Лайнус Полінг, Пітер Полінг — Хімія
Низку великих наукових відкриттів було зроблено за невеликий період, усього лише в кілька років, починаючи з 1895 р. Ці відкриття привели до величезних змін як у хімії, так і у фізиці. Рентгенівські промені було відкрито 1895 р., радіоактивність — 1896 р., і того ж року було виділено нові радіоактивні елементи — полоній і радій, а 1897 р. було відкрито електрон.
Вільгельм Конрад Рентген (1845—1923), професор фізики Вюрцбурзького університету (Німеччина), повідомив 1895 р. про відкриття нового виду променів, які він назвав Х-променями. Ці промені виникають під час проходження електрики крізь відкачану трубку. Промені виходять з тих місць трубки, де електрони вдаряються об скло. Вони мають здатність проходити крізь речовини, що не пропускають звичайного світла, і спричиняють почорніння фотографічної пластинки. Уже за кілька тижнів після повідомлення про це важливе відкриття рентгенівські промені почали застосовувати в медицині для обстеження пацієнтів з переломами кісток та іншими ушкодженнями.
Невдовзі після відкриття рентгенівських променів французький фізик Анрі Беккерель (1852—1908) дослідив деякі мінерали, що містять Уран. Він виявив, що ці мінерали випромінюють промені, які, подібно до рентгенівських променів, можуть проходити крізь чорний папір та інші непрозорі матеріали й засвічувати фотопластинку. Він виявив також, що випромінювання, яке випускають мінерали, що містять Уран, може так само, як і рентгенівські промені, розряджати електроскоп (рис. 3.9), роблячи повітря електропровідним.
Рис. 3.9. Найпростіший електроскоп. Коли електричний заряд міститься на золотій фользі та на опорному пристрої, два листки фольги розходяться під дією сил відштовхування однойменних електричних зарядів.
Марія Склодовська-Кюрі (1867—1934) почала тоді ж вивчати «випромінювання Беккереля» за допомогою методу, заснованого на застосуванні електроскопа. Вона досліджувала багато речовин, щоб з'ясувати, чи мають вони, подібно до урану, здатність випромінювати промені. Їй пощастило виявити, що природна уранова смолка, уранова руда, у багато разів активніша за очищений уран оксид.
Разом із чоловіком, професором П'єром Кюрі (1859—1906), Склодовська-Кюрі почала розділяти уранову руду на фракції та визначати їхню активність за здатністю розряджати електроскоп. Вона виділила фракцію, активність якої в 400 разів перевищувала активність урану. Ця фракція складалася переважно з бісмут сульфіду. Виходячи з того, що чистий бісмут сульфід не має радіоактивності, вона висловила припущення, що в цій фракції у вигляді домішки присутній дуже радіоактивний елемент, аналогічний Бісмуту за своїми хімічними властивостями. Цей елемент, який вона назвала полонієм, був першим елементом, відкритим завдяки властивості радіоактивності. Того ж 1896 р. подружжя Кюрі виділило новий радіоактивний елемент, названий ними радієм.
1899 р. Ернест Резерфорд повідомив, що випромінювання, яке випускає уран, складається щонайменше з двох типів променів, які він назвав альфа- і бета-випромінюванням. Невдовзі після цього французький дослідник П. Віллар повідомив, що існує також і третій вид випромінювання — гамма-випромінювання.
Альфа-, бета- і гамма-промені
Схему установки, за допомогою якої можна експериментально показати, що природні радіоактивні речовини випромінюють промені трьох видів, наведено на рис. 3.10. Пучок випромінювання, що досліджується, формується під час проходження променів крізь невеликий отвір у свинцевому бруску й потім потрапляє в сильне магнітне поле. На різні промені магнітне поле діє по-різному, що є доказом того, що три види променів несуть різні електричні заряди. Альфа-промені несуть позитивний електричний заряд. Бета-промені — негативний електричний заряд і відхиляються магнітом у протилежний бік порівняно з відхиленням альфа-променів. Гамма-промені не несуть електричного заряду і магнітом не відхиляються.
Резерфорд установив, що альфа-промені після їх уповільнення перетворюються на газ гелій. Подальші його досліди привели до остаточного висновку: альфа-промені являють собою позитивно заряджені частини атомів Гелію, що рухаються з великими швидкостями. Бета-промені — це електрони, що також рухаються з високими швидкостями; за своєю природою вони аналогічні катодним променям, які виникають в електричній розрядній трубці. Гамма-промені являють собою вид випромінювання, подібного до видимого світла. Вони ідентичні рентгенівському випромінюванню, що виникає в рентгенівській трубці, яка працює за дуже високої напруги.
Рис. 3.10. Відхилення альфа- і бета-променів магнітним полем. 1 — радіоактивна речовина; 2 — свинцевий блок; N — північний полюс магніту; 4 — фотопластинка.
Резерфорд ідентифікував позитивно заряджені альфа-частинки з атомами Гелію шляхом експерименту, в якому альфа-частинки вдарялися об тонку металеву фольгу й проникали крізь неї в камеру, після чого йому вдалося показати появу в камері гелію. Крім того, він показав, що кількість гелію в камері відповідає числу альфа-частинок, які пройшли крізь фольгу.