W dawnych czasach, kiedy to praktykowano jeszcze alchemię, wiele osób zajmujących się substancjami chemicznymi, próbowało na różne sposoby przemienić żelazo w złoto. Jednak nie udało się to. Potem powstała hipoteza istnienia pierwiastków, fundamentalnych substancji występujących w naturze, z których stworzone są wszystkie inne substancje złożone. Przy czym twierdzono, że pierwiastki są niepodzielne. Jednak jak się potem okazało tak nie jest. Jedną z konsekwencji podzielności pierwiastków i ich atomów jest występowanie zjawiska promieniotwórczości. Otóż promieniowanie radioaktywne polega na oderwaniu się pewnych części jąder atomów pierwiastka, wskutek czego powstaje strumień określonych cząstek, który jest w skrócie nazywany promieniowaniem radioaktywnym. Promieniowanie także może istnieć w postaci fal elektromagnetycznych, wtedy to nie kawałki atomów są emitowane, ale ich energia w postaci fotonów. Na skutek promieniowania korpuskularnego, czyli takiego gdzie emitowane są cząstki obdarzone masą, atom który dokonuje emisji rozpada się i staje się innym pierwiastkiem lub izotopem.

Najpopularniejszymi rodzajami promieniowania są:

- promieniowanie alfa

- promieniowanie beta

- promieniowanie gamma

W przypadku promieniowania alfa, mamy do czynienia z emisją ciężkich cząstek, zwanych cząstkami alfa. Są to po prostu układy złożone z dwóch protonów i neutronów, czyli tak naprawdę jądra helu. Jako że każdy pierwiastek jest scharakteryzowany poprzez liczbę protonów i neutronów z których jest zbudowany, emisja cząstki alfa prowadzi do jego transformacji w wyniku czego otrzymujemy inny pierwiastek. Promieniowanie alfa występuje tylko dla ciężkich pierwiastków, które mogą "sobie pozwolić na" emisję takiej dużej i ciężkiej cząstki. Promieniowanie alfa nie jest raczej niebezpieczne, o ile tylko jego źródło nie dostanie się do wnętrza naszego organizmu. Do jego zatrzymania wystarcza kartka papieru.

Trochę bardziej skomplikowanym procesem jest promieniowanie beta. W tym przypadku emitowanymi cząstkami są elektrony, a także neutrina ( a dokładniej antyneutrina ). Tak na marginesie mówiąc, podczas obserwacji promieniowania beta, po raz pierwszy zapostulowano istnienie neutrina. Promieniewanie beta wynika z tego, że jeden z neutronów jądra atomowego ulega zamianie na proton i elektron z równoczesną emisją neutrina. Elektron i neutrino uciekają z jądra, natomiast sam proton w nim zostaje. Dlatego też promieniowanie beta także powoduje transformację pierwiastka w inny o liczbie atomowej Z większej o 1. Także w tym przypadku promieniowanie to nie jest niebezpieczne jeśli tylko źródło jego emisji znajduje się poza naszym organizmem. Natomiast do jego zatrzymania wystarczy już użycie tarczy ze szkła, lub blachy aluminiowej.

Jeśli chodzi o promieniowanie gamma, to w tym wypadku nie jest ono strumieniem cząstek obdarzonych masą, które zostały wyrwane z jądra atomowego. W tym przypadku mamy do czynienia z promieniowaniem elektromagnetycznym, które także możemy traktować jako strumień fotonów - cząstek o zerowej masie. Promieniowanie to powstaje w wyniku emisji przez atom nadmiaru posiadanej energii. Energia ta jest właśnie emitowana w postaci fotonów. Promieniowanie gamma jest jednak niebezpieczne dla człowieka, ponieważ może doprowadzić do powstania nowotworów, a także zmian w kodzie DNA. Aby je skutecznie zatrzymać należy stosować grube tarcze ołowiane.

W przyrodzie występują pierwiastki trwałe jak i promieniotwórcze. Istnieją także odmiany pierwiastków różniące się od siebie liczbą neutronów, nazywane są izotopami. Praktycznie wszystkie pierwiastki mają swoje izotopy, które także mogą być trwałe lub nie trwałe i być źródłami promieniowania. Takie naturalne pierwiastki i izotopy promieniotwórcze są źródłami promieniowania alfa, lub beta. W niektórych przypadkach dochodzi nawet do jednoczesnej emisji przez źródło promieniowania alfa i beta.

Sam rozpad promieniotwórczy jest zjawiskiem, w którym nie możliwym jest dokładne określenie czasu rozpadu pojedynczego jądra. Jednak charakteryzuje się różnego rodzaju pierwiastki promieniotwórcze podając ich czas połowicznego rozpadu. Wielkość ta opisuje czas, po którym połowa danej ilości pierwiastka ulegnie rozpadowi. Przy czym czas ten w żaden sposób nie zależy od jakichkolwiek czynników zewnętrznych, a jest tylko i wyłącznie związany z wewnętrzną budową danego jądra atomowego.

Jeśli spojrzeć w przeszłość, to można zauważyć, że zjawisko promieniotwórczości naturalnej zostało odkryte w 1896 roku. Wtedy to jako pierwsi je odkryli i opisali Becquerel, oraz małżeństwo Curie. Jednak jeszcze dużo czasu upłynęło zanim zjawisko zostało dokładnie opisane i wyjaśnione. Najciekawsze natomiast jest to, że odkrycie zjawiska promieniowania pierwiastków, nastąpiło jeszcze zanim dokładnie określono strukturę atomu, a także zanim stwierdzono istnienie jądra atomowego.

Czasami pada określenie promieniotwórczości sztucznej, co jest raczej określeniem nieprawdziwym. Sam proces promieniotwórczości, jest czymś jak najbardziej naturalnym. Jednak można wytworzyć izotopy pierwiastków które nie występują w przyrodzie, a które będą źródłami promieniowania. Najczęściej w przypadkach takich izotopów promieniotwórczych wytworzonych w sposób "sztuczny" mamy do czynienia z promieniowanie beta +, a w przypadku izotopów "naturalnych" z promieniowaniem beta -. Jeśli chodzi o promieniowanie beta +, to jest to emisja pozytonów i towarzyszących im neutrin, natomiast w przypadku promieniowanie beta -, mamy do czynienie z emisją elektronów i towarzyszących im antyneutrin.

Człowiek z biegiem czasu, nauczył się coraz szerzej wykorzystywać promieniowanie. Wykorzystuje się je np. jako swoistego rodzaju wskaźniki, przy czym korzysta się tutaj z niezmienności właściwości chemicznych izotopów trwałych czy nietrwałych. Jeśli wprowadzimy taki nietrwały izotop do obiektu który chcemy przebadać, nie spowoduje to żadnych zmian w jego budowie wewnętrznej. A z drugiej strony dzięki promieniowaniu bardzo łatwo wykryć i znaleźć taki znacznik. Prowadzi to do wykorzystania takich znaczników w śledzeniu przebiegu różnych procesów. Wykorzystuje się je min. w badaniu działania określonych leków na organizm ludzki, a także podczas wykrywania wszelkich nieszczelności zapór wodnych. Promieniowanie jak wiemy bywa także niebezpieczne ponieważ może prowadzić do zniszczenia komórek. Jednak i ten fakt został także wykorzystany z korzyścią dla ludzkości. Promieniowanie jest bowiem także używane do niszczenia komórek nowotworowych. Wtedy jednak jest stosowane promieniowanie o znacznej energii.

Same izotopy promieniotwórcze, mogą być także wykorzystywane jako specyficzne źródło energii. Co prawda charakteryzuje się ono małą intensywnością, jednak może znaleźć zastosowanie jako swoistego rodzaju akumulator na różnego rodzaju satelitach, czy w świetlnych znacznikach oznaczających drogę kabla położonego pod wodą.

Innym bardzo użytecznym przykładem wykorzystania zjawiska promieniotwórczości są zegary atomowe. Pomiar czasu w takim zegarze opiera się na rejestracji połowicznego rozpadu danej substancji promieniotwórczej. Czas takiego rozpadu jest ściśle określony i nie zależy od żadnych czynników zewnętrznych, tak, więc staje się idealną jednostką czasową. Fakt ten także został wykorzystany w archeologii, gdzie mierzy się zawartość izotopów węgla C14 i C12. Pierwszy z nich jest izotopem trwałym, natomiast drugi podlega zjawisku promieniowania, przez co jego ilość zmienia się z biegiem czasu. To w zestawieniu z faktem, że w każdym organizmie żywym, ilość tych dwóch izotopów jest taka sama, daje nam doskonałą metodę pozwalającą na określenie wieku danego materiału.

Wiele pierwiastków promieniotwórczych towarzyszy człowiekowi od zarania dziejów. Występują one bowiem jako naturalne składniki przyrody i człowiek na drodze ewolucji zdążył się już do ich działania przystosować. Dlatego też promieniowanie to, określane mianem promieniowania naturalnego nie powoduje uszczerbku na naszym zdrowiu. Jednak w miarę postępu technologicznego, zaczęły powstawać urządzenia wykorzystujące promieniowanie. I obecnie promieniowania tego jest znacznie więcej, niż w przeszłości. Natomiast większe dawki promieniowania, mogą być już szkodliwe dla zdrowia człowieka. Mogą one powodować zniszczenia w komórkach, a nawet modyfikację materiału genetycznego. W skrajnych przypadkach działania bardzo dużych dawek promieniowania, możliwa jest nawet śmierć człowieka. Na promieniowanie należy uważać głównie dlatego, że nasz organizm nie od razu reaguje na jego działanie i czasami skutki jego działania mogą pojawić się po dłuższym czasie. Dlatego bardzo ważną kwestią jest zdolność wykrywania jego obecności, oraz odpowiedniej ochrony przed jego działaniem.

Pozostałe rodzaje promieniowania, które mają wpływ na organizmy żywe.

Promieniowanie ultrafioletowe - promieniowanie UV.

Promieniowanie to jest promieniowaniem elektromagnetycznym. Posiada ono energię większą niż promieniowanie widzialne. Dla oka ludzkiego jest ono nie wykrywalne. Charakteryzuje się silnym działaniem fotochemicznym. Przy jego skrajnie dużych energiach, czyli przy jego długościach fali ponad 300 nm., może powodować jonizację, co z kolei może okazać się zabójcze dla organizmów żywych. Promieniowanie ultrafioletowe jest nieustannie emitowane przez Słońce, jednak jego zakres o dużych wartościach energii, jest skutecznie pochłaniany przez atmosferę. Przede wszystkim ozon pełni kluczową rolę w pochłanianiu promieniowania ultrafioletowego. Do naszej powierzchni dochodzi tylko część promieniowania o niskich wartościach energii. Ultrafiolet dzieli się z kolei na 3 typy promieniowania ultrafioletowego: UVA, UVB i UVC.

Najkrótszą długość fali spośród tych trzech typów posiada UVC - poniżej 290 nm. Równoważnie można powiedzieć, że ma najwyższą energię. W przypadku długotrwałego narażenia skóry na działanie promieniowania ultrafioletowego, skóra zacznie się szybciej starzeć, a także mogą wystąpić bardzo niebezpieczne nowotwory skóry. Skóra może stać się szorstka i nieestetycznie wyglądająca - jest to proces zwany jako "photoaging", który jest niczym innym jak tylko przyśpieszonym procesem starzenia się skóry. Długotrwałe działanie ultrafioletu powoduje także zgrubienie skóry, powstanie bruzd i zmarszczek, utratę elastyczności, a także powstanie różnych przebarwień. Takie efekty można wyraźnie zaobserwować u ludzi którzy w wyniku wykonywanej pracy, narażeni są nieustannie na działanie promieniowania ultrafioletowego, tak jak jest to w przypadku marynarzy, czy rolników. Widać te zmiany wtedy na skórze w okolicach karku. Początkowo sądzono, iż za przyśpieszenie procesu starzenia się skóry odpowiada promieniowanie UVB, jednak ostatnie badania wykazują, że istotny wkład ma także promieniowanie UVA, które nie tylko oddziałuje na komórki naskórka, ale także może wnikać głębiej, w ten sposób uszkadzając wewnętrzną strukturę skóry.

Promieniowanie ultrafioletowe może także prowadzić do powstania nowotworów skóry. Jest ono najsilniejszym czynnikiem aktywującym wolne rodniki. Jego niebezpieczne działanie objawia się poprzez niszczenie materiału genetycznego w komórkach. To z kolei może doprowadzić do mutacji komórek i powstania nowotworów. Nie jest do końca wiadome, czy bardziej szkodliwe w tym wypadku, jest ostre nasłonecznienie skóry, czy też długotrwałe wystawieni skóry na działanie promieni słonecznych. Natomiast wiadome jest to, że ostre nasłonecznienie skóry, może spowodować powstanie w niej silnych przebarwień w postaci znamion. Z kolei te znamiona są czynnikiem zwiększającym prawdopodobieństwo powstania i rozwoju czerniaka złośliwego. Ostatnimi czasy coraz częściej ludzkość rasy białej dostaje czerniaka złośliwego i powszechnym jest pogląd że powstaje on w wyniku poparzeń słonecznych.

Promieniowanie X - promieniowanie rentgenowskie.

Promieniowanie rentgenowskie, także określane jako promieniowanie X. Jest to promieniowanie elektromagnetyczne, wysokoenergetyczne o długości fali z zakresu 0,1 pm do ok. 50 nm. Zakres ten mieści się pomiędzy promieniowaniem ultrafioletowym a promieniowaniem gamma, które po części pokrywa się z dolną granicą promieniowania rentgenowskiego. Skoro promieniowanie gamma to też promieniowanie elektromagnetyczne, to, na czym polega różnica pomiędzy nimi. Otóż promieniowanie gamma, jak już wspomniano wynika z przejść energetycznych jądra atomowego. Natomiast promieniowanie rentgenowskie wynika z przejść elektronów pomiędzy powłokami - zmiany energetycznych stanów elektronów, a konkretniej przechodzeniu elektronów do niższych poziomów energetycznych. W wyniku takich przejść następuje emisja powstałej nadwyżki energii w postaci promieniowania elektromagnetycznego - fotonów. Jeśli chodzi o widmo energetyczne takiego promieniowania, to może mieć ono charakter ciągły, oraz dyskretny. Rozkład dyskretny energii promieniowania rentgenowskiego, wynika ze ściśle określonych poziomów energetycznych, a co za tym idzie ściśle określonych energii emitowanych fotonów:

hω= E­i - Ef

gdzie h oznacza stałą Plancka, ω oznacza częstość promieniowania emitowanego, a E­i , Ef odpowiednio energię poziomu energetycznego wyższego, oraz energię poziomu energetycznego niższego, pomiędzy którymi elektron przechodzi. Natomiast ciągłe widmo energetyczne powstaje na skutek promieniowania hamowania.

Promieniowanie X znalazło ogromne zastosowanie w medycynie przy diagnostyce, a także w badaniach strukturalnych, oraz do określania składu pierwiastkowego związków.

Promieniowanie jonizujące

Oddziałuje na komórki organizmów żywych, także na człowieka. To jakie skutki może spowodować, zależy głównie od takich czynników jak: rodzaj promieniowania jonizującego, jego natężenie, oraz jak długo działa ono na organizm żywe.

Szkodliwość działania takiego promieniowania wynika z tego, że oddziałując na atomy tworzące komórki, może doprowadzić do jonizacji tychże jonów, a to z kolei może spowodować błędne funkcjonowanie komórek, a nawet ich zniszczenie. Przy czym nie są to zmiany natychmiast obserwowalne, najczęściej objawy pojawiają się po dłuższym czasie. Pod względem zmian jakie może spowodować promieniowanie jonizujące u człowieka, wyróżniono dwie kategorie skutków jego działania:

- somatyczne - są to skutki występują bezpośrednio po napromieniowaniu, a także te występujące później, czyli nowotwory, bezpłodność, zaćma, białaczka i inne.

- genetyczne - kiedy w wyniku napromieniowania zostaje uszkodzony materiał genetyczny. Ich efekty widać w postaci mutacji u kolejnych pokoleń, które zrodziły się z materiału genetycznego osoby napromieniowanej. W tym przypadku wystarczą już niewielkie dawki takiego promieniowania.

Oddziaływanie promieniowania jonizującego na organizmy żywe jest ściśle związane z jego bezpośrednim wpływem na komórki. W przypadku, gdy promieniowanie jonizujące będzie oddziaływać na komórki zawierające materiał genetyczny, może dojść do fatalnych skutków. Najbardziej narażone na działanie promieniowania są komórki szybko rozmnażające się, ponieważ jeśli jedna komórka zostanie poważnie uszkodzona to komórki powstałe z niej także mogą narodzić się jako uszkodzone. Na szczęście komórki posiadają zdolność regeneracji, dzięki czemu zanim powstaną nowe komórki z komórki uszkodzonej ona sama może się naprawić.

Tak więc w przypadku kontaktu promieniowania jonizującego z materiałem komórkowym mamy do czynienia z następującymi skutkami i efektami:

- może dojść do całkowitego zniszczenia komórki, wskutek którego nie będzie ona mogła spełniać już swoich dotychczasowych funkcji

- komórka można stracić swoje zdolności do reprodukcji, jednak ona sama nadal będzie działać

- zostanie uszkodzony materiał genetyczny znajdujący się w komórce

Promieniowanie niejonizujące.

W przypadku tego rodzaju promieniowania mamy do czynienia z produktami pracy różnego rodzaju urządzeń wykorzystujących energię elektryczną. Głównie chodzi tutaj o stacje nadawcze, urządzenia telekomunikacyjne, nawigacyjne, czy radiolokacyjne. Obecnie tego promieniowania jest tak dużo wokół nas, że zostaje ono już traktowane jako zanieczyszczenie środowiska. Jest to promieniowanie elektromagnetyczne niosące ze sobą energię, jego negatywny wpływ na człowieka przejawia się poprzez tzw. efekt termiczny. Efekt ren może doprowadzić do zmian w funkcjonowaniu tkanek w organizmie, a także może doprowadzić do śmierci. Istnienie pola elektromagnetycznego wpływa negatywnie na działanie człowieka, na przebieg procesów zachodzących w jego ciele. Może powodować nieprawidłowości w działaniu takich układów jak układ nerwowy, hormonalny, narzędzia zmysłów, a także na układ rozrodczy i krwionośny. W przypadku długotrwałego narażenia człowieka na działanie pola elektromagnetycznego, może on zachorować na tzw. chorobę radiofalową, która to charakteryzuje się następującymi objawami:

- powoduje pieczenie i łzawienie oczu

- silne bóle głowy

- powoduje wypadanie włosów

- może doprowadzić do impotencji i zmniejszenia popędu płciowego

- człowiek staje się bardziej drażliwy

- człowiek popada w nerwicę

- wysuszona skóra

- oczopląs

- zaburzenia ośrodka równowagi - błędnika

- nieregularna praca serca - arytmia

Nie tylko człowiek cierpi w wyniku działania pola elektromagnetycznego. Także natura doznaje szkodliwego jego działania. W przypadku roślin, objawia się to poprzez wolniejszy ich wzrost, a także powstawaniem zmian w ich wewnętrznej budowie. Jeśli natomiast chodzi o zwierzęta, to doznają one zaburzeń układu nerwowego, i krwionośnego, wolniej rosną, oraz mogą stać się bezpłodne.

Człowiek nie powinien zapominać, że żyje tylko dzięki wykorzystaniu dobrodziejstw natury i że jest jej integralnym składnikiem. Pobiera z przyrody energię i materiały do tworzenia swojego świata i życia w nim. On sam naraża się na niebezpieczeństwo poprzez wprowadzanie substancji promieniotwórczych do środowiska naturalnego. To może doprowadzić, że nie tylko przyroda stanie się ofiarą jego błędów, ale także on sam.