Najčudesnija stvar. Radioaktivni metal i njegova svojstva

Među svim elementima periodnog sustava značajan dio pripada onima o kojima većina ljudi govori sa strahom. Kako drugačije? Uostalom, oni su radioaktivni, što znači izravnu prijetnju ljudskom zdravlju.

Pokušajmo točno shvatiti koji su elementi opasni i što su, a također saznati kakav je njihov štetan učinak na ljudsko tijelo.

Opći pojam skupine radioaktivnih elemenata

Ova skupina uključuje metale. Ima ih dosta, nalaze se u periodnom sustavu odmah nakon olova i sve do posljednje stanice. Glavni kriterij prema kojem je uobičajeno pripisati jedan ili drugi element radioaktivnoj skupini je njegova sposobnost da ima određeni poluživot.

Drugim riječima, to je transformacija metalne jezgre u drugu, dijete, što je popraćeno emisijom zračenja određene vrste. Istodobno se odvijaju 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 nositelj ovog svojstva, cijeli element će se smatrati radioaktivnim.

Vrste zračenja

Glavne varijante zračenja koje emitiraju metali tijekom raspada su:

• alfa čestice;
• beta čestice ili raspad neutrina;
• izomerni prijelaz (gama zrake).

Postoje dvije mogućnosti postojanja takvih elemenata. Prvi je prirodni, odnosno kada se radioaktivni metal javlja u prirodi i na najjednostavniji način, pod utjecajem vanjskih sila, vremenom prelazi u druge oblike (pokazuje svoju radioaktivnost i raspada se).

Druga skupina su metali koje su znanstvenici umjetno stvorili, sposobni za brzo raspadanje i snažno oslobađanje velike količine zračenja. To se radi za korištenje u određenim područjima djelatnosti. Postrojenja u kojima se nuklearne reakcije proizvode transformacijom jednog elementa u drugi nazivaju se sinkrofazotroni.

Razlika između dvije navedene metode poluraspada je očita: u oba slučaja ono je spontano, međutim, samo umjetno dobiveni metali daju upravo nuklearne reakcije u procesu razgradnje.

Osnove označavanja sličnih atoma

Budući da većina elemenata ima samo jedan ili dva izotopa koji su radioaktivni, uobičajeno je da se u oznakama navodi određena vrsta, a ne cijeli element kao cjelina. Na primjer, olovo je samo tvar. Ako uzmemo u obzir da se radi o radioaktivnom metalu, onda bi se trebao zvati, na primjer, "olovo-207".

Poluživoti čestica koje se razmatraju mogu jako varirati. Postoje izotopi koji postoje samo 0,032 sekunde. Ali u rangu s njima postoje i oni koji se milijunima godina raspadaju u utrobi zemlje.

Radioaktivni metali: popis

Potpuni popis svih elemenata koji pripadaju skupini koja se razmatra može biti prilično impresivan, jer ukupno pripada oko 80 metala. Prije svega, to su svi oni koji u periodnom sustavu stoje iza olova, uključujući skupinu, tj. bizmut, polonij, astat, radon, francij, radij, rutherfordij 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 kakve varijante ima radioaktivni metal, točnije jednu njegovu izotopsku varijantu, ima gotovo svaki predstavnik tablice. Na primjer, imaju:

• kalcij;
• selen;
• hafnij;
• volfram;
• osmij;
• bizmut;
• indij;
• kalij;
• rubidij;
• cirkonij;
• europij;
• radij i drugi.

Dakle, očito je da ima jako puno elemenata koji pokazuju svojstva radioaktivnosti – velika većina. Neki od njih su sigurni zbog predugog vremena poluraspada i nalaze se u prirodi, dok je druge čovjek umjetno stvorio za razne potrebe u znanosti i tehnologiji i izuzetno su opasni za ljudski organizam.

Karakterizacija radija

Ime elementu dali su njegovi pronalazači - supružnici i Marija. Upravo su ti 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 za sličan fenomen se tek saznalo. Supružnici kemičara upravo su to detaljno proučili.

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

Izraženu radioaktivnost ima oblik 226. Sam radij je kemijski element na broju 88. Atomska masa. Koliko je jednostavna materija sposobna postojati. To je srebrno-bijeli radioaktivni metal s talištem od oko 670 0 C.

S kemijskog gledišta, pokazuje prilično visok stupanj aktivnosti i može reagirati s:

• voda;
• organske kiseline, tvoreći stabilne komplekse;
• kisika da nastane oksid.

Svojstva i primjena

Radij je također kemijski element koji tvori niz soli. Poznati su njegovi nitridi, kloridi, sulfati, nitrati, karbonati, fosfati, kromati. Dostupno i s volframom i berilijem.

Činjenicu da radij-226 može biti opasan po zdravlje njegov pronalazač Pierre Curie nije odmah uvidio. No, to je uspio provjeriti kada je proveo eksperiment: jedan dan hodao je s epruvetom s metalom vezanim za rame ruke. Na mjestu kontakta s kožom pojavio se čir koji ne zacjeljuje, a kojeg se znanstvenik nije mogao riješiti više od dva mjeseca. Supružnici nisu odbili svoje eksperimente o fenomenu radioaktivnosti, pa su oboje umrli od velike doze zračenja.

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

1. Indikator promjene razine vode u oceanu.
2. Koristi se za određivanje količine urana u stijeni.
3. Uključeno u mješavine za rasvjetu.
4. U medicini se koristi za stvaranje terapeutskih radonskih kupki.
5. Koristi se za uklanjanje električnih naboja.
6. Uz njegovu pomoć provodi se otkrivanje nedostataka odljevka i zavaruju se šavovi dijelova.

Plutonij i njegovi izotopi

Ovaj element otkrili su američki znanstvenici četrdesetih godina XX. stoljeća. Prvo je izoliran odakle je nastao iz neptunija. Potonji je rezultat raspada jezgre urana. To jest, svi su usko povezani zajedničkim radioaktivnim transformacijama.

Postoji nekoliko stabilnih izotopa ovog metala. Međutim, najčešća i praktično važna vrsta je plutonij-239. Poznate kemijske reakcije ovog metala sa:

• kisik
• kiseline;
• voda;
• lužine;
• halogeni.

Što se tiče njegovih fizičkih svojstava, plutonij-239 je krhki metal s talištem od 640 0 C. Glavne metode utjecaja na tijelo su postupno stvaranje onkoloških bolesti, nakupljanje u kostima i izazivanje njihovog uništenja, plućne bolesti.

Područje upotrebe je uglavnom nuklearna industrija. Poznato je da se tijekom raspada jednog grama plutonija-239 oslobađa tolika količina topline koja se može usporediti s 4 tone spaljenog ugljena. Zato ovaj nalazi tako široku primjenu u reakcijama. Nuklearni plutonij 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 kemičar 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 uran sposoban stvarati jezgre tijekom prirodnog raspada:

• olovo-206;
• kripton;
• plutonij-239;
• olovo-207;
• ksenon.

U prirodi je ovaj metal svijetlo sive boje, ima talište preko 1100 0 C. Nalazi se u sastavu minerala:

1. Uranov tinjac.
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 uran, koji se može brzo raspasti uz oslobađanje energije. Dakle, koristi se:

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

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

Transuranijevi elementi

Najvažniji metali nakon urana u periodnom sustavu su oni koji su nedavno otkriveni. Doslovno 2004. godine objavljeni su izvori koji potvrđuju rođenje 115. elementa periodnog sustava.

Postali su najradioaktivniji metal od svih danas poznatih - ununpentij (Uup). Njegova svojstva do sada su ostala neistražena, jer je vrijeme poluraspada 0,032 sekunde! Jednostavno je nemoguće razmotriti i otkriti pojedinosti strukture i manifestirane značajke u takvim uvjetima.

Međutim, njegova radioaktivnost je višestruko veća od pokazatelja drugog elementa u smislu ovog svojstva - plutonija. Ipak, u praksi se ne koristi ununpentij, već njegovi "sporiji" drugovi u tablici - uran, plutonij, neptunij, polonij i drugi.

Drugi element - unbibij - teoretski postoji, ali znanstvenici iz različitih zemalja to nisu mogli dokazati u praksi od 1974. godine. Posljednji pokušaj napravljen je 2005. godine, ali ga nije potvrdilo glavno vijeće kemičara.

torij

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

Glavna uporaba u ne temelji se na sposobnosti emitiranja ogromne količine toplinske energije pri raspadanju. Posebnost je u tome što jezgre torija mogu uhvatiti neutrone i pretvoriti se u uran-238 i plutonij-239, koji već ulaze izravno u nuklearne reakcije. Stoga se torij također može pripisati skupini metala koje razmatramo.

Polonij

Srebrno-bijeli radioaktivni metal broj 84 u periodnom sustavu. Otkrili su ga isti oni gorljivi istraživači radioaktivnosti i svega što je s njom povezano, supružnici Marie i Pierre Curie 1898. godine. Glavna značajka ove tvari je da slobodno postoji oko 138,5 dana. To jest, ovo je poluživot ovog metala.

U prirodi se pojavljuje u uranovim i drugim rudama. Koristi se kao izvor energije, i to prilično moćan. To je strateški metal jer se koristi za izradu nuklearnog oružja. Količina je strogo ograničena i pod kontrolom svake države.

Također se koristi za ionizaciju zraka, uklanjanje statičkog elektriciteta u prostoriji, u proizvodnji grijača i drugih sličnih predmeta.

Utjecaj na ljudsko tijelo

Svi radioaktivni metali imaju sposobnost prodiranja u ljudsku kožu i nakupljanja u tijelu. Vrlo se slabo izlučuju s otpadnim tvarima, uopće se ne izlučuju znojem.

S vremenom počinju utjecati na dišni, cirkulacijski, živčani sustav, uzrokujući nepovratne promjene u njima. Oni utječu na stanice, uzrokujući njihovo neispravno funkcioniranje. Kao rezultat toga, nastaju maligni tumori, onkološke bolesti.

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

Čovjek je oduvijek nastojao pronaći materijale koji ne ostavljaju nikakve šanse svojim konkurentima. Od davnina su znanstvenici tražili najtvrđe materijale na svijetu, najlakše i najteže. Žeđ za otkrićem dovela je do otkrića idealnog plina i idealnog crnog tijela. Predstavljamo vam najčudesnije tvari na svijetu.

1. Najcrnja tvar

Najcrnja tvar na svijetu zove se Vantablack i sastoji se od skupa ugljikovih nanocijevi (vidi ugljik i njegove alotropske modifikacije). Jednostavno rečeno, materijal se sastoji od bezbrojnih "dlačica", udarcem u koje se svjetlost odbija od jedne cijevi do druge. Na taj se način apsorbira oko 99,965% svjetlosnog toka, a samo se zanemariv dio reflektira natrag prema van.
Otkriće Vantablacka otvara široke izglede za korištenje ovog materijala u astronomiji, elektronici i optici.

2. Najzapaljivija tvar

Klor trifluorid je najzapaljivija tvar ikada poznata čovječanstvu. Najjači je oksidans i reagira s gotovo svim kemijskim elementima. Klor trifluorid može gorjeti kroz beton i lako zapaliti staklo! Korištenje klor trifluorida gotovo je nemoguće zbog njegove fenomenalne zapaljivosti i nemogućnosti osiguranja sigurnosti uporabe.

3. Najotrovnija tvar

Najjači otrov je botulinum toksin. Znamo ga pod imenom Botox, tako ga zovu u kozmetologiji, gdje je i našao svoju glavnu primjenu. Botulinum toksin je kemikalija koju proizvodi bakterija Clostridium botulinum. Osim što je botulinum toksin najotrovnija tvar, ima i najveću molekulsku masu među proteinima. O fenomenalnoj toksičnosti tvari svjedoči činjenica da je samo 0,00002 mg min / l botulinum toksina dovoljno da zahvaćeno područje postane smrtonosno za ljude pola dana.

4. Najtoplija tvar

To je takozvana kvark-gluonska plazma. Tvar je nastala sudarom atoma zlata gotovo brzinom svjetlosti. Kvark-gluonska plazma ima temperaturu od 4 trilijuna Celzijevih stupnjeva. Za usporedbu, ova brojka je 250.000 puta veća od temperature Sunca! Nažalost, životni vijek tvari ograničen je na trilijunti dio trilijuntog dijela sekunde.

5. Najkorozivnija kiselina

Prvak u ovoj nominaciji postaje antimonov fluorid H. Antimonov fluorid je 2×10 16 (dvjesto kvintilijuna) puta kaustičniji od sumporne kiseline. Ovo je vrlo aktivna tvar koja može eksplodirati kada se doda mala količina vode. Pare ove kiseline su smrtonosno otrovne.

6. Najeksplozivnija tvar

Najeksplozivnija tvar je heptanitrokuban. Vrlo je skup i koristi se samo za znanstvena istraživanja. Ali nešto manje eksplozivan HMX uspješno se koristi u vojnim poslovima iu geologiji pri bušenju bušotina.

7. Najradioaktivnija tvar

Polonij-210 je izotop polonija koji ne postoji u prirodi, već ga proizvodi čovjek. Koristi se za stvaranje minijaturnih, ali u isto vrijeme vrlo moćnih izvora energije. Ima vrlo kratak poluživot i stoga može izazvati tešku radijacijsku bolest.

8. Najteža tvar

Riječ je, naravno, o fulleritu. Njegova tvrdoća je gotovo 2 puta veća od tvrdoće prirodnih dijamanata. Više o fulleritu 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 tvari nisu dostupni široj javnosti, no već je poznato da je novi super-magnet 18% snažniji od trenutno najjačeg magneta koji se koristi - neodimija. Neodimijski magneti izrađeni su od neodimija, željeza i bora.

10. Najtečnija tvar

Superfluidni helij II nema gotovo nikakvu viskoznost na temperaturama blizu apsolutne nule. Ovo svojstvo zahvaljuje njegovoj jedinstvenoj sposobnosti da curi i izlijeva se iz posude izrađene od bilo kojeg čvrstog materijala. Helij II ima potencijal da se koristi kao idealan toplinski vodič u kojem se toplina ne rasipa.

Zračenje, radioaktivnost i radio emisija pojmovi su koji čak zvuče prilično opasno. U ovom ćete članku saznati zašto su neke tvari radioaktivne i što to znači. Zašto se svi toliko boje zračenja i koliko je ono opasno? Gdje možemo pronaći radioaktivne tvari i što nam prijeti?

Pojam radioaktivnosti

Radioaktivnošću nazivam "sposobnost" atoma nekih izotopa da se cijepaju i time stvaraju zračenje. Pojam "radioaktivnost" nije se pojavio odmah. U početku se takvo zračenje nazivalo Becquerelovim zrakama, u čast znanstvenika koji ga je otkrio u svom radu s izotopom urana. Već sada taj proces nazivamo terminom "radioaktivno zračenje".

U tom prilično kompliciranom procesu izvorni atom se pretvara u atom potpuno drugog kemijskog elementa. Uslijed izbacivanja alfa ili beta čestica mijenja se maseni broj atoma i shodno tome to ga pomiče po tablici D. I. Mendeljejeva. Vrijedno je napomenuti da se maseni broj mijenja, ali sama masa ostaje gotovo ista.

Na temelju ovih informacija možemo malo preformulirati definiciju pojma. Dakle, radioaktivnost je i sposobnost nestabilnih jezgri atoma da se samostalno transformiraju u druge, stabilnije i stabilnije jezgre.

Supstance - što je to?

Prije nego što govorimo o tome što su radioaktivne tvari, definirajmo općenito što se naziva tvar. Dakle, prije svega, to je vrsta materije. Također je logično da se ova materija sastoji od čestica, au našem slučaju to su najčešće elektroni, protoni i neutroni. Ovdje već možemo govoriti o atomima, koji se sastoje od protona i neutrona. Pa, molekule, ioni, kristali i tako dalje se dobivaju iz atoma.

Koncept kemijske tvari temelji se na istim principima. Ako je nemoguće izolirati jezgru u materiji, onda se ona ne može klasificirati kao kemijska tvar.

O radioaktivnim tvarima

Kao što je gore spomenuto, da bi pokazao radioaktivnost, atom se mora spontano raspasti i pretvoriti u atom potpuno drugog kemijskog elementa. Ako su svi atomi tvari nestabilni do te mjere da se raspadaju na ovaj način, tada imate radioaktivnu tvar. Stručnijim jezikom definicija bi zvučala ovako: tvari su radioaktivne ako sadrže radionuklide i to u visokoj koncentraciji.

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

Prilično jednostavan i lak način da saznate je li neka tvar radioaktivna je da pogledate tablicu D. I. Mendeljejeva. Sve nakon elementa olova su radioaktivni elementi, kao i prometij i tehnecij. Važno je zapamtiti koje su tvari radioaktivne jer vam to može spasiti život.

Također postoji niz elemenata koji imaju barem jedan radioaktivni izotop u svojim prirodnim smjesama. Evo djelomičnog popisa nekih od najčešćih elemenata:

• Kalij.
• Kalcij.
• Vanadij.
• germanij.
• Selen.
• Rubidij.
• Cirkonij.
• Molibden.
• Kadmij.
• Indij.

Radioaktivne tvari su one koje sadrže bilo koji radioaktivni izotop.

Vrste radioaktivnog zračenja

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

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 zrake ne putuju više od 5 cm.

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

Gama zračenje ostvaruje se fotonima, koji vrlo lako prodiru i dalje do unutarnjih organa čovjeka.

Najjače prodorno zračenje je neutronsko zračenje. Prilično je teško sakriti se od njega, ali u prirodi ga, zapravo, nema, osim možda u neposrednoj blizini nuklearnih reaktora.

Utjecaj zračenja na čovjeka

Radioaktivne tvari često mogu biti kobne za ljude. Osim toga, izloženost zračenju ima nepovratan učinak. Ako ste bili izloženi zračenju, onda ste osuđeni na propast. Ovisno o opsegu oštećenja, osoba umire unutar nekoliko sati ili tijekom više mjeseci.

Uz to valja reći da su ljudi kontinuirano izloženi radioaktivnom zračenju. Hvala Bogu dovoljno je slab da bude fatalan. Na primjer, gledanje nogometne utakmice na TV-u daje 1 mikrorad zračenja. Do 0,2 rada godišnje - to je općenito prirodna pozadina zračenja našeg planeta. 3 poklon - Vaš dio zračenja tijekom rendgenskog snimanja zuba. Pa, izloženost preko 100 rad je već potencijalno opasna.

Štetne radioaktivne tvari, primjeri i upozorenja

Najopasnija radioaktivna tvar je polonij-210. Zbog zračenja oko njega, čak se može vidjeti i neka vrsta svjetleće "aure" plave boje. Vrijedno je spomenuti da postoji stereotip da sve radioaktivne tvari svijetle. To uopće nije slučaj, iako postoje opcije poput polonija-210. Većina radioaktivnih tvari izvana uopće nije sumnjiva.

Livermorij se trenutno smatra najradioaktivnijim metalom. Njegovom izotopu Livermorium-293 potrebna je 61 milisekunda da se raspadne. Ovo je otkriveno još 2000. Ununpentium je malo inferioran od njega. Vrijeme raspada Ununpentiuma-289 je 87 milisekundi.

Također je zanimljiva činjenica da ista tvar može biti i bezopasna (ako je njen izotop stabilan) i radioaktivna (ako su jezgre njenog izotopa pred kolapsom).

Znanstvenici koji su proučavali radioaktivnost

Radioaktivne tvari dugo se nisu smatrale opasnima, pa su se slobodno proučavale. Nažalost, tužne smrti su nas naučile potrebi za oprezom i povećanom sigurnošću s takvim tvarima.

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

Jednako velika osoba bila je Marie Sklodowska-Curie, koja je radila s radioaktivnim tvarima sa svojim suprugom Pierreom Curieom. Maria je također bila Francuskinja, iako s poljskim korijenima. Osim fizike, bavila se nastavom, pa čak i aktivnim društvenim aktivnostima. Marie Curie je prva žena koja je dobila Nobelovu nagradu u dvije discipline odjednom: fizici i kemiji. Otkriće takvih radioaktivnih elemenata kao što su radij i polonij zasluga je 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 u kojima ljudi mogu biti apsolutno nemoćni pred opasnošću. Zato je važno zapamtiti da doista opasne stvari izvana mogu biti vrlo varljive.

Da biste saznali je li tvar radioaktivna ili ne, najčešće već možete doći pod njezin utjecaj. Stoga budite oprezni i pažljivi. Radioaktivne reakcije nam pomažu na mnoge načine, ali ne treba zaboraviti da je to sila koja je praktički izvan naše kontrole.

Osim toga, vrijedi se prisjetiti doprinosa velikih znanstvenika proučavanju radioaktivnosti. Dali su nam nevjerojatnu količinu korisnog znanja koje sada spašava živote, daje energiju cijelim zemljama i pomaže u liječenju strašnih bolesti. Radioaktivne kemikalije su opasnost i blagoslov za čovječanstvo.

Radioaktivni metali su metali koji spontano emitiraju struju elementarnih čestica u okoliš. Taj se proces naziva alfa(α), beta(β), gama(γ) zračenje ili jednostavno radioaktivno zračenje.

Svi radioaktivni metali se s vremenom raspadaju i pretvaraju u stabilne elemente (ponekad prolazeći kroz cijeli lanac transformacija). Za različite elemente radioaktivni raspad može trajati od nekoliko milisekundi do nekoliko tisuća godina.

Uz naziv radioaktivnog elementa često je označen njegov maseni broj. izotop. Na primjer, tehnecij-91 ili 91Tc. Različiti izotopi istog elementa, u pravilu, imaju zajednička fizikalna svojstva i razlikuju se samo u trajanju radioaktivnog raspada.

Popis radioaktivnih metala

rusko ime	Ime hrv.	Najstabilniji izotop	Razdoblje raspadanja
tehnecij	tehnecij	Tc-91	4,21 x 10 6 godina
Prometij	Prometij	Pm-145	17,4 godine
Polonij	Polonij	Po-209	star 102 godine
Astatin	Astatin	Na-210	8,1 sati
Francuska	francij	Fr-223	22 minute
Radij	Radij	Ra-226	1600 godina
aktinij	aktinij	Ac-227	21,77 godina
torij	torij	Th-229	7,54 x 10 4 godine
Protaktinijum	Protaktinijum	Pa-231	3,28 x 10 4 godine
Uran	Uran	U-236	2,34 x 10 7 godina
Neptunij	Neptunij	Np-237	2,14 x 10 6 godina
Plutonij	plutonij	Pu-244	8,00 x 10 7 godina
Americij	americij	Am-243	7370 godina
Kurij	Kurij	Cm-247	1,56 x 10 7 godina
Berkelium	Berkelium	Bk-247	1380 godina
Kalifornija	kalifornija	Cf-251	898 godina
Einsteinium	einsteinij	Es-252	471,7 dana
Fermi	Fermij	Fm-257	100,5 dana
Mendelevium	Mendelevium	Md-258	51,5 dana
Nobelij	nobelij	br-259	58 minuta
Laurence	Lawrencium	Lr-262	4 sata
resenfordij	Rutherfordium	Rf-265	13 sati
Dubnij	dubnij	Db-268	32 sata
Seaborgium	Seaborgium	Sg-271	2,4 minute
Bory	Bohrium	Bh-267	17 sekundi
Ganiy	Hasium	Hs-269	9,7 sekundi
Meitnerius	Meitnerium	Mt-276	0,72 sekunde
Darmski stadion	Darmstadtium	Ds-281	11,1 sekundi
X-zraka	Roentgenium	Rg-281	26 sekundi
Koperniciju	Kopernicij	cn-285	29 sekundi
Ununtry	Ununtrij	Uut-284	0,48 sekundi
Flerovium	Flerovium	Fl-289	2,65 sekundi
Ununpentij	Ununpentij	Uup-289	87 milisekundi
Livermorij	Livermorij	Lv-293	61 milisekunda

Radioaktivni elementi se dijele na prirodni(koji postoje u prirodi) i Umjetna(dobiven kao rezultat laboratorijske sinteze). Prirodnih radioaktivnih metala nema mnogo - to su polonij, radij, aktinij, torij, protaktinij i uran. Njihovi najstabilniji izotopi se pojavljuju u prirodi, često kao ruda. Svi ostali metali na popisu su umjetni.

najradioaktivniji metal

Najradioaktivniji metal u ovom trenutku - livermorij. Njegov izotop Livermorij-293 raspada se za samo 61 milisekundu. Ovaj je izotop prvi put dobiven u Dubni 2000. godine.

Drugi vrlo radioaktivni metal je ununpentij. Izotop ununpentij-289 ima nešto duži period raspada (87 milisekundi).

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

Što je zračenje

To svi znaju radijacija vrlo opasno i bolje se kloniti radioaktivnog zračenja. Teško je s tim raspravljati, iako smo u stvarnosti stalno izloženi zračenju, gdje god se nalazili. Ima ih dosta u zemlji radioaktivna rudača, a iz svemira na Zemlju stalno stižu nabijene čestice.

Ukratko, zračenje je spontana emisija elementarnih čestica. Protoni i neutroni se odvajaju od atoma radioaktivne tvari, "odlijećući" u vanjski okoliš. Istodobno se jezgra atoma postupno mijenja, pretvarajući se u drugi kemijski element. Kada se sve nestabilne čestice odvoje od jezgre, atom prestaje biti radioaktivan. Na primjer, torij-232 na kraju radioaktivnog raspada pretvara se u konjušnicu voditi.

Znanost identificira 3 glavne vrste radioaktivnog zračenja

alfa zračenje(α) je tok 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 stanice kože, što uzrokuje veliku štetu zdravlju. Ali beta čestice ne prolaze kroz guste materijale kao što je aluminij.

Gama zračenje(γ) je elektromagnetsko zračenje visoke frekvencije. Gama zrake nemaju naboj, ali sadrže veliku energiju. Grozd gama čestica emitira jak sjaj. Gama čestice prolaze čak i kroz guste materijale, što ih čini vrlo opasnima za živa bića. Zaustavljaju ih samo najgušći materijali poput olova.

Sve ove vrste zračenja prisutne su na ovaj ili onaj način bilo gdje na planetu. U malim dozama nisu opasni, ali u visokim koncentracijama mogu uzrokovati vrlo ozbiljne štete.

Proučavanje radioaktivnih elemenata

Otkrivač radioaktivnosti je Wilhelm Roentgen. Godine 1895. ovaj je pruski fizičar prvi primijetio radioaktivno zračenje. Na temelju tog otkrića nastao je poznati medicinski uređaj nazvan po znanstveniku.

Godine 1896. nastavljeno je proučavanje radioaktivnosti Henri Becquerel, eksperimentirao je s uranovim solima.

Godine 1898 Pierre Curie u svom čistom obliku dobio prvi radioaktivni metal - radij. Curie, iako je otkrio prvi radioaktivni element, međutim, nije imao vremena da ga pravilno prouči. A izvanredna svojstva radija dovela su do brze smrti znanstvenika, koji je nemarno nosio svoju "zamisao" u džepu na prsima. Veliko otkriće osvetilo se svom pronalazaču - Curie je umrla u 47. godini od jake doze radioaktivnog zračenja.

Godine 1934. prvi je put sintetiziran umjetni radioaktivni izotop.

Sada se mnogi znanstvenici i organizacije bave proučavanjem radioaktivnosti.

Ekstrakcija i sinteza

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

• koncentracija (drobljenje i odvajanje sedimenta s uranom u vodi);
• ispiranje - odnosno prevođenje taloga urana u otopinu;
• izolacija čistog urana iz nastale otopine;
• pretvaranje urana u čvrsto stanje.

Kao rezultat toga, iz tone uranove rude može se dobiti samo nekoliko grama urana.

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

Praktična upotreba

Najčešće se radioaktivni metali koriste za proizvodnju energije.

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

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

Sve do kraja 19. stoljeća činilo se da su svi kemijski elementi postojani i nedjeljivi. Nije bilo upitno kako se nepromjenjivi elementi mogu pretvoriti. Ali otkriće radioaktivnosti preokrenulo nam je poznati svijet naglavačke i utrlo put otkriću novih tvari.

Otkriće radioaktivnosti

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

Becquerel je rezultate otkrića objavio na redovnom sastanku Pariške akademije znanosti. Svoj izvještaj započeo je riječima o "nevidljivom zračenju". Ovako je opisao rezultate svojih eksperimenata. Nakon toga je pojam zračenja ušao u svakodnevni život fizičara.

Curiejevi pokusi

Rezultati Becquerelovih promatranja zainteresirali su francuske znanstvenike Marie i Paula Curie. S pravom su smatrali da ne samo da uran može imati radioaktivna svojstva. Istraživači su primijetili da su ostaci rude iz koje se ova tvar vadi još uvijek visoko radioaktivni. Potraga za elementima koji se razlikuju od izvornih dovela je do otkrića tvari po svojstvima sličnim uranu. Novi radioaktivni element nazvan je polonij. Marie Curie je dala ovo ime supstanci u čast svoje domovine - Poljske. Nakon toga je otkriven radij. Pokazalo se da je radioaktivni element proizvod raspada čistog urana. Nakon toga, u kemiji je započela era novih kemijskih tvari koje prije nisu bile pronađene u prirodi.

Elementi

Većina trenutno poznatih jezgri kemijskih elemenata je nestabilna. S vremenom se takvi spojevi spontano razlažu na druge elemente i razne sitne čestice. Teži roditeljski element se u zajednici fizičara naziva matičnim materijalom. Produkti koji nastaju tijekom razgradnje tvari nazivaju se kćeri elementi ili produkti raspada. Sam proces prati oslobađanje raznih radioaktivnih čestica.

izotopi

Nestabilnost kemijskih elemenata može se objasniti postojanjem različitih izotopa iste tvari. Izotopi su varijante nekih elemenata periodnog sustava s istim svojstvima, ali s različitim brojem neutrona u jezgri. Vrlo mnogo običnih kemikalija ima barem jedan izotop. Činjenica da su ti elementi široko rasprostranjeni i dobro proučeni potvrđuje da su u stabilnom stanju proizvoljno dugo vremena. Ali svaki od tih "dugovječnih" elemenata sadrži izotope. Njihove jezgre znanstvenici dobivaju u procesu reakcija koje se provode u laboratoriju. Umjetni radioaktivni element dobiven sintetski ne može dugo postojati u stabilnom stanju i s vremenom se raspada. Ovaj proces može ići na tri načina. Po nazivu elementarnih čestica, koje su nusprodukti termonuklearne reakcije, sva tri tipa raspada dobila su naziv.

Alfa raspad

Radioaktivni kemijski element može se transformirati prema prvoj shemi raspada. U ovom slučaju, alfa čestica se emitira iz jezgre, čija energija doseže 6 milijuna eV. U detaljnoj studiji rezultata reakcije utvrđeno je da je ova čestica atom helija. On odnosi dva protona iz jezgre, tako da će rezultirajući radioaktivni element imati atomski broj u periodnom sustavu dva mjesta niži od broja matične tvari.

beta raspad

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

Gama raspad

Tijekom gama raspada jezgra emitira snop fotona različitih energija. Ove zrake se nazivaju gama zrake. U tom se procesu radioaktivni element ne modificira. Samo gubi energiju.

Sama po sebi, nestabilnost koju ovaj ili onaj radioaktivni element posjeduje uopće ne znači da će u prisutnosti određenog broja izotopa naša tvar iznenada nestati, oslobađajući pritom kolosalnu energiju. U stvarnosti, raspadanje jezgre podsjeća na pripremu kokica - kaotično kretanje zrna kukuruza u tavi, a potpuno je nepoznato koje će se od njih prvo otvoriti. Zakon reakcije radioaktivnog raspada može jamčiti samo da će u određenom vremenskom razdoblju iz jezgre izletjeti određeni broj čestica, proporcionalan broju nukleona preostalih u jezgri. Jezikom matematike ovaj se proces može opisati sljedećom formulom:

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

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

N \u003d N 0 e -λt,

gdje je N 0 broj nukleona u jezgri na početku promatranja.

Na primjer, radioaktivni element halogen s atomskim brojem 85 otkriven je tek 1940. godine. Njegov poluživot je prilično velik - 7,2 sata. Sadržaj radioaktivnog halogena (astatina) na cijelom planetu ne prelazi jedan gram čiste tvari. Tako bi se za 3,1 sat njegova količina u prirodi, teoretski, trebala prepoloviti. Ali stalni procesi raspadanja urana i torija stvaraju sve više i više atoma astatina, iako u vrlo malim dozama. Stoga njegova količina u prirodi ostaje stabilna.

Pola zivota

Konstanta radioaktivnosti koristi se za određivanje brzine raspada elementa koji se proučava. Ali za praktične probleme fizičari često koriste veličinu koja se naziva poluživot. Ovaj pokazatelj govori koliko dugo će tvar izgubiti točno polovicu svojih nukleona. Za različite izotope to razdoblje varira od sićušnih djelića sekunde do milijardi godina.

Važno je razumjeti da se vrijeme u ovoj jednadžbi ne zbraja, već množi. Na primjer, ako je u vremenskom intervalu t tvar izgubila polovicu svojih nukleona, tada će u razdoblju od 2t izgubiti još polovicu preostalih - dakle jednu četvrtinu prvobitnog broja nukleona.

Pojava radioaktivnih elemenata

Prirodno, radioaktivne tvari nastaju u gornjim slojevima Zemljine atmosfere, u ionosferi. Pod djelovanjem kozmičkog zračenja plin na velikim visinama prolazi kroz razne promjene 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 ugljika-14.

U naše vrijeme mnogo češće se radioaktivni element javlja u lancu reakcija atomske fisije koje je izveo čovjek. Tako se nazivaju procesi u kojima se jezgra matične tvari raspada na dvije podređene, a zatim na četiri radioaktivne jezgre "unuke". Klasičan primjer je izotop urana 238. Njegovo vrijeme poluraspada je 4,5 milijardi godina. Skoro onoliko koliko postoji naš planet. Nakon deset stupnjeva raspada radioaktivni uran prelazi u stabilno olovo 206. Umjetno dobiveni radioaktivni element ne razlikuje se po svojstvima od svog prirodnog dvojnika.

Praktični značaj radioaktivnosti

Nakon katastrofe u Černobilu, mnogi su počeli ozbiljno govoriti o smanjenju programa za razvoj nuklearnih elektrana. Ali u svakodnevnom smislu, radioaktivnost donosi velike dobrobiti čovječanstvu. Proučavanje mogućnosti njegove praktične primjene je znanost radiografija. Na primjer, radioaktivni fosfor se ubrizgava u pacijenta kako bi se dobila potpuna slika prijeloma kostiju. Nuklearna energija također služi za proizvodnju topline i električne energije. Možda u budućnosti čekamo nova otkrića u ovom nevjerojatnom području znanosti.