Zašto su neki atomi radioaktivni?

 

Radioaktivni atom je atom koji se lako raspada. U stvari, raspada se jezgro (nukleus) atoma, izbacujući pritom čestice. Jezgro atoma, koje je okruženo oblakom elektrona, zapravo je grudvica protona i neutrona (osim kod nukleusa najjednostavnije vrste atoma vodonika, koji ima samo jedan proton). Protoni su pozitivno naelektrisani, dok neutroni uopšte nemaju naelektrisanje. Jezgro je pozitivno naelektrisano zbog protona koje sadrži. Elektroni su negativno naelektrisani, i oni neprestano kruže oko jezgra jer ih privlače protoni. Jednako naelektrisane čestice međusobno se odbijaju, zbog čega protoni unutar jezgra teže da se udalje jedni od drugih. To ne predstavlja problem u većini malih atoma, koji imaju samo po nekoliko protona. Ali neki atomi su nestabilni, posebno oni veći (kao što je uranijum-238, sa 92 protona), pa se ponekad jezgro ne održi. Za te atome kaže se da su radioaktivni.

To što je atom radioaktivan znači da on iz svog jezgra izbacuje čestice. Pošto jezgro izbaci neke čestice, ostaje novo jezgro, koje se naziva „kćerka”. Ako je to novo jezgro stabilno, sve je u redu. Ali, u zavisnosti od broja preostalih protona, novo jezgro može biti podjednako nestabilno kao i ono jezgro od kojeg je nastalo. U tom slučaju, „kćerka” će i dalje izbacivati čestice, pa će se obrazovati nova „kćerka”. Taj proces se nastavlja sve dok ne preostane stabilno jezgro, odnosno stabilan atom.

Postoje tri osnovne vrste zračenja koje odašilju nestabilni atomi: alfa, beta i gama. U svakoj alfa čestici su po dva protona i dva neutrona. Te sićušne grudvice izleću iz elemenata kao što je uranijum-238. U poređenju sa drugim vrstama zračenja, alfa čestice su ogromne. One ne mogu da prođu kroz papir i prevelike su da prodru kroz sloj mrtvih ćelija na površini čovečje kože. Međutim, to ne znači da su alfa čestice bezopasne. Jaka doza može da opeče, a ako čovek udahne ili proguta odašiljač alfa zračenja, na primer malo uranijuma-238, alfa čestice mogu ozbiljno da oštete njegove unutrašnje organe. Beta čestice su elektroni koji nastaju unutar jezgra, kad se neutron pretvara u proton i elektron. Elektroni se izbacuju iz jezgra, gde im nije mesto, a u jezgru ostaju protoni. Beta čestice su 7000 puta manje od alfa čestica, pa zato mogu da izazovu veća oštećenja. One prolaze kroz papir, ali ih drvo bez problema zaustavlja. Beta čestice mogu da prodru u kožu, ali se u dubljim slojevima zaglave. Mogu da izazovu teške opekotine, a ako se oslobode unutar tela, velika unutrašnja oštećenja. Treća vrsta zračenja koju odašilju nestabilni atomi jesu gama zraci – fotoni sa visokim nivoom energije, slični rendgenskim zracima. Oni lako prolaze kroz papir i drvo, a zaustavlja ih samo debeo betonski zid ili olovna ploča. Gama zraci sa lakoćom prolaze kroz kožu, na putu kroz telo oštećuju ćelije i izlaze s druge strane.

*Zanimljivost: reakcije koje se odvijaju u jezgru atoma izvor su energije i u nuklearnim elektranama, gde dolazi do cepanja jezgra (nuklearna fisija), i u zvezdama, gde se jezgra spajaju (nuklearna fuzija).