Najnevjerovatnije stvari. Radioaktivni metal i njegova svojstva

Među svim elementima periodnog sistema, značajan dio pripada onima o kojima većina ljudi priča sa strahom. Kako drugačije? Na kraju krajeva, oni su radioaktivni, što znači direktnu prijetnju ljudskom zdravlju.

Pokušajmo točno shvatiti koji su elementi opasni, a šta su, te otkriti kakav je njihov štetan učinak na ljudski organizam.

Opšti pojam grupe radioaktivnih elemenata

Ova grupa uključuje metale. Ima ih dosta, nalaze se u periodičnom sistemu odmah nakon olova pa sve do poslednje ćelije. Glavni kriterij prema kojem je uobičajeno pripisati jedan ili drugi element radioaktivnoj grupi je njegova sposobnost da ima određeno vrijeme poluraspada.

Drugim riječima, to je transformacija metalnog jezgra u drugo, dijete, što je praćeno emisijom zračenja određene vrste. Istovremeno se dešavaju transformacije jednog elementa u drugi.

Radioaktivni metal je onaj u kojem je najmanje jedan izotop radioaktivan. Čak i ako postoji ukupno šest varijanti, a samo jedna od njih će biti nosilac ovog svojstva, cijeli element će se smatrati radioaktivnim.

Vrste zračenja

Glavne varijante zračenja koje emituju metali tokom raspada su:

• alfa čestice;
• beta čestice ili raspad neutrina;
• izomerni prelaz (gama zraci).

Postoje dvije opcije za postojanje takvih elemenata. Prvi je prirodan, odnosno kada se radioaktivni metal pojavi u prirodi i na najjednostavniji način, pod uticajem spoljnih sila, vremenom se transformiše u druge oblike (pokazuje svoju radioaktivnost i raspada).

Druga grupa su metali koje su umjetno stvorili naučnici, sposobni za brzo raspadanje i snažno oslobađanje velikih količina zračenja. Ovo se radi za upotrebu u određenim oblastima aktivnosti. Instalacije u kojima se nuklearne reakcije proizvode transformacijom jednog elementa u drugi nazivaju se sinhrofazotroni.

Razlika između dvije navedene metode poluraspada je očigledna: u oba slučaja je spontana, međutim, samo umjetno dobiveni metali daju upravo nuklearne reakcije u procesu destrukturiranja.

Osnove označavanja sličnih atoma

Budući da većina elemenata ima samo jedan ili dva izotopa koji su radioaktivni, uobičajeno je da se u oznakama navede određeni tip, a ne cijeli element u cjelini. Na primjer, olovo je samo supstanca. Ako uzmemo u obzir da se radi o radioaktivnom metalu, onda ga treba nazvati, na primjer, "olovo-207".

Poluživoti čestica koje se razmatraju mogu uvelike varirati. Postoje izotopi koji postoje samo 0,032 sekunde. Ali pored njih postoje i oni koji propadaju milionima godina u utrobi zemlje.

Radioaktivni metali: lista

Potpuna lista svih elemenata koji pripadaju grupi koja se razmatra može biti prilično impresivna, jer joj ukupno pripada oko 80 metala. Pre svega, to su svi oni koji stoje u periodičnom sistemu posle olova, uključujući grupu To je bizmut, polonijum, astat, radon, francijum, radijum, ruterfordijum i tako dalje u rednim brojevima.

Iznad naznačene granice nalazi se mnogo predstavnika, od kojih svaki ima i izotope. Međutim, neki od njih mogu biti samo radioaktivni. Stoga je važno koje varijante ima radioaktivni metal, tačnije koji od njegovih izotopskih varijeteta, ima gotovo svaki predstavnik stola. Na primjer, imaju:

• kalcijum;
• selen;
• hafnij;
• volfram;
• osmijum;
• bizmut;
• indijum;
• kalijum;
• rubidijum;
• cirkonij;
• europium;
• radijum i drugi.

Dakle, očigledno je da postoji mnogo elemenata koji pokazuju svojstva radioaktivnosti - velika većina. Neki od njih su bezbedni zbog predugog poluraspada i nalaze se u prirodi, dok su drugi veštački stvoreni od strane čoveka za različite potrebe nauke i tehnologije i izuzetno su opasni za ljudski organizam.

Karakterizacija radijuma

Ime elementa dali su njegovi otkrivači - supružnici i Marija. Upravo su ovi ljudi prvi otkrili da je jedan od izotopa ovog metala - radij-226 - najstabilniji oblik, koji ima posebna svojstva radioaktivnosti. To se dogodilo 1898. godine, a sličan fenomen je tek postao poznat. Supružnici hemičara su ga upravo detaljno proučavali.

Etimologija riječi vuče korijene iz francuskog jezika, u kojem zvuči kao radijum. Poznato je ukupno 14 izotopskih modifikacija ovog elementa. Ali najstabilniji oblici sa masovnim brojevima su:

Forma 226 ima izraženu radioaktivnost.Radijum je sam po sebi hemijski element pod brojem 88. Atomska masa. Koliko je jednostavna materija sposobna za postojanje. To je srebrno-bijeli radioaktivni metal s tačkom topljenja od oko 670 0 C.

Sa hemijske tačke gledišta, pokazuje prilično visok stepen aktivnosti i može da reaguje sa:

• voda;
• organske kiseline koje formiraju stabilne komplekse;
• kiseonika da nastane oksid.

Svojstva i primjena

Radijum je takođe hemijski element koji formira niz soli. Poznati su njegovi nitridi, hloridi, sulfati, nitrati, karbonati, fosfati, hromati. Dostupan i sa volframom i berilijumom.

Činjenicu da radijum-226 može biti opasan po zdravlje nije odmah prepoznao njegov otkrivač Pierre Curie. Međutim, to je uspio provjeriti kada je izveo eksperiment: jedan dan je hodao s epruvetom s metalom privezanom za rame. Na mestu kontakta sa kožom pojavio se nezaceljivi čir, kojeg naučnik nije mogao da se reši više od dva meseca. Supružnici nisu odbili svoje eksperimente na fenomenu radioaktivnosti, pa su oboje umrli od velike doze zračenja.

Pored negativne vrijednosti, postoji niz područja u kojima radij-226 nalazi primjenu i koristi:

1. Indikator promjene nivoa vode u oceanu.
2. Koristi se za određivanje količine uranijuma u stijeni.
3. Uključeno u rasvjetne mješavine.
4. U medicini se koristi za formiranje terapeutskih radonskih kupki.
5. Koristi se za uklanjanje električnih naboja.
6. Uz njegovu pomoć vrši se otkrivanje nedostataka lijevanja i zavaruju se šavovi dijelova.

Plutonijum i njegovi izotopi

Ovaj element su četrdesetih godina XX veka otkrili američki naučnici. Prvo je izolovan odakle je nastao od neptunija. Ovo posljednje je rezultat raspada jezgra uranijuma. To jest, svi su oni međusobno blisko povezani zajedničkim radioaktivnim transformacijama.

Postoji nekoliko stabilnih izotopa ovog metala. Međutim, najčešća i praktično važna sorta je plutonijum-239. Poznate hemijske reakcije ovog metala sa:

• kiseonik
• kiseline;
• voda;
• alkalije;
• halogeni.

Po svojim fizičkim svojstvima plutonijum-239 je krhki metal sa tačkom topljenja od 640 0 C. Glavne metode uticaja na organizam su postepeno nastajanje onkoloških bolesti, nakupljanje u kostima i izazivanje njihovog razaranja, bolesti pluća.

Područje upotrebe je uglavnom nuklearna industrija. Poznato je da se prilikom raspadanja jednog grama plutonijuma-239 oslobađa tolika količina toplote koja je uporediva sa 4 tone sagorelog uglja. Zato ovaj nalazi tako široku primjenu u reakcijama. Nuklearni plutonijum je izvor energije u nuklearnim reaktorima i termonuklearnim bombama. Također se koristi u proizvodnji akumulatora električne energije, čiji vijek trajanja može doseći pet godina.

Uran je izvor zračenja

Ovaj element je 1789. godine otkrio njemački hemičar Klaproth. Međutim, ljudi su uspjeli istražiti njegova svojstva i naučiti kako ih primijeniti u praksi tek u 20. stoljeću. Glavna karakteristika je da je radioaktivni uranijum sposoban da formira jezgra tokom prirodnog raspada:

• olovo-206;
• kripton;
• plutonijum-239;
• olovo-207;
• xenon.

U prirodi, ovaj metal je svijetlosive boje, ima tačku topljenja preko 1100 0 C. Nalazi se u sastavu minerala:

1. Uranijum liskun.
2. Uraninit.
3. Nasturan.
4. Otenitis.
5. Tuyanmunit.

Poznata su tri stabilna prirodna izotopa i 11 umjetno sintetiziranih izotopa, s masenim brojevima od 227 do 240.

U industriji se široko koristi radioaktivni uranijum, koji se može brzo raspasti oslobađanjem energije. Dakle, koristi se:

• u geohemiji;
• rudarstvo;
• nuklearni reaktori;
• u proizvodnji nuklearnog oružja.

Učinak na ljudsko tijelo se ne razlikuje od prethodno razmatranih metala - akumulacija dovodi do povećane doze zračenja i pojave kancerogenih tumora.

Transuranijumski elementi

Najvažniji metali nakon uranijuma u periodnom sistemu su oni koji su otkriveni vrlo nedavno. Bukvalno 2004. objavljeni su izvori koji potvrđuju rođenje 115. elementa periodnog sistema.

Postali su najradioaktivniji metal od svih danas poznatih - ununpentium (Uup). Njegove osobine su do sada neistražene, jer je vrijeme poluraspada 0,032 sekunde! U takvim uslovima jednostavno je nemoguće razmotriti i otkriti detalje strukture i manifestovane karakteristike.

Međutim, njegova radioaktivnost je višestruko veća od pokazatelja drugog elementa u smislu ovog svojstva - plutonijuma. Ipak, u praksi se ne koristi ununpentium, već njegovi "sporiji" drugovi u tabeli - uranijum, plutonijum, neptunijum, polonijum i drugi.

Još jedan element - unbibium - teoretski postoji, ali naučnici iz različitih zemalja to nisu uspjeli dokazati u praksi od 1974. godine. Posljednji pokušaj učinjen je 2005. godine, ali ga nije potvrdilo generalno vijeće hemičara.

Torijum

Otkrio ga je još u 19. stoljeću Berzelius i dobio ime po skandinavskom bogu Thoru. To je slabo radioaktivan metal. Pet od 11 izotopa ima ovu osobinu.

Glavna upotreba u nije zasnovana na sposobnosti emitovanja ogromne količine toplotne energije prilikom raspadanja. Posebnost je u tome što su jezgra torija sposobna uhvatiti neutrone i pretvoriti se u uranijum-238 i plutonijum-239, koji već ulaze direktno u nuklearne reakcije. Stoga se torijum takođe može pripisati grupi metala koju razmatramo.

Polonijum

Srebrno-bijeli radioaktivni metal broj 84 u periodnom sistemu. Otkrili su ga isti vatreni istraživači radioaktivnosti i svega što je s njom povezano, supružnici Marie i Pierre Curie 1898. godine. Glavna karakteristika ove supstance je da slobodno postoji oko 138,5 dana. To jest, ovo je vrijeme poluraspada ovog metala.

Prirodno se javlja u uranijumu i drugim rudama. Koristi se kao izvor energije, i prilično moćan. To je strateški metal, jer se koristi za izradu nuklearnog oružja. Količina je strogo ograničena i pod kontrolom je svake države.

Koristi se i za ionizaciju zraka, eliminaciju statičkog elektriciteta u prostoriji, u proizvodnji grijača prostora i drugih sličnih predmeta.

Uticaj na ljudski organizam

Svi radioaktivni metali imaju sposobnost da prodru u ljudsku kožu i akumuliraju se u tijelu. Vrlo se slabo izlučuju otpadnim tvarima, uopće se ne izlučuju znojem.

Vremenom počinju da utiču na respiratorni, cirkulatorni, nervni sistem, izazivajući nepovratne promene u njima. Oni utječu na stanice, uzrokujući da one funkcionišu nepravilno. Kao rezultat, dolazi do stvaranja malignih tumora, onkoloških bolesti.

Stoga je svaki radioaktivni metal velika opasnost za ljude, pogotovo ako o njima govorimo u čistom obliku. Ne možete ih dodirivati ​​nezaštićenim rukama i biti s njima u prostoriji bez posebnih zaštitnih uređaja.

Čovjek je oduvijek nastojao pronaći materijale koji ne ostavljaju šansu svojim konkurentima. Od davnina, naučnici su tražili najtvrđe materijale na svijetu, najlakše i najteže. Žeđ za otkrićem dovela je do otkrića idealnog plina i idealnog crnog tijela. Predstavljamo vam najnevjerovatnije supstance na svijetu.

1. Najcrnja supstanca

Najcrnja supstanca na svijetu zove se Vantablack i sastoji se od kolekcije ugljičnih nanocijevi (vidi ugljik i njegove alotropske modifikacije). Jednostavno rečeno, materijal se sastoji od bezbrojnih "dlaka", udarivši u koje, svjetlost se odbija od jedne cijevi do druge. Na ovaj način se apsorbira oko 99,965% svjetlosnog toka, a samo se zanemarljiv dio reflektuje prema van.
Otkriće Vantablacka otvara široke izglede za upotrebu ovog materijala u astronomiji, elektronici i optici.

2. Najzapaljivija supstanca

Klor trifluorid je najzapaljivija supstanca ikada poznata čovečanstvu. Najjači je oksidant i reaguje sa gotovo svim hemijskim elementima. Klor trifluorid može da izgori kroz beton i lako zapali staklo! Upotreba hlor trifluorida je gotovo nemoguća zbog njegove fenomenalne zapaljivosti i nemogućnosti da se osigura sigurnost upotrebe.

3. Najotrovnija supstanca

Najmoćniji otrov je botulinum toksin. Znamo ga pod imenom Botox, tako ga nazivaju u kozmetologiji, gdje je i našao svoju glavnu primjenu. Botulinski toksin je kemikalija koju proizvodi bakterija Clostridium botulinum. Osim što je botulinum toksin najotrovnija supstanca, ima i najveću molekularnu težinu među proteinima. O fenomenalnoj toksičnosti supstance svjedoči činjenica da je samo 0,00002 mg min/l botulinum toksina dovoljno da zahvaćeno područje učini smrtonosnim za ljude na pola dana.

4. Najtoplija supstanca

Ovo je takozvana kvark-gluonska plazma. Supstanca je nastala sudarom atoma zlata skoro brzinom svjetlosti. Kvark-gluonska plazma ima temperaturu od 4 triliona stepeni Celzijusa. Poređenja radi, ova brojka je 250.000 puta veća od temperature Sunca! Nažalost, životni vek supstance je ograničen na trilionti deo triliontinke sekunde.

5. Najkorozivnija kiselina

Antimon fluorid H postaje šampion u ovoj nominaciji. Antimon fluorid je 2×10 16 (dvesta kvintiliona) puta kaustičniji od sumporne kiseline. Ovo je vrlo aktivna tvar koja može eksplodirati kada se doda mala količina vode. Isparenja ove kiseline su smrtonosno otrovna.

6. Najeksplozivnija supstanca

Najeksplozivnija supstanca je heptanitrokuban. Veoma je skup i koristi se samo za naučna istraživanja. Ali nešto manje eksplozivan HMX uspješno se koristi u vojnim poslovima i u geologiji prilikom bušenja bušotina.

7. Najradioaktivnija supstanca

Polonijum-210 je izotop polonijuma koji ne postoji u prirodi, već ga je napravio čovek. Koristi se za stvaranje minijaturnih, ali u isto vrijeme vrlo moćnih izvora energije. Ima vrlo kratko vrijeme poluraspada i stoga je sposoban uzrokovati tešku bolest zračenja.

8. Najteža supstanca

To je, naravno, fulerit. Njegova tvrdoća je skoro 2 puta veća od tvrdoće prirodnih dijamanata. Više o fuleritu možete pročitati u našem članku Najtvrđi materijali na svijetu.

9. Najjači magnet

Najjači magnet na svijetu sastoji se od željeza i dušika. Trenutno detalji o ovoj supstanci nisu dostupni široj javnosti, ali je već poznato da je novi super-magnet 18% jači od najjačih magneta koji se trenutno koriste - neodimijuma. Neodimijski magneti su napravljeni od neodimija, željeza i bora.

10. Najtečnija supstanca

Superfluid Helium II nema skoro nikakav viskozitet na temperaturama blizu apsolutne nule. Ovo svojstvo je zbog njegove jedinstvene sposobnosti da curi i izlije iz posude napravljene od bilo kojeg čvrstog materijala. Helijum II ima potencijal da se koristi kao idealan toplotni provodnik u kome se toplota ne rasipa.

Radijacija, radioaktivnost i radio emisija su pojmovi koji čak zvuče prilično opasno. U ovom članku ćete naučiti zašto su neke tvari radioaktivne i što to znači. Zašto se svi toliko boje radijacije i koliko je ona opasna? Gdje možemo pronaći radioaktivne tvari i šta nam prijeti?

Koncept radioaktivnosti

Radioaktivnošću nazivam “sposobnost” atoma nekih izotopa da se cijepaju i time stvaraju zračenje. Termin "radioaktivnost" nije se pojavio odmah. U početku je takvo zračenje nazvano Becquerelovim zracima, u čast naučnika koji ga je otkrio u svom radu sa izotopom uranijuma. Već sada ovaj proces nazivamo terminom "radioaktivno zračenje".

U ovom prilično kompliciranom procesu, originalni atom se pretvara u atom potpuno drugačijeg kemijskog elementa. Zbog izbacivanja alfa ili beta čestica, maseni broj atoma se mijenja i, shodno tome, to ga pomiče po tablici D. I. Mendeljejeva. Vrijedi napomenuti da se maseni broj mijenja, ali sama masa ostaje gotovo ista.

Na osnovu ovih informacija, možemo malo preformulisati definiciju pojma. Dakle, radioaktivnost je i sposobnost nestabilnih jezgara atoma da se samostalno transformišu u druga, stabilnija i stabilnija jezgra.

Supstance - šta je to?

Prije nego što počnemo govoriti o tome šta su radioaktivne supstance, hajde da generalno definišemo šta se zove supstanca. Dakle, prije svega, to je neka vrsta stvari. Takođe je logično da se ova materija sastoji od čestica, a u našem slučaju to su najčešće elektroni, protoni i neutroni. Ovdje već možemo govoriti o atomima koji se sastoje od protona i neutrona. Pa, molekuli, ioni, kristali i tako dalje se dobijaju iz atoma.

Koncept hemijske supstance zasniva se na istim principima. Ako je jezgro nemoguće izolovati u materiji, onda se ono ne može klasifikovati kao hemijska supstanca.

O radioaktivnim supstancama

Kao što je gore spomenuto, da bi pokazao radioaktivnost, atom se mora spontano raspasti i pretvoriti u atom potpuno drugačijeg kemijskog elementa. Ako su svi atomi neke supstance nestabilni do te mere da se raspadaju na ovaj način, onda imate radioaktivnu supstancu. Više tehnički rečeno, definicija bi zvučala ovako: supstance su radioaktivne ako sadrže radionuklide, i to u visokoj koncentraciji.

Gdje su radioaktivne tvari u periodnom sistemu D. I. Mendeljejeva?

Prilično jednostavan i lak način da saznate da li je supstanca radioaktivna je da pogledate tabelu D. I. Mendeljejeva. Sve iza elementa olova su radioaktivni elementi, kao i prometijum i tehnecijum. Važno je zapamtiti koje su supstance radioaktivne, jer vam mogu spasiti život.

Postoji i niz elemenata koji imaju barem jedan radioaktivni izotop u svojim prirodnim mješavinama. Evo djelomične liste nekih od najčešćih elemenata:

• Kalijum.
• Kalcijum.
• Vanadijum.
• germanijum.
• Selen.
• Rubidijum.
• Cirkonijum.
• molibden.
• Kadmijum.
• Indija.

Radioaktivne tvari su one koje sadrže bilo koje radioaktivne izotope.

Vrste radioaktivnog zračenja

Postoji nekoliko vrsta radioaktivnog zračenja o kojima će sada biti riječi. Alfa i beta zračenje je već spomenuto, ali ovo nije cijela lista.

Alfa zračenje je najslabije zračenje, koje je opasno ako čestice uđu direktno u ljudsko tijelo. Takvo zračenje ostvaruju teške čestice i zato ga lako zaustavlja čak i list papira. Iz istog razloga, alfa zraci ne putuju više od 5 cm.

Beta zračenje je jače od prethodnog. Radi se o zračenju elektrona, koji su mnogo lakši od alfa čestica, pa mogu prodrijeti nekoliko centimetara u ljudsku kožu.

Gama zračenje ostvaruju fotoni, koji prilično lako prodiru i dalje do unutrašnjih organa osobe.

Najjače prodorno zračenje je neutronsko. Prilično je teško sakriti se od toga, ali u prirodi on, zapravo, ne postoji, osim možda u neposrednoj blizini nuklearnih reaktora.

Uticaj radijacije na ljude

Radioaktivne supstance često mogu biti fatalne za ljude. Osim toga, izlaganje radijaciji ima nepovratan učinak. Ako ste bili izloženi zračenju, onda ste osuđeni na propast. U zavisnosti od stepena štete, osoba umire u roku od nekoliko sati ili više meseci.

Uz to, mora se reći da su ljudi kontinuirano izloženi radioaktivnom zračenju. Hvala Bogu da je dovoljno slab da bude fatalan. Na primjer, gledanje fudbalske utakmice na TV-u daje vam 1 mikrorad zračenja. Do 0,2 rad godišnje - to je općenito prirodna pozadina zračenja naše planete. 3 poklon - Vaš deo zračenja tokom rendgenskih snimaka zuba. Pa, ekspozicija preko 100 rad je već potencijalno opasna.

Štetne radioaktivne supstance, primjeri i upozorenja

Najopasnija radioaktivna supstanca je polonijum-210. Zbog zračenja oko njega, čak se može vidjeti i neka vrsta blistave "aure" plave boje. Vrijedi spomenuti da postoji stereotip da sve radioaktivne tvari svijetle. To uopće nije slučaj, iako postoje opcije kao što je Polonium-210. Većina radioaktivnih supstanci uopće nije spolja sumnjiva.

Livermorijum se trenutno smatra najradioaktivnijim metalom. Njegov izotop Livermorijum-293 treba 61 milisekundu da se raspadne. Ovo je otkriveno još 2000. godine. Ununpentium je malo inferioran od njega. Vrijeme raspada Ununpentiuma-289 je 87 milisekundi.

Zanimljiva je i činjenica da ista supstanca može biti i bezopasna (ako je njen izotop stabilan) i radioaktivna (ako su jezgra njenog izotopa pred kolapsom).

Naučnici koji su proučavali radioaktivnost

Radioaktivne supstance se dugo nisu smatrale opasnim i stoga su se slobodno proučavale. Nažalost, tužne smrti su nas naučile potrebi za oprezom i povećanom sigurnošću s takvim supstancama.

Jedan od prvih, kao što je već spomenuto, bio je Antoine Becquerel. Ovo je veliki francuski fizičar, koji posjeduje slavu otkrića radioaktivnosti. Za svoje zasluge nagrađen je članstvom u Kraljevskom društvu u Londonu. Zbog svog doprinosa na ovim prostorima, umro je prilično mlad, u 55. godini života. Ali njegov rad se pamti do danas. Sama jedinica radioaktivnosti, kao i krateri na Mjesecu i Marsu, nazvani su u njegovu čast.

Jednako velika osoba bila je i Marija Sklodovska-Kiri, koja je sa svojim mužem Pjerom Kirijem radila sa radioaktivnim supstancama. Marija je takođe bila Francuskinja, ali poljskih korena. Pored fizike, bavila se nastavom, pa čak i aktivnom društvenom aktivnošću. Marie Curie je prva žena koja je dobila Nobelovu nagradu u dvije discipline odjednom: fizici i hemiji. Otkriće takvih radioaktivnih elemenata kao što su radij i polonij je zasluga Marie i Pierre Curie.

Zaključak

Kao što vidimo, radioaktivnost je prilično složen proces koji ne ostaje uvijek pod kontrolom osobe. Ovo je jedan od onih slučajeva kada ljudi mogu biti apsolutno nemoćni pred opasnošću. Zato je važno zapamtiti da zaista opasne stvari mogu biti vrlo varljive spolja.

Da biste saznali je li neka tvar radioaktivna ili ne, najčešće se već možete podvrgnuti njenom utjecaju. Stoga, budite pažljivi i pažljivi. Radioaktivne reakcije nam pomažu na mnogo načina, ali ne treba zaboraviti ni da je to sila koja je praktički izvan naše kontrole.

Osim toga, vrijedno je prisjetiti se doprinosa velikih naučnika proučavanju radioaktivnosti. Dali su nam nevjerovatnu količinu korisnog znanja koje sada spašava živote, obezbjeđuje energiju cijelim zemljama i pomaže u liječenju strašnih bolesti. Radioaktivne hemikalije su opasnost i blagoslov za čovečanstvo.

Radioaktivni metali su metali koji spontano emituju tok elementarnih čestica u okolinu. Ovaj proces se naziva alfa(α), beta(β), gama(γ) zračenje ili jednostavno radioaktivnog zračenja.

Svi radioaktivni metali se vremenom raspadaju i pretvaraju u stabilne elemente (ponekad prolaze kroz čitav lanac transformacija). Za različite elemente radioaktivnog raspada može trajati od nekoliko milisekundi do nekoliko hiljada godina.

Uz naziv radioaktivnog elementa često se navodi njegov maseni broj. izotop. Na primjer, Technecium-91 ili 91Tc. Različiti izotopi istog elementa, po pravilu, imaju zajednička fizička svojstva i razlikuju se samo po trajanju radioaktivnog raspada.

Spisak radioaktivnih metala

Rusko ime	Naziv eng.	Najstabilniji izotop	Period propadanja
Technecium	tehnecijum	Tc-91	4,21 x 10 6 godina
Promethium	Promethium	Pm-145	17,4 godine
Polonijum	Polonijum	Po-209	102 godine
Astatin	Astatin	At-210	8,1 sati
Francuska	francium	Fr-223	22 minuta
Radijum	Radijum	Ra-226	1600 godina
Actinium	Actinium	Ac-227	21,77 godina
Torijum	Torijum	Th-229	7,54 x 10 4 godine
Protaktinijum	Protaktinijum	Pa-231	3,28 x 10 4 godine
Uran	Uranijum	U-236 |	2,34 x 10 7 godina
Neptunijum	Neptunijum	Np-237	2,14 x 10 6 godina
Plutonijum	plutonijum	Pu-244	8,00 x 10 7 godina
Americium	americijum	Am-243	7370 godina
Curium	Curium	Cm-247	1,56 x 10 7 godina
Berkelium	Berkelium	Bk-247	1380 godina
Kalifornija	Kalifornija	Cf-251	898 godina
Einsteinium	einsteinium	Es-252	471,7 dana
Fermi	Fermijum	Fm-257	100,5 dana
Mendelevium	Mendelevium	Md-258	51,5 dana
Nobelijum	nobelijum	Ne-259	58 minuta
Laurence	Lawrencium	Lr-262	4 sata
resenfordium	Rutherfordium	Rf-265	13 sati
Dubnium	dubnium	Db-268	32 sata
Seaborgium	Seaborgium	Sg-271	2,4 minuta
Bory	Bohrium	Bh-267	17 sekundi
Ganiy	Hasijum	Hs-269	9,7 sekundi
Meitnerius	Meitnerium	Mt-276	0,72 sekundi
Darmstadium	Darmstadtium	Ds-281	11,1 sekundi
rendgenski snimak	Roentgenium	Rg-281	26 sekundi
Kopernicije	Copernicium	cn-285	29 sekundi
Ununtry	Ununtrium	Uut-284	0,48 sekundi
Flerovium	Flerovium	Fl-289	2,65 sekundi
Ununpentium	Ununpentium	Uup-289	87 milisekundi
Livermorium	Livermorium	Lv-293	61 milisekunda

Radioaktivni elementi se dijele na prirodno(postojeći u prirodi) i vještački(dobija se kao rezultat laboratorijske sinteze). Prirodnih radioaktivnih metala nema mnogo - to su polonijum, radijum, aktinijum, torijum, protaktinijum i uranijum. Njihovi najstabilniji izotopi javljaju se u prirodi, često kao ruda. Svi ostali metali na listi su umjetni.

najradioaktivniji metal

Najradioaktivniji metal u ovom trenutku - livermorium. Njegov izotop Livermorium-293 raspada se za samo 61 milisekundu. Ovaj izotop je prvi put dobijen u Dubni 2000. godine.

Još jedan visoko radioaktivni metal je ununpentium. Izotop ununpentium-289 ima nešto duži period raspada (87 milisekundi).

Od manje-više stabilnih, praktično korištenih supstanci, smatra se najradioaktivnijim metalom polonijum(izotop polonijum-210). To je srebrno bijeli radioaktivni metal. Iako njegov poluživot doseže 100 ili više dana, čak se i jedan gram ove tvari zagrijava do 500 ° C, a zračenje može momentalno ubiti osobu.

Šta je zračenje

Svi to znaju radijacije vrlo opasno i bolje je kloniti se radioaktivnog zračenja. S tim je teško raspravljati, iako smo u stvarnosti stalno izloženi zračenju, gdje god da se nalazimo. Ima ih dosta u zemlji radioaktivne rude, a iz svemira na Zemlju stalno stižu naelektrisane čestice.

Ukratko, zračenje je spontana emisija elementarnih čestica. Protoni i neutroni se odvajaju od atoma radioaktivne supstance, "odlijeću" u vanjsko okruženje. Istovremeno, jezgro atoma se postupno mijenja, pretvarajući se u drugi kemijski element. Kada se sve nestabilne čestice odvoje od jezgra, atom prestaje biti radioaktivan. Na primjer, torijum-232 na kraju svog radioaktivnog raspada, pretvara se u štalu olovo.

Nauka identificira 3 glavne vrste radioaktivnog zračenja

alfa zračenje(α) je protok alfa čestica, pozitivno nabijenih. Relativno su velike veličine i ne prolaze dobro čak ni kroz odjeću ili papir.

beta zračenje(β) je tok negativno nabijenih beta čestica. Oni su prilično mali, lako prolaze kroz odjeću i prodiru u ćelije kože, što nanosi veliku štetu zdravlju. Ali beta čestice ne prolaze kroz guste materijale kao što je aluminijum.

Gama zračenje(γ) je visokofrekventno elektromagnetno zračenje. Gama zraci nemaju naboj, ali sadrže mnogo energije. Skupina gama čestica emituje sjajan sjaj. Gama čestice prolaze čak i kroz guste materijale, što ih čini veoma opasnim za živa bića. Zaustavljaju ih samo najgušći materijali, poput olova.

Sve ove vrste zračenja prisutne su na ovaj ili onaj način bilo gdje na planeti. U malim dozama nisu opasni, ali u visokim koncentracijama mogu izazvati vrlo ozbiljnu štetu.

Proučavanje radioaktivnih elemenata

Otkrivač radioaktivnosti je Wilhelm Roentgen. Godine 1895. ovaj pruski fizičar prvi je uočio radioaktivno zračenje. Na osnovu ovog otkrića stvoren je poznati medicinski uređaj, nazvan po naučniku.

Godine 1896. nastavljeno je proučavanje radioaktivnosti Henri Becquerel, eksperimentirao je sa solima urana.

Godine 1898 Pierre Curie u svom čistom obliku primio je prvi radioaktivni metal - radij. Curie, iako je otkrio prvi radioaktivni element, međutim, nije imao vremena da ga pravilno prouči. A izvanredne osobine radijuma dovele su do brze smrti naučnika, koji je nehajno nosio svoje "dete" u džepu na grudima. Veliko otkriće osvetilo se svom otkrivaču - Curie je umrla u 47. godini od snažne doze radioaktivnog zračenja.

1934. godine po prvi put je sintetiziran umjetni radioaktivni izotop.

Sada se mnogi naučnici i organizacije bave proučavanjem radioaktivnosti.

Ekstrakcija i sinteza

Čak se i prirodni radioaktivni metali ne pojavljuju u prirodi u svom čistom obliku. Sintetiziraju se iz rude uranijuma. Proces dobijanja čistog metala je izuzetno naporan. Sastoji se od nekoliko faza:

• koncentracija (drobljenje i odvajanje sedimenta sa uranijumom u vodi);
• luženje - odnosno prenošenje taloga uranijuma u rastvor;
• izolacija čistog uranijuma iz rezultirajuće otopine;
• pretvaranje uranijuma u čvrsto stanje.

Kao rezultat, samo nekoliko grama uranijuma može se dobiti iz tone uranijumske rude.

Sinteza umjetnih radioaktivnih elemenata i njihovih izotopa odvija se u posebnim laboratorijama, koje stvaraju uvjete za rad s takvim tvarima.

Praktična upotreba

Za proizvodnju energije najčešće se koriste radioaktivni metali.

Nuklearni reaktori su uređaji koji koriste uranijum za zagrijavanje vode i stvaranje struje pare koja okreće turbinu za proizvodnju električne energije.

Općenito, opseg radioaktivnih elemenata je prilično širok. Koriste se za proučavanje živih organizama, dijagnosticiranje i liječenje bolesti, proizvodnju energije i praćenje industrijskih procesa. Radioaktivni metali su osnova za stvaranje nuklearnog oružja – najrazornijeg oružja na planeti.

Sve do kraja 19. veka činilo se da su svi hemijski elementi postojani i nedeljivi. Nije bilo pitanja o tome kako se nepromjenjivi elementi mogu konvertirati. Ali otkriće radioaktivnosti okrenulo je nama poznati svijet naglavačke i otvorilo put otkrivanju novih supstanci.

Otkriće radioaktivnosti

Čast da otkrije transformaciju elemenata pripada francuskom fizičaru Antoineu Becquerelu. Za jedan hemijski eksperiment bili su mu potrebni kristali uranil-kalijum sulfata. Umotao je supstancu u crni papir i stavio paket pored fotografske ploče. Nakon razvijanja filma, naučnik je na slici vidio obrise kristala uranila. Uprkos debelom sloju papira, jasno su se razlikovali. Becquerel je ponovio ovaj eksperiment nekoliko puta, ali rezultat je bio isti: obrisi kristala koji sadrže uranijum bili su jasno vidljivi na fotografskim pločama.

Becquerel je objavio rezultate otkrića na redovnom sastanku Pariške akademije nauka. Njegov izvještaj je počeo riječima o "nevidljivom zračenju". Ovako je opisao rezultate svojih eksperimenata. Nakon toga je koncept zračenja ušao u svakodnevni život fizičara.

Curie eksperimenti

Rezultati Becquerelovih zapažanja zainteresovali su francuske naučnike Marie i Paul Curie. Oni su s pravom smatrali da ne samo da uranijum može imati radioaktivna svojstva. Istraživači su primijetili da su ostaci rude iz koje se ova supstanca vadi još uvijek visoko radioaktivni. Potraga za elementima koji se razlikuju od originalnih dovela je do otkrića supstance sa svojstvima sličnim uranijumu. Novi radioaktivni element nazvan je polonijum. Marie Curie je dala ovo ime tvari u čast svoje domovine - Poljske. Nakon toga je otkriven radijum. Pokazalo se da je radioaktivni element produkt raspada čistog uranijuma. Nakon toga, u hemiji je započela era novih hemijskih supstanci koje se ranije nisu nalazile u prirodi.

Elementi

Većina trenutno poznatih jezgara hemijskih elemenata je nestabilna. Vremenom se takvi spojevi spontano raspadaju na druge elemente i razne sitne čestice. Teži roditeljski element se u zajednici fizike naziva roditeljskim materijalom. Proizvodi koji nastaju tokom raspadanja tvari nazivaju se kćeri elementi ili produkti raspadanja. Sam proces je praćen oslobađanjem raznih radioaktivnih čestica.

izotopi

Nestabilnost hemijskih elemenata može se objasniti postojanjem različitih izotopa iste supstance. Izotopi su varijante nekih elemenata periodnog sistema sa istim svojstvima, ali sa različitim brojem neutrona u jezgru. Vrlo mnoge obične hemikalije imaju barem jedan izotop. Činjenica da su ovi elementi široko rasprostranjeni i dobro proučeni potvrđuje da su u stabilnom stanju proizvoljno dugo vremena. Ali svaki od ovih "dugovječnih" elemenata sadrži izotope. Njihova jezgra naučnici dobijaju u procesu reakcija koje se sprovode u laboratoriji. Umjetni radioaktivni element dobiven sintetički ne može postojati u stabilnom stanju dugo vremena i vremenom se raspada. Ovaj proces može ići na tri načina. Po imenu elementarnih čestica, koje su nusproizvodi termonuklearne reakcije, sva tri tipa raspada su dobila svoja imena.

Alfa raspad

Radioaktivni hemijski element može se transformisati prema prvoj šemi raspada. U ovom slučaju iz jezgra se emituje alfa čestica čija energija dostiže 6 miliona eV. U detaljnom proučavanju rezultata reakcije, ustanovljeno je da je ova čestica atom helija. Odnosi dva protona iz jezgra, tako da će rezultirajući radioaktivni element imati atomski broj u periodičnom sistemu dva položaja niži od broja matične supstance.

beta raspad

Reakcija beta raspada je praćena emisijom jednog elektrona iz jezgra. Pojava ove čestice u atomu povezana je s raspadom neurona na elektron, proton i neutrino. Kako elektron napušta jezgro, radioaktivni hemijski element povećava svoj atomski broj za jedan i postaje teži od svog roditelja.

Gama raspad

Tokom gama raspada, jezgro emituje snop fotona različitih energija. Ovi zraci se nazivaju gama zraci. U ovom procesu, radioaktivni element se ne mijenja. Samo gubi energiju.

Sama po sebi, nestabilnost koju posjeduje ovaj ili onaj radioaktivni element uopće ne znači da će u prisustvu određenog broja izotopa naša supstanca iznenada nestati, oslobađajući pritom kolosalnu energiju. U stvarnosti, raspad nukleusa liči na pripremu kokica - haotično kretanje zrna kukuruza u tiganju, a potpuno je nepoznato koje će se od njih prvo otvoriti. Zakon reakcije radioaktivnog raspada može samo garantovati da će u određenom vremenskom periodu određeni broj čestica izletjeti iz jezgra, proporcionalno broju preostalih nukleona u jezgru. Jezikom matematike ovaj proces se može opisati sljedećom formulom:

Ovdje postoji proporcionalna ovisnost broja nukleona dN koji napuštaju jezgro tokom perioda dt o broju svih prisutnih nukleona N u jezgru Koeficijent λ je konstanta radioaktivnosti raspadajuće tvari.

Broj nukleona preostalih u jezgru u trenutku t opisuje se formulom:

N \u003d N 0 e -λt,

gdje je N 0 broj nukleona u jezgru na početku opažanja.

Na primjer, radioaktivni element halogen s atomskim brojem 85 otkriven je tek 1940. godine. Njegovo poluvrijeme je prilično veliko - 7,2 sata. Sadržaj radioaktivnog halogena (astatina) na cijeloj planeti ne prelazi jedan gram čiste tvari. Tako bi se za 3,1 sat njegova količina u prirodi, teoretski, trebala prepoloviti. Ali stalni procesi raspada uranijuma i torijuma dovode do sve više i više atoma astatina, iako u vrlo malim dozama. Stoga njegova količina u prirodi ostaje stabilna.

Poluživot

Konstanta radioaktivnosti se koristi da odredi koliko brzo će se proučavani element raspasti. Ali za praktične probleme, fizičari često koriste količinu koja se naziva poluživot. Ovaj indikator govori koliko dugo će supstanca izgubiti tačno polovinu svojih nukleona. Za različite izotope, ovaj period varira od sitnih djelića sekunde do milijardi godina.

Važno je shvatiti da se vrijeme u ovoj jednačini ne zbraja, već množi. Na primjer, ako je u vremenskom intervalu t tvar izgubila polovinu svojih nukleona, tada će u periodu od 2t izgubiti još polovinu preostalih - to jest, jednu četvrtinu prvobitnog broja nukleona.

Pojava radioaktivnih elemenata

Prirodno, radioaktivne supstance nastaju u gornjim slojevima Zemljine atmosfere, u jonosferi. Pod dejstvom kosmičkog zračenja, gas na velikoj visini prolazi kroz različite promene koje stabilnu tvar pretvaraju u radioaktivni element. Najčešći plin u našoj atmosferi, N 2 , na primjer, pretvara se iz stabilnog izotopa dušika-14 u radioaktivni izotop ugljik-14.

U naše vrijeme mnogo češće se radioaktivni element javlja u lancu reakcija atomske fisije koje je napravio čovjek. Tako se nazivaju procesi u kojima se jezgro matične supstance raspada na dva dečja, a zatim na četiri radioaktivna "unuka" jezgra. Klasičan primjer je izotop uranijuma 238. Njegovo vrijeme poluraspada je 4,5 milijardi godina. Skoro sve dok postoji naša planeta. Nakon deset faza raspada, radioaktivni uranijum se pretvara u stabilno olovo 206. Veštački dobijeni radioaktivni element ne razlikuje se po svojim svojstvima od svog prirodnog parnjaka.

Praktični značaj radioaktivnosti

Nakon černobilske katastrofe, mnogi su ozbiljno počeli da pričaju o suženju programa za razvoj nuklearnih elektrana. Ali u svakodnevnom smislu, radioaktivnost donosi velike koristi čovječanstvu. Proučavanje mogućnosti njegove praktične primjene je nauka radiografije. Na primjer, radioaktivni fosfor se ubrizgava u pacijenta kako bi se dobila potpuna slika fraktura kostiju. Nuklearna energija također služi za proizvodnju topline i električne energije. Možda nas u budućnosti čekaju nova otkrića u ovoj neverovatnoj oblasti nauke.