Удивительная химия

Неустойчивые разновидности атомов, испускающие радиоактивные лучи, называются радионуклидами. Иногда их называют также радиоактивными изотопами. При распаде каждого неустойчивого атома из него вылетают с большой скоростью одна или несколько частиц, обладающих высокой энергией. Поток этих частиц и называют радиоактивным излучением, или попросту радиацией. В теле человека такие частицы могут вызывать различные повреждения, и если повреждений за короткое время окажется много, организм не сумеет их «залечить» — человек заболеет лучевой болезнью. Наличием радиоактивных превращений объясняется непрерывное облучение, которому подвергаются на Земле и люди, и животные в течение всей их жизни — хотят они этого или нет. Это так называемый радиационный фон, причем заметная его доля приходится на «внутреннее» облучение человека.

Судите сами. Как уже говорилось, в человеке, весящем 70 кг. содержится много различных химических элементов. Больше всего в нем кислорода, углерода, водорода, азота, кальция, фосфора и калия. Все эти элементы мы привыкли считать вполне стабильными и потому безопасными с точки зрения радиации. Однако есть у этих элементов и радиоактивные разновидности — радионуклиды. У одних элементов их больше, у других — меньше.

Из 340 изотопов различных элементов, найденных в природе, 70 — радиоактивны. Большинство содержащихся в организме человека элементов — кислород, водород, азот, кальций, фосфор — природных радионуклидов практически не имеют, или их так мало, что связанное с ними излучение можно вовсе не учитывать. Иначе обстоит дело с углеродом и калием. Природный углерод содержит небольшую примесь (примерно 10^-10%) «радиоуглерода» (о нем еще будет подробный рассказ). В теле взрослого человека в минуту распадается почти 200 тысяч атомов радиоуглерода!

Обычный калий тоже содержит примесь радионуклида (его называют калий-40), в результате чего каждую минуту в теле человека распадается около 300 тысяч атомов калия-40.

Много радионуклидов существует в природе, но еще больше их получено искусственно. Некоторые радионуклиды распадаются очень медленно; это космические долгожители, время распада которых сравнимо со временем существования Вселенной. Например, время жизни радиоактивного калия (⁴⁰К) измеряется миллиардами лет. Когда Вселенная была намного моложе, когда еще не было ни Земли, ни Солнца, радиоактивного ⁴⁰К было довольно много. Сейчас в обычном калии его осталось чуть больше 0,01 %.

Конечно, за время своего существования все живое приспособилось к радиоактивному облучению. Более того, не исключено, что такое облучение и явилось одной из причин мутаций в ходе эволюции живой природы. Если это так, то не будь в природе радиации, не было бы на Земле такого богатейшего разнообразия животной и растительной жизни, не было бы и нас с вами. Так что не следует считать радиацию всегда и безусловно вредной — все хорошо в меру. Возьмем, к примеру, солнечную ультрафиолетовую радиацию: когда ее мало — люди плохо себя чувствуют, у детей развивается рахит; когда ее слишком много-кожа «обгорает» и «слезает», могут даже образоваться волдыри.

И все же — насколько опасны радионуклиды? Стоит ли верить рекламе чудодейственных средств, якобы выводящих радионуклиды из организма?

Прежде всего внесем ясность в некоторые определения. Химические свойства разных изотопов данного элемента почти не отличаются; например, присутствие в составе поваренной соли (хлорида натрия) двух изотопов хлора не приводит ни к каким последствиям. Кстати, природный натрий на 100 % состоит из единственного стабильного нуклида ²³Na. Другое дело, нестабильные, радиоактивные изотопы. Их распад сопровождается испусканием частиц с высокой энергией, которые могут быть опасны для организма. В то же время они широко используются в медицине, промышленности, и без них мы уже обойтись не можем. Искусственно получены очень многие радионуклиды. Важнейшие свойства радионуклидов определяются типом испускаемых частиц, их энергией, а также периодом полураспада т. е. временем, в течение которого распадается половина имеющихся нестабильных атомов.

Если период полураспада некоего вещества равен, например, одной минуте, то через 15–20 минут от него не останется и следа. Другое дело более долгоживущие радионуклиды. Например, для стронция-90 Т_1/2 = 28,7 года, поэтому этот радионуклид сохраняет активность в течение нескольких столетий.