда (ура-пин, см., состоящий в массо из коллоидной окиси урапа UaOe) в Бельгийском Конго, затем в Иохнмово (Рудные горы Чехословакии) и Корнуэльсо в Англии. В 1926 г. открыты новые богатые месторождения урановых руд в сев. Трапсваало. в 1927 г. во франции близ Сон-Реыи-сюр-Дюролль, в 1928 г. в Гордонии (Капская провинция). У нас урановая руда добывается из Тюя-муюнского месторождения (смотрите), в Ошском кантоне Киргизской АССР, обнаружены, но не разрабатываются, и другие месторождения, как в Киргизской АССР, так и Узбекской ССР и в Восточном Вабайкальи. Первоо мосто по добыче радия занимает Бельгия (завод в Оолен), в 1923 году ей было добыто 48 г радия, что значительно превышает годичную емкость мирового рынка, почему завод временами приостанавливался. В 1927 г. продано было 20 г бельгийского радия. Производство радия в других) странах (САСШ
Чехословакии и др.) сильно голо. Всего в мире до 1927 г. получено около 340 г радня, из них 180 г получено было САСШ, поторявшимп в 1922 году свое первенствующее значение в этой области.
Технологическая переработка радиевых руд черезвычайно сложна и дорога; так как радий весьма родственен и изоморфен с барием, то переработка руд стремится к концентрации бария и радия путом удаления пустой породы, к выделению сырых сульфатов и обогащению их радиом; затем сульфаты переводят в хлористые соли, и разделяют соли бария и радня путем длительной и кропотливой фракционированной кристаллизации. Содержание радия в рудах ничтожно. Так. в т.е наиболее богатых руд при 50% уряпа содержится около 170 мг радия, в бедных рудах это содержание падает ниже 10 иг. Содержание мезоторня I в то-ристых рудах еще меньше, тониа мона-цнтового песка с 5% тория содержит около 6 мг мезоторня I. Неудивителен поэтому огромпый расход руд и химикалий для получения радия, например 1 г радия из отонита получается из 800т руды при затрате 300 т химических продуктов, 200 т угля, причем приходится манипулировать с 15.000 т жидкости. Цена радия сильпо колебалась: миллиграмм радия-элемента стоил в 1904 г. 400 франков, в 1920 г.—2.000, в 1923 г.—1.000 франков, в 1927 г.—70 долларов.
Р. и геохимия. Во всох урановых и ториевых минералах содержатся такзко и продукты их распада, но в ничтожных количествах; так, по Резерфорду, в дровних мипералах находится иония
3,9 10, радия 3,4 1СГ5, мозоторил I 4,2-10 8, эманации радия 5,10-1“, эманации тория 1,2> 10-14, тория А 3,1.10“17 % и так далее С геохимической точки зрения наиболее важным является вопрос о распространении урана и тория в зомной коре. Тория больше раз в шесть, чем урапа, в среднем их количества доходят до 10—il — 10“ ‘ % всей массы земной коры. Главные массы обоих элементов находятся в состоя нип крайнего рассеяния во всех породах; в больших количествах они находятся в виде изоморфных примесей или смесой в минералах, содержащих редкие земли и входящих в состав кислых пород и пегматитов тех жо пород, в последних они встречаются также в виде урапо-ториевых минералов. В базальтовых (основных) породах количества их зпачительио меньше. Судьбы тория и урапа в зомпой коро сильно разнятся. В результате выветривания гранитных массивов и уноса текущими водами легких продуктов разрушения образуются россыпи, обогащенные торием; в благоприятных, условиях состава гранитов и условий иыветриванпя, особенно при наличии вторичного обогащения россыпей морскими волнами (Бразилия, Индия), образовались монацитовые и ортнтовые пески, в настоящее время являющиеся богатейшими источниками тория. Торий резко отличается от урана тем, что его минералы нерастворимы вводе, и водой но уносятся, почему все природные воды не содержат или почти не содержат соединений тория. Между том количество урапа, сконцептрнро-ваттого в пегматитах, составляет только малую долю всего урана, существовавшего в магмо и ушедшего из нее до и после ее затвердения. Растворенные урановые соединения частью осаждаются в конкреционных жилах вместо с другими металлами, часто вдали от гранитного массива, из которого они были извлечены водой, частью попадают в осадочные породы и во все природные воды. Этим свойством урана объясняется то, что урановых минералов значительно больше (около 100), чем ториевых (около 40), и то, что некоторые из них нмоют коллоидальную при-родун апр.,<иоахимскал руда). „ .
Бее ffрнродные“ воды радиоактивны, своей Р. они обязаны почти исключительно урану (п продуктам ого распада). Океаны содержат несколько сот миллионов т. урана,—копочпо, в состоянии кпайнего разбавлогия. Уран сообщает Р. татежо всем источникам и термам, которые выносят его из глуби и земли в количествах, повиди-мому, превышающих его количество в окоанах. Радий, как правило, всегда сопровождает ураи, по иногда текущие воды могут их разделить; поэтому попадаются породы, содержащие радий без урона, как, нанр.. некоторые бариты и полныорфпты. Р. воздуха объясняется присутствием эманации родия в нем, количество ео ничтожномало — 5-10~ь°/о. то есть в 1 см3 воздуха содержится 1 — 1,3 атома эмапацни.
Учение о Р. оказало выдающиеся услуги геологии. Укажем па две из них. В результате радиоактивного распада образуется два постоянных элемента: гелий и свинец. Мы знаемскорость образования их из урана; определив опытом в данном миноцало, образовавшемся в извостную нам геологическую эпоху, содержание урана, радия, гелия и свинца, мы сможем вычислить возраст минералов. Вычисления по гелию дают низший продел возраста, так как гелий, как газ, может улетучиваться из минерала, вычисления же по свинцу вполне надежны. Таким образом были определены возрасты минералов (по свинцу):
нижне - комбрийской
|
системы | |
| |
млн.лот | |
|
средне-кембрийской | |
|
систомы | |
1.600 | |
| |
| |
|
верхпе-комбрийской | |
|
систомы | |
| |
| |
| |
|
силурийской системы | |
450 | |
| |
| |
|
девонской „ | |
600 | |
»» | |
п | |
|
камепноугольн. „ | |
200 | |
П | |
п | |
Эти данные были подтверждены оригинальным методом „плоохроичоскнх двориков“ в мииоралах. В некоторых минералах имеются включения очень малых кристалликов циркона. Если к циркону примовтн уран или торий, то их а-лучи, проникая в минерал, производят химические превращения и вызывают образования микроскопических плеохроических колец, различающихся в зависимости от природы а-лу-чей. Эти кольца (дворики) могут быть вызваны искусственно в короткий срок действием сильных препаратов радия, и путем сравнения можно вычислить возраст естественных двориков. Этот метод оказался много чувствительное электроскопа, с помощью которого можно обнаружить биллионную часть грамма радия, а для того, чтобы около цирконового ядрышка образовался заметный дворик, достаточна миллионная часть биллионной доли грамма радия, количество, которое дает в год только 30 «-частиц.