Най-невероятните неща. Радиоактивен метал и неговите свойства

Сред всички елементи на периодичната система значителна част принадлежи на тези, за които повечето хора говорят със страх. Как иначе? В крайна сметка те са радиоактивни, което означава пряка заплаха за човешкото здраве.

Нека се опитаме да разберем точно кои елементи са опасни и какви са те, както и да разберем какво е тяхното вредно въздействие върху човешкото тяло.

Общо понятие за група радиоактивни елементи

Тази група включва метали. Има доста от тях, те са разположени в периодичната система непосредствено след оловото и до последната клетка. Основният критерий, по който е обичайно да се приписва един или друг елемент на радиоактивната група, е способността му да има определен период на полуразпад.

С други думи, това е трансформацията на металното ядро в друго, дете, което е придружено от излъчване на радиация от определен тип. В същото време се извършват трансформации на един елемент в друг.

Радиоактивен метал е този, в който поне един изотоп е радиоактивен. Дори ако има общо шест разновидности и само една от тях ще бъде носител на това свойство, целият елемент ще се счита за радиоактивен.

Видове радиация

Основните варианти на радиация, излъчвана от металите по време на разпад, са:

алфа частици;
бета частици или разпад на неутрино;
изомерен преход (гама лъчи).

Има два варианта за съществуването на такива елементи. Първият е естествен, тоест когато радиоактивен метал се среща в природата и по най-простия начин, под въздействието на външни сили, с течение на времето се трансформира в други форми (показва своята радиоактивност и се разпада).

Втората група са метали, изкуствено създадени от учените, способни на бързо разпадане и мощно освобождаване на големи количества радиация. Това се прави за използване в определени области на дейност. Инсталации, в които ядрените реакции се произвеждат чрез превръщането на един елемент в друг, се наричат синхрофазотрони.

Разликата между двата посочени метода на полуразпад е очевидна: и в двата случая той е спонтанен, но само изкуствено получените метали дават точно ядрени реакции в процеса на разрушаване.

Основи на обозначаването на подобни атоми

Тъй като повечето елементи имат само един или два изотопа, които са радиоактивни, обичайно е да се посочва определен тип в обозначенията, а не целият елемент като цяло. Например оловото е просто вещество. Ако вземем предвид, че това е радиоактивен метал, тогава той трябва да се нарича например "олово-207".

Времето на полуразпад на разглежданите частици може да варира значително. Има изотопи, които съществуват само 0,032 секунди. Но наравно с тях има и такива, които се разлагат милиони години в недрата на земята.

Радиоактивни метали: списък

Пълният списък на всички елементи, принадлежащи към разглежданата група, може да бъде доста впечатляващ, тъй като общо около 80 метала принадлежат към него. На първо място, това са всички онези, които стоят в периодичната система след оловото, включително групата, тоест бисмут, полоний, астат, радон, франций, радий, рудърфордий и така нататък в поредни номера.

Над посочената граница има много представители, всеки от които също има изотопи. Някои от тях обаче може да са просто радиоактивни. Ето защо е важно какви разновидности има радиоактивният метал, по-точно една от неговите изотопни разновидности, има почти всеки представител на таблицата. Например, те имат:

калций;
селен;
хафний;
волфрам;
осмий;
бисмут;
индий;
калий;
рубидий;
цирконий;
европий;
радий и др.

По този начин е очевидно, че има много елементи, които проявяват свойствата на радиоактивност - огромното мнозинство. Някои от тях са безопасни поради твърде дълъг период на полуразпад и се срещат в природата, а други са изкуствено създадени от човека за различни нужди в науката и техниката и са изключително опасни за човешкия организъм.

Характеристика на радий

Името на елемента е дадено от неговите откриватели - съпрузите и Мери. Именно тези хора първи откриха, че един от изотопите на този метал - радий-226 - е най-стабилната форма, която има специалните свойства на радиоактивност. Това се случи през 1898 г., а подобно явление стана известно едва. Съпрузите на химиците току-що се заеха с подробно проучване на това.

Етимологията на думата води своите корени от френския език, в който звучи като радий. Известни са общо 14 изотопни модификации на този елемент. Но най-стабилните форми с масови числа са:

Изразена радиоактивност има форма 226. Сам по себе си радият е химичен елемент под номер 88. Атомна маса. Колко проста материя е способна да съществува. Това е сребристо-бял радиоактивен метал с точка на топене около 670 0 C.

От химическа гледна точка той проявява доста висока степен на активност и е в състояние да реагира с:

вода;
органични киселини, образуващи стабилни комплекси;
кислород за образуване на оксид.

Свойства и приложение

Радият също е химичен елемент, който образува серия от соли. Известни са неговите нитриди, хлориди, сулфати, нитрати, карбонати, фосфати, хромати. Предлага се и с волфрам и берилий.

Фактът, че радий-226 може да бъде опасен за здравето, не е признат веднага от неговия откривател Пиер Кюри. Той обаче успя да провери това, когато проведе експеримент: в продължение на един ден той ходеше с епруветка с метал, вързан за рамото на ръката му. На мястото на контакт с кожата се появи незаздравяваща язва, от която ученият не можеше да се отърве повече от два месеца. Съпрузите не отказаха експериментите си върху явлението радиоактивност и затова и двамата умряха от голяма доза радиация.

В допълнение към отрицателната стойност, има редица области, в които радий-226 намира приложение и ползи:

Индикатор за промяна на нивото на океанската вода.
Използва се за определяне на количеството уран в скалата.
Включва се в осветителни смеси.
В медицината се използва за образуване на терапевтични радонови бани.
Използва се за отстраняване на електрически заряди.
С негова помощ се извършва откриване на дефекти на отливка и се заваряват шевове на части.

Плутоний и неговите изотопи

Този елемент е открит през четиридесетте години на XX век от американски учени. Първо беше изолиран от мястото, където се образува от нептуний. Последното е резултат от разпадането на ядрото на урана. Тоест всички те са тясно свързани помежду си чрез общи радиоактивни трансформации.

Има няколко стабилни изотопа на този метал. Въпреки това, най-разпространеният и практически важен сорт е плутоний-239. Известни химични реакции на този метал с:

кислород
киселини;
вода;
алкали;
халогени.

По физични свойства плутоний-239 е чуплив метал с точка на топене 640 0 С. Основните методи за въздействие върху организма са постепенното образуване на онкологични заболявания, натрупване в костите и предизвикване на тяхното разрушаване, белодробни заболявания.

Областта на използване е предимно ядрената индустрия. Известно е, че при разпадането на един грам плутоний-239 се отделя такова количество топлина, което е сравнимо с 4 тона изгорени въглища. Ето защо този намира толкова широко приложение в реакциите. Ядреният плутоний е източник на енергия в ядрени реактори и термоядрени бомби. Използва се и при производството на акумулатори за електрическа енергия, чийто експлоатационен живот може да достигне пет години.

Уран е източник на радиация

Този елемент е открит през 1789 г. от немския химик Клапрот. Но хората успяха да проучат свойствата му и да се научат как да ги прилагат на практика едва през 20 век. Основната отличителна черта е, че радиоактивният уран е способен да образува ядра по време на естествен разпад:

олово-206;
криптон;
плутоний-239;
олово-207;
ксенон.

В природата този метал е светлосив на цвят, има точка на топене над 1100 0 С. Среща се в състава на минерали:

Уранова слюда.
Уранинит.
Настуран.
Отенит.
Туянмунит.

Известни са три стабилни естествени изотопа и 11 изкуствено синтезирани изотопа с масови числа от 227 до 240.

В индустрията широко се използва радиоактивен уран, който може бързо да се разпадне с освобождаването на енергия. И така, използва се:

по геохимия;
минен;
ядрени реактори;
в производството на ядрени оръжия.

Ефектът върху човешкото тяло не се различава от предишните разгледани метали - натрупването води до повишена доза радиация и появата на ракови тумори.

Трансуранови елементи

Най-важните метали след урана в периодичната таблица са тези, които са открити съвсем наскоро. Буквално през 2004 г. бяха публикувани източници, потвърждаващи раждането на 115-ия елемент от периодичната система.

Те станаха най-радиоактивният метал от всички известни днес - унунпентиум (Uup). Неговите свойства остават неизследвани досега, тъй като полуживотът е 0,032 секунди! Просто е невъзможно да се разгледат и разкрият детайлите на структурата и проявените характеристики при такива условия.

Радиоактивността му обаче е в пъти по-голяма от показателите на втория по това свойство елемент – плутония. Въпреки това на практика се използва не унунпентиумът, а неговите "по-бавни" другари в таблицата - уран, плутоний, нептуний, полоний и др.

Друг елемент - unbibium - теоретично съществува, но учени от различни страни не успяха да докажат това на практика от 1974 г. насам. Последният опит е направен през 2005 г., но не е потвърден от генералния съвет на химиците.

Торий

Открит е през 19 век от Берцелиус и е кръстен на скандинавския бог Тор. Това е слабо радиоактивен метал. Пет от неговите 11 изотопа имат тази характеристика.

Основната употреба не се основава на способността да се излъчва огромно количество топлинна енергия при разпадане. Особеността е, че ядрата на торий са способни да улавят неутрони и да се превръщат в уран-238 и плутоний-239, които вече влизат директно в ядрени реакции. Следователно торият може да бъде приписан и на групата метали, които разглеждаме.

полоний

Сребристо-бял радиоактивен метал номер 84 в периодичната система. Открит е от същите ревностни изследователи на радиоактивността и всичко свързано с нея, съпрузите Мария и Пиер Кюри през 1898 г. Основната характеристика на това вещество е, че то свободно съществува около 138,5 дни. Тоест това е времето на полуразпад на този метал.

Среща се естествено в уранови и други руди. Използва се като източник на енергия и то доста мощен. Това е стратегически метал, тъй като се използва за производство на ядрени оръжия. Количеството е строго ограничено и е под контрола на всяка държава.

Използва се и за йонизация на въздуха, премахване на статичното електричество в помещението, при производството на отоплителни уреди и други подобни артикули.

Въздействие върху човешкото тяло

Всички радиоактивни метали имат способността да проникват през човешката кожа и да се натрупват в тялото. Те се отделят много слабо с отпадъчни продукти, изобщо не се отделят с потта.

С течение на времето те започват да засягат дихателната, кръвоносната, нервната системи, причинявайки необратими промени в тях. Те засягат клетките, като ги карат да функционират неправилно. В резултат на това се образуват злокачествени тумори, възникват онкологични заболявания.

Следователно всеки радиоактивен метал е голяма опасност за хората, особено ако говорим за тях в чист вид. Не можете да ги докосвате с незащитени ръце и да сте в стаята с тях без специални защитни средства.

Човекът винаги се е стремял да намери материали, които не оставят шанс на своите конкуренти. От древни времена учените търсят най-твърдите материали в света, най-леките и най-тежките. Жаждата за открития доведе до откриването на идеален газ и идеално черно тяло. Представяме ви най-невероятните вещества в света.

1. Най-черното вещество

Най-черното вещество в света се нарича Vantablack и се състои от колекция от въглеродни нанотръби (виж въглерод и неговите алотропни модификации). Най-просто казано, материалът се състои от безброй "косъмчета", удряйки се в които, светлината отскача от една тръба в друга. По този начин около 99,965% от светлинния поток се абсорбира и само незначителна част се отразява обратно навън.
Откриването на Vantablack разкрива широки перспективи за използването на този материал в астрономията, електрониката и оптиката.

2. Най-запалимото вещество

Хлорният трифлуорид е най-запалимото вещество, познато някога на човечеството. Той е най-силният окислител и реагира с почти всички химични елементи. Хлорният трифлуорид може да гори през бетон и лесно запалва стъкло! Използването на хлорен трифлуорид е почти невъзможно поради феноменалната му запалимост и невъзможността да се гарантира безопасността на употребата.

3. Най-отровното вещество

Най-мощната отрова е ботулиновият токсин. Познаваме го под името ботокс, така го наричат в козметологията, където е намерил основното си приложение. Ботулиновият токсин е химикал, произведен от бактерията Clostridium botulinum. В допълнение към факта, че ботулиновият токсин е най-токсичното вещество, той има и най-голямото молекулно тегло сред протеините. Феноменалната токсичност на веществото се доказва от факта, че само 0,00002 mg min / l ботулинов токсин е достатъчно, за да направи засегнатата област смъртоносна за хората за половин ден.

4. Най-горещото вещество

Това е така наречената кварк-глюонна плазма. Веществото е създадено чрез сблъсък на златни атоми с почти скоростта на светлината. Кварк-глюонната плазма има температура от 4 трилиона градуса по Целзий. За сравнение, тази цифра е 250 000 пъти по-висока от температурата на Слънцето! За съжаление животът на едно вещество е ограничен до една трилионна от трилионната от секундата.

5. Най-разяждащата киселина

Антимоновият флуорид H става шампион в тази номинация. Антимоновият флуорид е 2×10 16 (двеста квинтилиона) пъти по-разяждащ от сярната киселина. Това е много активно вещество, което може да експлодира, когато се добави малко количество вода. Изпаренията на тази киселина са смъртоносно отровни.

6. Най-експлозивното вещество

Най-експлозивното вещество е хептанитрокубан. Той е много скъп и се използва само за научни изследвания. Но малко по-малко експлозивен HMX се използва успешно във военните дела и в геологията при пробиване на кладенци.

7. Най-радиоактивното вещество

Полоний-210 е изотоп на полония, който не съществува в природата, но е произведен от човека. Използва се за създаване на миниатюрни, но в същото време много мощни източници на енергия. Той има много кратък полуживот и следователно е способен да причини тежка лъчева болест.

8. Най-тежкото вещество

Това, разбира се, е фулерит. Твърдостта му е почти 2 пъти по-висока от тази на естествените диаманти. Можете да прочетете повече за фулерите в нашата статия Най-твърдите материали в света.

9. Най-силният магнит

Най-силният магнит в света се състои от желязо и азот. В момента подробности за това вещество не са достъпни за широката публика, но вече е известно, че новият супермагнит е с 18% по-мощен от най-силните магнити, използвани в момента - неодимови. Неодимовите магнити са направени от неодим, желязо и бор.

10. Най-течното вещество

Свръхтечният хелий II няма почти никакъв вискозитет при температури близки до абсолютната нула. Това свойство се дължи на уникалната му способност да се просмуква и излива от съд, изработен от всякакъв твърд материал. Хелий II има потенциала да се използва като идеален топлопроводник, в който топлината не се разсейва.

Радиация, радиоактивност и радиоизлъчване са понятия, които дори звучат доста опасно. В тази статия ще научите защо някои вещества са радиоактивни и какво означава това. Защо всички се страхуват толкова много от радиацията и колко опасна е тя? Къде можем да намерим радиоактивни вещества и какво ни заплашва?

Концепцията за радиоактивност

Наричам радиоактивност „способността“ на атомите на някои изотопи да се разделят и да създават радиация по този начин. Терминът "радиоактивност" не се появи веднага. Първоначално такова лъчение е наречено лъчи на Бекерел в чест на учения, който го е открил в работата си с изотопа на урана. Вече наричаме този процес с термина "радиоактивно излъчване".

В този доста сложен процес първоначалният атом се трансформира в атом на напълно различен химичен елемент. Поради изхвърлянето на алфа или бета частици се променя масовото число на атома и съответно това го придвижва по таблицата на Д. И. Менделеев. Струва си да се отбележи, че масовото число се променя, но самата маса остава почти същата.

Въз основа на тази информация можем леко да преформулираме определението на понятието. И така, радиоактивността също е способността на нестабилните ядра на атомите да се трансформират независимо в други, по-стабилни и стабилни ядра.

Вещества - какво е това?

Преди да говорим какво представляват радиоактивните вещества, нека най-общо да дефинираме какво се нарича вещество. Така че, на първо място, това е вид материя. Логично е и тази материя да се състои от частици, а в нашия случай това най-често са електрони, протони и неутрони. Тук вече можем да говорим за атоми, които се състоят от протони и неутрони. Е, от атомите се получават молекули, йони, кристали и т.н.

Концепцията за химично вещество се основава на същите принципи. Ако е невъзможно да се изолира ядро в материя, тогава то не може да бъде класифицирано като химическо вещество.

За радиоактивните вещества

Както бе споменато по-горе, за да прояви радиоактивност, един атом трябва спонтанно да се разпадне и да се превърне в атом на напълно различен химичен елемент. Ако всички атоми на едно вещество са нестабилни до такава степен, че да се разпадат по този начин, тогава имате радиоактивно вещество. На по-технически език определението би звучало така: веществата са радиоактивни, ако съдържат радионуклиди и то във висока концентрация.

Къде са радиоактивните вещества в периодичната таблица на Д. И. Менделеев?

Доста прост и лесен начин да разберете дали дадено вещество е радиоактивно е да погледнете таблицата на Д. И. Менделеев. Всичко след елемента олово е радиоактивен елемент, както и прометий и технеций. Важно е да запомните кои вещества са радиоактивни, защото това може да ви спаси живота.

Съществуват и редица елементи, които имат поне един радиоактивен изотоп в техните естествени смеси. Ето частичен списък на някои от най-често срещаните елементи:

калий.
калций.
Ванадий.
Германий.
Селен.
Рубидий.
Цирконий.
Молибден.
Кадмий.
Индий.

Радиоактивни вещества са тези, които съдържат радиоактивни изотопи.

Видове радиоактивни лъчения

Има няколко вида радиоактивно излъчване, които ще бъдат обсъдени сега. Алфа и бета радиацията вече бяха споменати, но това не е целият списък.

Алфа радиацията е най-слабото излъчване, което е опасно, ако частиците навлязат директно в човешкото тяло. Такова излъчване се реализира от тежки частици и затова лесно се спира дори от лист хартия. По същата причина алфа лъчите не пътуват на повече от 5 см.

Бета радиацията е по-силна от предишната. Това е излъчване от електрони, които са много по-леки от алфа частиците, така че могат да проникнат на няколко сантиметра в човешката кожа.

Гама лъчението се реализира от фотони, които доста лесно проникват още по-далеч във вътрешните органи на човек.

Най-мощното проникващо лъчение е неутронното. Доста е трудно да се скрие от него, но в природата всъщност не съществува, освен може би в непосредствена близост до ядрени реактори.

Въздействието на радиацията върху хората

Радиоактивните вещества често могат да бъдат фатални за хората. Освен това излагането на радиация има необратим ефект. Ако сте били изложени на радиация, значи сте обречени. В зависимост от степента на увреждане, човек умира в рамките на няколко часа или в продължение на много месеци.

Заедно с това трябва да се каже, че хората са постоянно изложени на радиоактивно лъчение. Слава Богу, че е достатъчно слабо, за да бъде фатално. Например, гледането на футболен мач по телевизията ви дава 1 микрорад радиация. До 0,2 rad на година - това е общо взето естественият радиационен фон на нашата планета. 3 подарък - вашата порция радиация по време на рентгенови снимки на зъбите. Е, излагането над 100 rad вече е потенциално опасно.

Вредни радиоактивни вещества, примери и предупреждения

Най-опасното радиоактивно вещество е полоний-210. Поради радиацията около него можете дори да видите вид светеща "аура" от син цвят. Заслужава да се отбележи, че съществува стереотип, че всички радиоактивни вещества светят. Това изобщо не е така, въпреки че има опции като полоний-210. Повечето радиоактивни вещества външно изобщо не са подозрителни.

В момента ливермориумът се счита за най-радиоактивния метал. Неговият изотоп Livermorium-293 се разпада за 61 милисекунди. Това беше открито още през 2000 г. Ununpentium е малко по-нисък от него. Времето на разпадане на Ununpentium-289 е 87 милисекунди.

Също така интересен факт е, че едно и също вещество може да бъде както безвредно (ако изотопът му е стабилен), така и радиоактивно (ако ядрата на изотопа му са пред колапс).

Учени, изучавали радиоактивността

Радиоактивните вещества дълго време не се смятаха за опасни и затова бяха свободно изучавани. За съжаление, тъжните смъртни случаи ни научиха на необходимостта от повишено внимание и повишена безопасност с такива вещества.

Един от първите, както вече споменахме, беше Антоан Бекерел. Това е велик френски физик, който притежава славата на откривателя на радиоактивността. За заслугите си той е награден с членство в Кралското общество на Лондон. Заради приноса си в тази област, той почина доста млад, на 55 години. Но работата му се помни и до днес. В негова чест са кръстени самата единица за радиоактивност, както и кратерите на Луната и Марс.

Също толкова велика личност беше Мария Склодовска-Кюри, която работи с радиоактивни вещества със съпруга си Пиер Кюри. Мария също беше французойка, макар и с полски корени. В допълнение към физиката, тя се занимава с преподаване и дори активна социална дейност. Мария Кюри е първата жена, която печели Нобелова награда едновременно в две дисциплини: физика и химия. Откриването на такива радиоактивни елементи като радий и полоний е заслуга на Мария и Пиер Кюри.

Заключение

Както виждаме, радиоактивността е доста сложен процес, който не винаги остава под контрола на човек. Това е един от случаите, когато хората могат да бъдат абсолютно безсилни пред опасността. Ето защо е важно да запомните, че наистина опасните неща могат да бъдат много измамни отвън.

За да разберете дали дадено вещество е радиоактивно или не, най-често вече можете да попаднете под неговото влияние. Затова бъдете внимателни и внимателни. Радиоактивните реакции ни помагат по много начини, но не бива да забравяме, че това е сила, която практически е извън нашия контрол.

Освен това си струва да си припомним приноса на велики учени в изследването на радиоактивността. Те ни дадоха невероятно количество полезни знания, които сега спасяват животи, осигуряват енергия на цели държави и помагат за лечението на ужасни болести. Радиоактивните химикали са опасност и благословия за човечеството.

Радиоактивните метали са метали, които спонтанно излъчват поток от елементарни частици в околната среда. Този процес се нарича алфа(α), бета(β), гама(γ) радиация или просто радиоактивно излъчване.

Всички радиоактивни метали се разпадат с времето и се превръщат в стабилни елементи (понякога преминавайки през цяла верига от трансформации). За различни елементи радиоактивно разпаданеможе да продължи от няколко милисекунди до няколко хиляди години.

До името на радиоактивен елемент често се посочва неговото масово число. изотоп. Например, Технеций-91или 91Tc. Различните изотопи на един и същ елемент като правило имат общи физични свойства и се различават само по продължителността на радиоактивния разпад.

Списък на радиоактивни метали

Руско име	Име инж.	Най-стабилният изотоп	Период на разпад
Технеций	технеций	Tc-91	4,21 х 10 6 години
Прометий	Прометий	Pm-145	17,4 години
полоний	полоний	По-209	102 години
Астат	Астат	На-210	8.1 часа
Франция	франций	Fr-223	22 минути
Радий	Радий	Ra-226	1600 години
актиний	актиний	Ас-227	21.77 години
Торий	Торий	Th-229	7,54 х 10 4 години
Протактиний	Протактиний	Па-231	3,28 х 10 4 години
Уран	Уран	U-236	2,34 х 10 7 години
Нептуний	Нептуний	Np-237	2,14 х 10 6 години
Плутоний	плутоний	Pu-244	8,00 х 10 7 години
америций	америций	Am-243	7370 години
Курий	Курий	См-247	1,56 х 10 7 години
Беркелий	Беркелий	Bk-247	1380 години
Калифорния	Калифорния	Cf-251	898 години
Айнщайний	айнщайний	Es-252	471,7 дни
Ферми	Фермий	Fm-257	100,5 дни
Менделевий	Менделевий	Md-258	51,5 дни
Нобелиум	нобелий	No-259	58 минути
Лорънс	Lawrencium	Lr-262	4 часа
резенфордиум	Ръдърфордиум	Rf-265	13 часа
Дубний	дъбний	Дб-268	32 часа
Сиборгиум	Сиборгиум	Sg-271	2,4 минути
Бори	Борий	Bh-267	17 секунди
Ганий	Хасий	Hs-269	9,7 секунди
Майтнерий	Мейтнерий	Мт-276	0,72 секунди
стадион Дарм	Дармщатиум	Ds-281	11,1 секунди
Рентгенов	Рентгений	Rg-281	26 секунди
Коперник	Копернициум	cn-285	29 секунди
Ununtry	Унунтриум	Uut-284	0,48 секунди
Flerovium	Flerovium	Fl-289	2,65 секунди
Унунпентиум	Унунпентиум	Uup-289	87 милисекунди
Ливермориум	Ливермориум	Lv-293	61 милисекунди

Радиоактивните елементи се делят на естествено(съществуващи в природата) и изкуствени(получени в резултат на лабораторен синтез). Естествените радиоактивни метали не са много - това са полоний, радий, актиний, торий, протактиний и уран. Техните най-стабилни изотопи се срещат естествено, често като руда. Всички други метали в списъка са създадени от човека.

най-радиоактивен метал

Най-радиоактивният метал в момента - ливермориум. Неговият изотоп Ливермориум-293се разпада само за 61 милисекунди. Този изотоп е получен за първи път в Дубна през 2000 г.

Друг силно радиоактивен метал е унунпентий. Изотоп унунпентий-289има малко по-дълъг период на затихване (87 милисекунди).

От повече или по-малко стабилни, практически използвани вещества се счита най-радиоактивният метал полоний(изотоп полоний-210). Това е сребристо бял радиоактивен метал. Въпреки че полуживотът му достига 100 или повече дни, дори един грам от това вещество се нагрява до 500 ° C и радиацията може незабавно да убие човек.

Какво е радиация

Всеки знае това радиациямного опасно и е по-добре да стоите далеч от радиоактивното лъчение. Трудно е да се спори с това, въпреки че в действителност сме постоянно изложени на радиация, където и да се намираме. Има доста в земята радиоактивна руда, и от космоса на Земята постоянно пристигат заредени частици.

Накратко, радиацията е спонтанно излъчване на елементарни частици. Протоните и неутроните се отделят от атомите на радиоактивно вещество, "отлитат" във външната среда. В същото време ядрото на атома постепенно се променя, превръщайки се в друг химичен елемент. Когато всички нестабилни частици се отделят от ядрото, атомът престава да бъде радиоактивен. Например, торий-232в края на радиоактивния си разпад се превръща в конюшня водя.

Науката идентифицира 3 основни типа радиоактивно излъчване

алфа радиация(α) е потокът от алфа частици, положително заредени. Те са сравнително големи по размер и не преминават добре дори през дрехи или хартия.

бета радиация(β) е потокът от отрицателно заредени бета частици. Те са доста малки, лесно преминават през дрехите и проникват в клетките на кожата, което причинява голяма вреда на здравето. Но бета частиците не преминават през плътни материали като алуминия.

Гама радиация(γ) е високочестотно електромагнитно излъчване. Гама лъчите нямат заряд, но съдържат много енергия. Клъстер от гама частици излъчва ярко сияние. Гама частиците дори преминават през плътни материали, което ги прави много опасни за живите същества. Те се спират само от най-плътните материали, като олово.

Всички тези видове радиация присъстват по един или друг начин навсякъде по планетата. Те не са опасни в малки дози, но във високи концентрации могат да причинят много сериозни щети.

Изследване на радиоактивни елементи

Откривателят на радиоактивността е Вилхелм Рентген. През 1895 г. този пруски физик за пръв път наблюдава радиоактивно лъчение. Въз основа на това откритие е създадено известно медицинско устройство, наречено на името на учения.

През 1896 г. изследването на радиоактивността продължава Анри Бекерел, той експериментира с уранови соли.

През 1898г Пиер Кюрив чиста форма получи първия радиоактивен метал - радий. Кюри, въпреки че откри първия радиоактивен елемент, обаче не е имал време да го проучи правилно. А изключителните свойства на радия доведоха до бързата смърт на учения, който небрежно носеше своето „дете на ум“ в джоба на гърдите си. Голямото откритие отмъсти на своя откривател - Кюри почина на 47 години от мощна доза радиоактивно лъчение.

През 1934 г. за първи път е синтезиран изкуствен радиоактивен изотоп.

Сега много учени и организации се занимават с изследване на радиоактивността.

Екстракция и синтез

Дори естествените радиоактивни метали не се срещат в природата в чист вид. Те се синтезират от уранова руда. Процесът на получаване на чист метал е изключително трудоемък. Състои се от няколко етапа:

концентрация (раздробяване и отделяне на утайка с уран във вода);
излугване - т.е. прехвърляне на урановата утайка в разтвор;
изолиране на чист уран от получения разтвор;
превръщане на урана в твърдо състояние.

В резултат на това от един тон уранова руда могат да се получат само няколко грама уран.

Синтезът на изкуствени радиоактивни елементи и техните изотопи се извършва в специални лаборатории, които създават условия за работа с такива вещества.

Практическа употреба

Най-често радиоактивните метали се използват за генериране на енергия.

Ядрените реактори са устройства, които използват уран за нагряване на вода и създаване на поток от пара, който завърта турбина за генериране на електричество.

Като цяло обхватът на радиоактивните елементи е доста широк. Те се използват за изследване на живи организми, диагностициране и лечение на заболявания, генериране на енергия и наблюдение на промишлени процеси. Радиоактивните метали са в основата на създаването на ядрени оръжия – най-разрушителните оръжия на планетата.

До края на 19 век всички химически елементи изглеждат постоянни и неделими. Нямаше съмнение как неизменните елементи могат да бъдат преобразувани. Но откриването на радиоактивността обърна познатия ни свят с главата надолу и проправи пътя за откриването на нови вещества.

Откриване на радиоактивност

Честта да открие трансформацията на елементите принадлежи на френския физик Антоан Бекерел. За един химичен експеримент му трябваха кристали от уранил-калиев сулфат. Той увил веществото в черна хартия и поставил опаковката до фотоплаката. След като проявява филма, ученият вижда на снимката очертанията на кристали уранил. Въпреки дебелия слой хартия, те бяха ясно различими. Бекерел повтаря този експеримент няколко пъти, но резултатът е същият: очертанията на кристали, съдържащи уран, се виждат ясно върху фотографските плаки.

Бекерел обяви резултатите от откритието на редовна среща, организирана от Парижката академия на науките. Докладът му започна с думите за „невидимата радиация“. Така той описва резултатите от експериментите си. След това понятието радиация навлиза в ежедневието на физиците.

Експерименти на Кюри

Резултатите от наблюденията на Бекерел заинтересуваха френските учени Мария и Пол Кюри. Те правилно смятаха, че не само уранът може да има радиоактивни свойства. Изследователите забелязват, че останките от рудата, от която се добива това вещество, все още са силно радиоактивни. Търсенето на елементи, които се различават от оригиналните, доведе до откриването на вещество със свойства, подобни на урана. Новият радиоактивен елемент е наречен полоний. Мария Кюри даде това име на веществото в чест на родината си - Полша. След това е открит радият. Радиоактивният елемент се оказа продукт на разпадане на чист уран. След това в химията започна ера на нови, неоткриваеми преди това в природата химични вещества.

Елементи

Повечето от известните в момента ядра на химичните елементи са нестабилни. С течение на времето такива съединения спонтанно се разпадат на други елементи и различни малки частици. По-тежкият родителски елемент се нарича родителски материал в общността на физиците. Продуктите, образувани по време на разлагането на дадено вещество, се наричат дъщерни елементи или продукти на разпадане. Самият процес е съпроводен с отделяне на различни радиоактивни частици.

изотопи

Нестабилността на химичните елементи може да се обясни със съществуването на различни изотопи на едно и също вещество. Изотопите са разновидности на някои елементи от периодичната система с еднакви свойства, но с различен брой неутрони в ядрото. Много обикновени химикали имат поне един изотоп. Фактът, че тези елементи са широко разпространени и добре проучени, потвърждава, че те са в стабилно състояние за произволно дълго време. Но всеки от тези "дълголетни" елементи съдържа изотопи. Техните ядра се получават от учените в процеса на реакции, извършвани в лабораторията. Изкуственият радиоактивен елемент, получен синтетично, не може да съществува в стабилно състояние дълго време и се разпада с времето. Този процес може да протече по три начина. По името на елементарните частици, които са странични продукти на термоядрена реакция, и трите вида разпад са получили имената си.

Алфа разпад

Радиоактивен химичен елемент може да се трансформира според първата схема на разпадане. В този случай от ядрото се излъчва алфа частица, чиято енергия достига 6 милиона eV. При подробно изследване на резултатите от реакцията беше установено, че тази частица е атом на хелий. Той отнася два протона от ядрото, така че полученият радиоактивен елемент ще има атомен номер в периодичната система с две позиции по-нисък от този на основното вещество.

бета разпад

Реакцията на бета-разпадане е придружена от излъчване на един електрон от ядрото. Появата на тази частица в атома се свързва с разпадането на неврона на електрон, протон и неутрино. Когато електронът напусне ядрото, радиоактивният химичен елемент увеличава своя атомен номер с единица и става по-тежък от своя родител.

Гама разпад

По време на гама-разпад ядрото излъчва лъч фотони с различни енергии. Тези лъчи се наричат гама лъчи. При този процес радиоактивният елемент не се модифицира. Той просто губи енергията си.

Сама по себе си нестабилността, която този или онзи радиоактивен елемент притежава, изобщо не означава, че в присъствието на определен брой изотопи нашето вещество внезапно ще изчезне, освобождавайки огромна енергия в процеса. В действителност разпадането на ядрото наподобява приготвянето на пуканки - хаотичното движение на царевични зърна в тиган, като е напълно неизвестно кое от тях ще се отвори първо. Законът за реакцията на радиоактивния разпад може да гарантира само, че за определен период от време от ядрото ще излетят определен брой частици, пропорционален на броя на нуклоните, останали в ядрото. На езика на математиката този процес може да се опише със следната формула:

Тук има пропорционална зависимост на броя на нуклоните dN, напускащи ядрото през периода dt, от броя на всички присъстващи в ядрото нуклони N. Коефициентът λ е константата на радиоактивността на разпадащото се вещество.

Броят на нуклоните, оставащи в ядрото в момент t, се описва с формулата:

N \u003d N 0 e -λt,

където N 0 е броят на нуклоните в ядрото в началото на наблюдението.

Например радиоактивният елемент халоген с атомен номер 85 е открит едва през 1940 г. Неговият полуживот е доста голям - 7,2 часа. Съдържанието на радиоактивен халоген (астат) на цялата планета не надвишава един грам чисто вещество. Така за 3,1 часа количеството му в природата на теория трябва да намалее наполовина. Но постоянните процеси на разпадане на уран и торий пораждат все повече и повече астатови атоми, макар и в много малки дози. Поради това количеството му в природата остава стабилно.

Половин живот

Константата на радиоактивността се използва, за да се определи колко бързо ще се разпадне изследваният елемент. Но за практически проблеми физиците често използват величина, наречена период на полуразпад. Този индикатор показва колко дълго веществото ще загуби точно половината от своите нуклони. За различните изотопи този период варира от малки части от секундата до милиарди години.

Важно е да се разбере, че времето в това уравнение не се събира, а се умножава. Например, ако в интервал от време t веществото е загубило половината от своите нуклони, то в период от 2t то ще загуби още половината от останалите - тоест една четвърт от първоначалния брой нуклони.

Появата на радиоактивни елементи

Естествено радиоактивните вещества се образуват в горните слоеве на земната атмосфера, в йоносферата. Под действието на космическата радиация газът на голяма надморска височина претърпява различни промени, които превръщат стабилно вещество в радиоактивен елемент. Най-често срещаният газ в нашата атмосфера, N 2, например, се превръща от стабилния изотоп азот-14 в радиоактивния изотоп въглерод-14.

В наше време много по-често радиоактивен елемент се появява във верига от предизвикани от човека реакции на атомно делене. Това е името на процесите, при които ядрото на основното вещество се разпада на две дъщерни, а след това на четири радиоактивни ядра „внучки“. Класическият пример е урановият изотоп 238. Неговият полуживот е 4,5 милиарда години. Почти толкова дълго, колкото съществува нашата планета. След десет етапа на разпадане радиоактивният уран се превръща в стабилно олово 206. Изкуствено полученият радиоактивен елемент не се различава по свойствата си от естествения си аналог.

Практическото значение на радиоактивността

След аварията в Чернобил много хора започнаха да говорят сериозно за ограничаване на програмите за развитие на атомни електроцентрали. Но в ежедневен план радиоактивността носи големи ползи за човечеството. Проучването на възможностите за практическото му приложение е науката радиография. Например, радиоактивен фосфор се инжектира в пациент, за да се получи пълна картина на костни фрактури. Ядрената енергия също така служи за генериране на топлина и електричество. Може би в бъдеще чакаме нови открития в тази невероятна област на науката.