Radyoaktiflik

H.Becqerel, uranyum tuzu kristallerinin ışın yayınladığını gördü. Işığa karşı korunmuş olmasına karşın, fotoğraf plağını, bu maddeden yayılan ışımanın kararttığını gördü.

Kontrollü olarak pek çok gözlem yaptı. Kristalden, hiçbir uyarı almaksızın ışın yayınlandığını ve bunun yeni tip bir ışıma olduğunu saptadı. Uranyumun kendiliğinden radyasyon yayınlama olayı, kısa bir zaman sonra radyoaktiflik olarak adlandırıldı. Diğer araştırıcılar da bazı maddelerin radyoaktif olduklarını gösterdiler. Bu tür çalışmalar içinde en anlamlı araştırma Pierre ve Marie Curie tarafından yapılmıştır.

Radyoaktif bir cevher (filiz) olan Pitchblend'in tonlarcası, uzun yıllar süren dikkatli ve yorucu kimyasal arıtma işlemlerine tabi tutuldu. Sonuçta, her ikisi de radyoaktif olan ve daha önce bilinmeyen iki yeni elementin varlığı, Curie'ler tarafından rapor edildi. Bu elementler, polonyum ve radyum olarak adlandırıldı. Rutherford'un saçılması ile ilgili ünlü çalışması dahil, sonraki tüm deneyler radyoaktifliğin, kararsız atom çekirdeklerinin bozunması sonucu oluştuğunu gösterdi.

Bir elementin kendiliğinden, hiçbir dış etkiye bağlı olmaksızın başka bir elemente dönüşmesidir radyoaktiflik. Uranyumun tüm izotopları radyoaktiftir. Alfa ve beta parçacıkları yayarak kurşun izotoplarına dönüşürler. Bu özellik, sıcaklığa, basınca, katalizöre ve başka çevre koşullarına bağlı değildir.

Her radyoaktif maddenin, bir yarı ömrü ya da yarılanma süresi vardır. Örneğin uranyum-238'in kurşun-206'ya dönüşmesinin yarı ömrü 4.5 milyar yıldır. Yani şu anda elinizde 1 gram uranyum varsa, bu 4.5 milyar yıl önce 2 gramdı. Kayaların içindeki uranyum-238 ve kurşun-206 oranlarından yararlanılarak o kayaların yaşları belirtilebilir. Bu yolla Dünya'daki en eski kayanın yaşınının 3.5-4 milyar yıl olduğu saptanmıştır.

Alınan bu sonuçlar, son zamanlarda geliştirilen rupidyum-87'nin radyoaktif bozunmasında (yarı ömrü 52 milyar yıl) ve feldispat, mika içinde bulunan potasyum-40'ın (yarı ömrü 1.3 milyar yıl) yarılanma sürelerinin saptanmasıyla bir kere daha kesin olarak kanıtlanmıştır.

Canlı vücutta kararlı potasyum-39'un yanısıra, kararsız olan potasyum-40 da bulunur. Potasyum-40 beta yayıcıdır. Yani çekirdekteki nötronlardan birisi beta (elektron) yayarak protona dönüşür.

Biyolojide en çok kullanılan izotop, karbon-14 izotopudur. Bu izotopun yarıömrü 5730 yıldır. Bu izotopla yaklaşık 50 bin yol öncesininin kalıntılarının yaşını ölçebilmekteyiz. Karbon-14, daha eski zamanlar için uygun değildir. Çünkü büyük bir kısmı o sürelerde harcanmış olacak ve bu nedenle de saptanması güçleşecektir.

Karbon-14 beta yayıcıdır. Beta yayan her karbon atomu azot atomuna dönüşür. Organizmadaki karbon, havadan karbondioksit alınmasıyla yapıya girer. Yaşayan organizmalarda karbon-12'nin karbon-14'e oranı atmosferdekiyle aynıdır. Canlı ölünce artık atmosferden karbon alamaz olur. Vücutaki karbon-14, zamanla azota dönüşür ve giderek azalmaya başlar. Diyelim ki bir mağarada bulunan bir insan kemiğinde karbon-14/azot-14 oranı 1/4 ise bu insanın yaşı 11.200 yıldır.