De meest verbazingwekkende dingen. Radioactief metaal en zijn eigenschappen

Van alle elementen van het periodieke systeem behoort een aanzienlijk deel tot degenen waar de meeste mensen met angst over praten. Hoe anders? Ze zijn immers radioactief, wat een directe bedreiging voor de menselijke gezondheid betekent.

Laten we proberen erachter te komen welke elementen precies gevaarlijk zijn en wat ze zijn, en ook wat hun schadelijke effect op het menselijk lichaam is.

Algemeen concept van een groep radioactieve elementen

Deze groep omvat metalen. Het zijn er nogal wat, ze bevinden zich in het periodieke systeem direct na lood en tot de allerlaatste cel. Het belangrijkste criterium waarmee het gebruikelijk is om een ​​of ander element aan de radioactieve groep toe te kennen, is het vermogen om een ​​bepaalde halfwaardetijd te hebben.

Met andere woorden, het is de transformatie van de metalen kern in een ander, kind, die gepaard gaat met de emissie van straling van een bepaald type. Tegelijkertijd vinden transformaties van het ene element in het andere plaats.

Een radioactief metaal is een metaal waarin ten minste één isotoop radioactief is. Zelfs als er in totaal zes variëteiten zijn en slechts één van hen de drager van deze eigenschap is, wordt het hele element als radioactief beschouwd.

Soorten straling

De belangrijkste varianten van straling die door metalen wordt uitgezonden tijdens verval zijn:

• alfadeeltjes;
• bètadeeltjes of neutrino-verval;
• isomere overgang (gammastraling).

Er zijn twee opties voor het bestaan ​​van dergelijke elementen. De eerste is natuurlijk, dat wil zeggen, wanneer een radioactief metaal in de natuur voorkomt en op de eenvoudigste manier, onder invloed van externe krachten, in de loop van de tijd wordt omgezet in andere vormen (toont zijn radioactiviteit en vervalt).

De tweede groep zijn metalen die kunstmatig zijn gemaakt door wetenschappers, in staat tot snel verval en krachtige afgifte van grote hoeveelheden straling. Dit wordt gedaan voor gebruik in bepaalde activiteitsgebieden. Installaties waarin kernreacties worden geproduceerd door de transformatie van het ene element in het andere, worden synchrophasotrons genoemd.

Het verschil tussen de twee aangegeven methoden van halfwaardetijd is duidelijk: in beide gevallen is het spontaan, maar alleen kunstmatig verkregen metalen geven precies kernreacties in het proces van vernietiging.

Grondbeginselen van de aanduiding van soortgelijke atomen

Aangezien de meeste elementen slechts één of twee isotopen hebben die radioactief zijn, is het gebruikelijk om een ​​specifiek type in de aanduidingen aan te geven, en niet het hele element als geheel. Lood is bijvoorbeeld gewoon een stof. Als we er rekening mee houden dat het een radioactief metaal is, moet het bijvoorbeeld "lood-207" worden genoemd.

De halfwaardetijden van de beschouwde deeltjes kunnen sterk variëren. Er zijn isotopen die slechts 0,032 seconden bestaan. Maar op gelijke voet met hen zijn er die miljoenen jaren in de ingewanden van de aarde vergaan.

Radioactieve metalen: lijst

Een volledige lijst van alle elementen die tot de beschouwde groep behoren, kan behoorlijk indrukwekkend zijn, omdat er in totaal ongeveer 80 metalen toe behoren. Allereerst zijn dit al diegenen die in het periodiek systeem staan ​​na lood, inclusief de groep Dat wil zeggen, bismut, polonium, astatine, radon, francium, radium, rutherfordium, enzovoort in serienummers.

Boven de aangegeven grens zijn er veel vertegenwoordigers, die elk ook isotopen hebben. Sommigen van hen kunnen echter gewoon radioactief zijn. Daarom is het belangrijk welke variëteiten het radioactieve metaal heeft, meer bepaald een van zijn isotopenvariëteiten, die bijna elke vertegenwoordiger van de tabel heeft. Ze hebben bijvoorbeeld:

• calcium;
• selenium;
• hafnium;
• wolfraam;
• osmium;
• bismut;
• indium;
• potassium;
• rubidium;
• zirkonium;
• europium;
• radium en anderen.

Het is dus duidelijk dat er veel elementen zijn die de eigenschappen van radioactiviteit vertonen - de overgrote meerderheid. Sommige zijn veilig vanwege een te lange halfwaardetijd en worden in de natuur aangetroffen, terwijl andere door de mens kunstmatig zijn gemaakt voor verschillende behoeften in wetenschap en technologie en extreem gevaarlijk zijn voor het menselijk lichaam.

Karakterisering van radium

De naam van het element werd gegeven door zijn ontdekkers - de echtgenoten en Mary. Het waren deze mensen die voor het eerst ontdekten dat een van de isotopen van dit metaal - radium-226 - de meest stabiele vorm is, die de speciale eigenschappen van radioactiviteit heeft. Dit gebeurde in 1898 en een soortgelijk fenomeen werd pas bekend. De echtgenoten van scheikundigen hebben er zojuist een gedetailleerde studie van gemaakt.

De etymologie van het woord vindt zijn oorsprong in de Franse taal, waarin het klinkt als radium. In totaal zijn 14 isotopische modificaties van dit element bekend. Maar de meest stabiele vormen met massagetallen zijn:

Vorm 226 heeft een uitgesproken radioactiviteit. Op zichzelf is radium een ​​chemisch element op nummer 88. Atoommassa. Hoe eenvoudig materie kan bestaan. Het is een zilverwit radioactief metaal met een smeltpunt van ongeveer 670 0 C.

Chemisch gezien vertoont het een vrij hoge mate van activiteit en kan het reageren met:

• water;
• organische zuren, die stabiele complexen vormen;
• zuurstof om een ​​oxide te vormen.

Eigenschappen en toepassing

Radium is ook een chemisch element dat een reeks zouten vormt. De nitriden, chloriden, sulfaten, nitraten, carbonaten, fosfaten en chromaten zijn bekend. Ook verkrijgbaar met wolfraam en beryllium.

Het feit dat radium-226 gevaarlijk kan zijn voor de gezondheid werd niet onmiddellijk erkend door zijn ontdekker Pierre Curie. Hij slaagde er echter in dit te verifiëren toen hij een experiment uitvoerde: een dag liep hij met een reageerbuis met metaal vastgebonden aan de schouder van zijn arm. Een niet-genezende zweer verscheen op de plaats van contact met de huid, waar de wetenschapper niet meer dan twee maanden vanaf kon komen. De echtgenoten weigerden hun experimenten met het fenomeen radioactiviteit niet en stierven daarom allebei aan een grote dosis straling.

Naast de negatieve waarde zijn er een aantal gebieden waarop radium-226 gebruik en voordelen vindt:

1. Indicator voor het verschuiven van het oceaanwaterniveau.
2. Wordt gebruikt om de hoeveelheid uranium in het gesteente te bepalen.
3. Opgenomen in verlichtingsmengsels.
4. In de geneeskunde wordt het gebruikt om therapeutische radonbaden te vormen.
5. Gebruikt om elektrische ladingen te verwijderen.
6. Met zijn hulp wordt foutdetectie van gieten uitgevoerd en worden naden van onderdelen gelast.

Plutonium en zijn isotopen

Dit element werd in de jaren veertig van de twintigste eeuw ontdekt door Amerikaanse wetenschappers. Het werd voor het eerst geïsoleerd van waaruit het gevormd werd uit neptunium. Dit laatste is het gevolg van het verval van de uraniumkern. Dat wil zeggen, ze zijn allemaal nauw met elkaar verbonden door gemeenschappelijke radioactieve transformaties.

Er zijn verschillende stabiele isotopen van dit metaal. De meest voorkomende en praktisch belangrijke variëteit is echter plutonium-239. Bekende chemische reacties van dit metaal met:

• zuurstof
• zuren;
• water;
• alkaliën;
• halogenen.

In termen van zijn fysieke eigenschappen is plutonium-239 een bros metaal met een smeltpunt van 640 0 C. De belangrijkste methoden om het lichaam te beïnvloeden zijn de geleidelijke vorming van oncologische ziekten, ophoping in botten en het veroorzaken van hun vernietiging, longziekten.

Het toepassingsgebied is voornamelijk de nucleaire industrie. Het is bekend dat bij het verval van één gram plutonium-239 zo'n hoeveelheid warmte vrijkomt die vergelijkbaar is met 4 ton verbrande steenkool. Daarom vindt deze zo'n brede toepassing in reacties. Nucleair plutonium is een energiebron in kernreactoren en thermonucleaire bommen. Het wordt ook gebruikt bij de vervaardiging van accumulatoren voor elektrische energie, waarvan de levensduur vijf jaar kan bedragen.

Uranus is een bron van straling

Dit element werd in 1789 ontdekt door de Duitse chemicus Klaproth. Mensen slaagden er echter in om de eigenschappen ervan te verkennen en te leren hoe ze deze pas in de 20e eeuw in de praktijk konden brengen. Het belangrijkste onderscheidende kenmerk is dat radioactief uranium in staat is kernen te vormen tijdens natuurlijk verval:

• lood-206;
• krypton;
• plutonium-239;
• lood-207;
• xenon.

In de natuur is dit metaal lichtgrijs van kleur, heeft een smeltpunt van meer dan 1100 0 C. Het komt voor in de samenstelling van mineralen:

1. Uranium mica.
2. uraniniet.
3. Nasturaan.
4. Otenitis.
5. Toeyanmunit.

Er zijn drie stabiele natuurlijke isotopen en 11 kunstmatig gesynthetiseerde isotopen bekend, met massagetallen van 227 tot 240.

In de industrie wordt veel gebruik gemaakt van radioactief uranium, dat snel kan vergaan door het vrijkomen van energie. Het wordt dus gebruikt:

• in geochemie;
• mijnbouw;
• kernreactor;
• bij de vervaardiging van kernwapens.

Het effect op het menselijk lichaam is niet anders dan de eerder overwogen metalen - accumulatie leidt tot een verhoogde stralingsdosis en het optreden van kankergezwellen.

Transuranium elementen

De belangrijkste metalen na uranium in het periodiek systeem zijn de metalen die zeer recent zijn ontdekt. Letterlijk in 2004 werden bronnen gepubliceerd die de geboorte van het 115e element van het periodiek systeem bevestigen.

Ze werden het meest radioactieve metaal dat we tegenwoordig kennen - ununpentium (Uup). De eigenschappen ervan zijn tot nu toe onontgonnen, omdat de halfwaardetijd 0,032 seconden is! Het is gewoon onmogelijk om de details van de structuur en de gemanifesteerde kenmerken onder dergelijke omstandigheden te overwegen en te onthullen.

De radioactiviteit ervan is echter vele malen groter dan de indicatoren van het tweede element in termen van deze eigenschap - plutonium. Desalniettemin is het niet ununpentium dat in de praktijk wordt gebruikt, maar zijn "langzamere" kameraden in de tafel - uranium, plutonium, neptunium, polonium en anderen.

Een ander element - unbibium - bestaat theoretisch, maar wetenschappers uit verschillende landen hebben dit sinds 1974 niet in de praktijk kunnen bewijzen. De laatste poging werd gedaan in 2005, maar werd niet bevestigd door de algemene raad van chemici.

Thorium

Het werd in de 19e eeuw ontdekt door Berzelius en vernoemd naar de Scandinavische god Thor. Het is een zwak radioactief metaal. Vijf van de 11 isotopen hebben deze functie.

Het belangrijkste gebruik in is niet gebaseerd op het vermogen om een ​​enorme hoeveelheid thermische energie uit te zenden bij het vervallen. De eigenaardigheid is dat thoriumkernen neutronen kunnen vangen en veranderen in uranium-238 en plutonium-239, die al direct in kernreacties terechtkomen. Daarom kan thorium ook worden toegeschreven aan de groep metalen die we overwegen.

Polonium

Zilverwit radioactief metaal nummer 84 in het periodiek systeem. Het werd ontdekt door dezelfde vurige onderzoekers van radioactiviteit en alles wat ermee te maken heeft, de echtgenoten Marie en Pierre Curie in 1898. Het belangrijkste kenmerk van deze stof is dat het ongeveer 138,5 dagen vrij bestaat. Dat wil zeggen, dit is de halfwaardetijd van dit metaal.

Het komt van nature voor in uranium en andere ertsen. Het wordt gebruikt als een energiebron en is behoorlijk krachtig. Het is een strategisch metaal, omdat het wordt gebruikt om kernwapens te maken. De hoeveelheid is strikt beperkt en staat onder controle van elke staat.

Het wordt ook gebruikt voor luchtionisatie, eliminatie van statische elektriciteit in de kamer, bij de vervaardiging van ruimteverwarmingstoestellen en andere soortgelijke items.

Impact op het menselijk lichaam

Alle radioactieve metalen hebben het vermogen om de menselijke huid binnen te dringen en zich op te hopen in het lichaam. Ze worden zeer slecht uitgescheiden met afvalproducten, ze worden helemaal niet uitgescheiden met zweet.

Na verloop van tijd beginnen ze de luchtwegen, de bloedsomloop en het zenuwstelsel te beïnvloeden, waardoor ze onomkeerbare veranderingen veroorzaken. Ze tasten cellen aan, waardoor ze niet goed functioneren. Als gevolg hiervan treden de vorming van kwaadaardige tumoren, oncologische ziekten op.

Daarom is elk radioactief metaal een groot gevaar voor de mens, vooral als we erover praten in hun pure vorm. Je kunt ze niet met onbeschermde handen aanraken en zonder speciale beschermingsmiddelen in de kamer zijn.

De mens heeft altijd gezocht naar materialen die hun concurrenten geen kans laten. Sinds de oudheid zijn wetenschappers op zoek naar de hardste materialen ter wereld, de lichtste en zwaarste. De dorst naar ontdekking leidde tot de ontdekking van een ideaal gas en een ideaal zwart lichaam. We presenteren u de meest verbazingwekkende stoffen ter wereld.

1. De zwartste substantie

De zwartste stof ter wereld heet Vantablack en bestaat uit een verzameling koolstofnanobuisjes (zie koolstof en zijn allotrope modificaties). Simpel gezegd, het materiaal bestaat uit talloze "haren", die erop slaan, het licht van de ene buis naar de andere. Op deze manier wordt ongeveer 99,965% van de lichtstroom geabsorbeerd en wordt slechts een verwaarloosbaar deel teruggekaatst naar buiten.
De ontdekking van Vantablack opent brede perspectieven voor het gebruik van dit materiaal in de astronomie, elektronica en optica.

2. De meest brandbare stof

Chloortrifluoride is de meest ontvlambare stof die de mensheid ooit heeft gekend. Het is het sterkste oxidatiemiddel en reageert met bijna alle chemische elementen. Chloortrifluoride kan door beton branden en laat glas gemakkelijk ontbranden! Het gebruik van chloortrifluoride is bijna onmogelijk vanwege de fenomenale ontvlambaarheid en het onvermogen om de veiligheid van het gebruik te garanderen.

3. De meest giftige stof

Het krachtigste gif is botulinumtoxine. We kennen het onder de naam Botox, zo wordt het genoemd in de cosmetologie, waar het zijn belangrijkste toepassing heeft gevonden. Botulinetoxine is een chemische stof die wordt geproduceerd door de bacterie Clostridium botulinum. Naast het feit dat botulinumtoxine de meest giftige stof is, heeft het ook het grootste molecuulgewicht onder eiwitten. De fenomenale toxiciteit van de stof blijkt uit het feit dat slechts 0.00002 mg min / l botulinumtoxine voldoende is om het getroffen gebied een halve dag dodelijk te maken voor de mens.

4. De heetste stof

Dit is het zogenaamde quark-gluon plasma. De stof is gemaakt door de botsing van goudatomen met bijna de snelheid van het licht. Quark-gluon plasma heeft een temperatuur van 4 biljoen graden Celsius. Ter vergelijking: dit cijfer is 250.000 keer hoger dan de temperatuur van de zon! Helaas is de levensduur van een stof beperkt tot een biljoenste van een biljoenste van een seconde.

5. Het meest corrosieve zuur

Antimoonfluoride H wordt de kampioen in deze categorie.Antimoonfluoride is 2×10 16 (tweehonderd triljoen) keer meer bijtend dan zwavelzuur. Dit is een zeer actieve stof die kan ontploffen wanneer een kleine hoeveelheid water wordt toegevoegd. De dampen van dit zuur zijn dodelijk giftig.

6. De meest explosieve stof

De meest explosieve stof is heptanitrocuban. Het is erg duur en wordt alleen gebruikt voor wetenschappelijk onderzoek. Maar een iets minder explosieve HMX wordt met succes gebruikt in militaire aangelegenheden en in de geologie bij het boren van putten.

7. De meest radioactieve stof

Polonium-210 is een isotoop van polonium dat niet in de natuur voorkomt, maar door de mens is gemaakt. Het wordt gebruikt om miniatuur, maar tegelijkertijd zeer krachtige energiebronnen te creëren. Het heeft een zeer korte halfwaardetijd en kan daarom ernstige stralingsziekte veroorzaken.

8. De zwaarste stof

Het is natuurlijk fulleriet. De hardheid is bijna 2 keer hoger dan die van natuurlijke diamanten. U kunt meer lezen over fullerite in ons artikel De hardste materialen ter wereld.

9. Sterkste magneet

De sterkste magneet ter wereld bestaat uit ijzer en stikstof. Op dit moment zijn details over deze stof niet beschikbaar voor het grote publiek, maar het is al bekend dat de nieuwe supermagneet 18% krachtiger is dan de sterkste magneten die momenteel in gebruik zijn - neodymium. Neodymium magneten zijn gemaakt van neodymium, ijzer en boor.

10. De meest vloeibare substantie

Superfluid Helium II heeft bijna geen viscositeit bij temperaturen dicht bij het absolute nulpunt. Deze eigenschap is te danken aan het unieke vermogen om te sijpelen en te gieten uit een vat gemaakt van een vast materiaal. Helium II heeft het potentieel om te worden gebruikt als een ideale thermische geleider waarin warmte niet verdwijnt.

Straling, radioactiviteit en radio-emissie zijn begrippen die zelfs behoorlijk gevaarlijk klinken. In dit artikel leer je waarom sommige stoffen radioactief zijn en wat dat betekent. Waarom is iedereen zo bang voor straling en hoe gevaarlijk is het? Waar kunnen we radioactieve stoffen vinden en wat bedreigt ons?

Het concept van radioactiviteit

Ik noem radioactiviteit het "vermogen" van atomen van sommige isotopen om te splitsen en hierdoor straling te creëren. De term "radioactiviteit" verscheen niet onmiddellijk. Aanvankelijk werd dergelijke straling Becquerel-stralen genoemd, ter ere van de wetenschapper die het ontdekte in zijn werk met de uraniumisotoop. Nu al noemen we dit proces de term "radioactieve straling".

In dit nogal gecompliceerde proces wordt het oorspronkelijke atoom omgezet in een atoom van een heel ander chemisch element. Door de uitwerping van alfa- of bètadeeltjes, verandert het massagetal van het atoom en dienovereenkomstig verplaatst dit het langs de tafel van D.I. Mendelejev. Het is vermeldenswaard dat het massagetal verandert, maar de massa zelf blijft bijna hetzelfde.

Op basis van deze informatie kunnen we de definitie van het begrip enigszins herformuleren. Radioactiviteit is dus ook het vermogen van onstabiele atoomkernen om onafhankelijk te transformeren in andere, stabielere en stabielere kernen.

Stoffen - wat is het?

Laten we, voordat we het hebben over wat radioactieve stoffen zijn, in het algemeen definiëren wat een stof wordt genoemd. Het is dus in de eerste plaats een soort zaak. Het is ook logisch dat deze materie uit deeltjes bestaat, en in ons geval zijn dat meestal elektronen, protonen en neutronen. Hier kunnen we al spreken over atomen, die bestaan ​​uit protonen en neutronen. Welnu, moleculen, ionen, kristallen, enzovoort worden verkregen uit atomen.

Het concept van een chemische stof is gebaseerd op dezelfde principes. Als het onmogelijk is om een ​​kern in materie te isoleren, kan het niet als een chemische stof worden geclassificeerd.

Over radioactieve stoffen

Zoals hierboven vermeld, moet een atoom, om radioactiviteit te vertonen, spontaan vervallen en veranderen in een atoom van een heel ander chemisch element. Als alle atomen van een stof zo onstabiel zijn dat ze op deze manier vervallen, dan heb je een radioactieve stof. In een meer technische taal zou de definitie als volgt klinken: stoffen zijn radioactief als ze radionucliden bevatten, en in hoge concentraties.

Waar zijn de radioactieve stoffen in het periodiek systeem van D. I. Mendelejev?

Een vrij eenvoudige en gemakkelijke manier om erachter te komen of een stof radioactief is, is door naar de tabel van D.I. Mendelejev te kijken. Alles na het element lood zijn radioactieve elementen, evenals promethium en technetium. Het is belangrijk om te onthouden welke stoffen radioactief zijn, omdat het je leven kan redden.

Er zijn ook een aantal elementen die ten minste één radioactieve isotoop in hun natuurlijke mengsels hebben. Hier is een gedeeltelijke lijst van enkele van de meest voorkomende elementen:

• Potassium.
• Calcium.
• Vanadium.
• Germanium.
• Selenium.
• Rubidium.
• Zirkonium.
• Molybdeen.
• Cadmium.
• Indium.

Radioactieve stoffen zijn stoffen die radioactieve isotopen bevatten.

Soorten radioactieve straling

Er zijn verschillende soorten radioactieve straling, die nu zullen worden besproken. Alfa- en bètastraling zijn al genoemd, maar dit is niet de hele lijst.

Alfastraling is de zwakste straling, die gevaarlijk is als de deeltjes rechtstreeks in het menselijk lichaam terechtkomen. Dergelijke straling wordt gerealiseerd door zware deeltjes en is daarom gemakkelijk te stoppen, zelfs door een vel papier. Om dezelfde reden reizen alfastralen niet verder dan 5 cm.

Bètastraling is sterker dan de vorige. Dit is straling van elektronen, die veel lichter zijn dan alfadeeltjes, waardoor ze enkele centimeters in de menselijke huid kunnen doordringen.

Gammastraling wordt gerealiseerd door fotonen, die vrij gemakkelijk nog verder doordringen tot in de inwendige organen van een persoon.

De krachtigste doordringende straling is neutronen. Het is vrij moeilijk om je ervoor te verbergen, maar in de natuur bestaat het in feite niet, behalve misschien in de nabijheid van kernreactoren.

De impact van straling op mensen

Radioactieve stoffen kunnen vaak dodelijk zijn voor de mens. Bovendien heeft blootstelling aan straling een onomkeerbaar effect. Als je bent blootgesteld aan straling, ben je gedoemd. Afhankelijk van de omvang van de schade overlijdt een persoon binnen enkele uren of gedurende vele maanden.

Daarbij moet worden gezegd dat mensen continu worden blootgesteld aan radioactieve straling. Godzijdank is het zwak genoeg om dodelijk te zijn. Als je bijvoorbeeld naar een voetbalwedstrijd op tv kijkt, krijg je 1 microrad aan straling. Tot 0,2 rad per jaar - dit is over het algemeen de natuurlijke stralingsachtergrond van onze planeet. 3 geschenk - uw portie straling tijdens röntgenfoto's van tanden. Een blootstelling van meer dan 100 rad is al potentieel gevaarlijk.

Schadelijke radioactieve stoffen, voorbeelden en waarschuwingen

De gevaarlijkste radioactieve stof is Polonium-210. Vanwege de straling eromheen kun je zelfs een soort lichtgevende "aura" van blauwe kleur zien. Het is vermeldenswaard dat er een stereotype is dat alle radioactieve stoffen gloeien. Dit is helemaal niet het geval, al zijn er opties zoals Polonium-210. De meeste radioactieve stoffen zijn uiterlijk helemaal niet verdacht.

Livermorium wordt momenteel beschouwd als het meest radioactieve metaal. Zijn isotoop Livermorium-293 heeft 61 milliseconden nodig om te vervallen. Dit werd al in 2000 ontdekt. Ununpentium is iets inferieur aan hem. De vervaltijd van Ununpentium-289 is 87 milliseconden.

Een interessant feit is ook dat dezelfde stof zowel onschadelijk kan zijn (als zijn isotoop stabiel is) als radioactief (als de kernen van zijn isotoop op het punt staan ​​in te storten).

Wetenschappers die radioactiviteit hebben bestudeerd

Radioactieve stoffen werden lange tijd niet als gevaarlijk beschouwd en werden daarom vrijelijk bestudeerd. Helaas hebben we door trieste sterfgevallen geleerd dat we voorzichtig moeten zijn en dat we veiliger moeten omgaan met dergelijke stoffen.

Een van de eersten was, zoals reeds vermeld, Antoine Becquerel. Dit is een grote Franse natuurkundige, die de glorie bezit van de ontdekker van radioactiviteit. Voor zijn diensten werd hij lid van de Royal Society of London. Vanwege zijn bijdrage aan dit gebied stierf hij vrij jong, op 55-jarige leeftijd. Maar zijn werk wordt tot op de dag van vandaag herinnerd. De eenheid van radioactiviteit zelf, evenals kraters op de maan en Mars, werden naar hem vernoemd.

Een even groot persoon was Marie Sklodowska-Curie, die samen met haar man Pierre Curie met radioactieve stoffen werkte. Maria was ook Frans, zij het met Poolse roots. Naast natuurkunde hield ze zich bezig met lesgeven en zelfs met actieve sociale activiteiten. Marie Curie is de eerste vrouw die de Nobelprijs wint in twee disciplines tegelijk: natuurkunde en scheikunde. De ontdekking van radioactieve elementen als radium en polonium is de verdienste van Marie en Pierre Curie.

Conclusie

Zoals we kunnen zien, is radioactiviteit een nogal complex proces dat niet altijd onder de controle van een persoon blijft. Dit is een van die gevallen waarin mensen absoluut machteloos kunnen zijn in het aangezicht van gevaar. Daarom is het belangrijk om te onthouden dat echt gevaarlijke dingen aan de buitenkant erg bedrieglijk kunnen zijn.

Om erachter te komen of een stof radioactief is of niet, kun je meestal al onder invloed raken. Wees daarom voorzichtig en attent. Radioactieve reacties helpen ons op veel manieren, maar we mogen ook niet vergeten dat dit een kracht is die we praktisch niet in de hand hebben.

Bovendien is het de moeite waard om de bijdrage van grote wetenschappers aan de studie van radioactiviteit te onthouden. Ze hebben ons ongelooflijk veel nuttige kennis gegeven die nu levens redt, hele landen van energie voorziet en helpt bij het genezen van vreselijke ziekten. Radioactieve chemicaliën zijn een gevaar en een zegen voor de mensheid.

Radioactieve metalen zijn metalen die spontaan een stroom elementaire deeltjes het milieu in sturen. Dit proces wordt alfa (α), bèta (β), gamma (γ) straling of gewoon genoemd radioactieve straling.

Alle radioactieve metalen vervallen in de loop van de tijd en veranderen in stabiele elementen (soms gaan ze door een hele reeks transformaties). Voor verschillende elementen radioactief verval kan van enkele milliseconden tot enkele duizenden jaren duren.

Naast de naam van een radioactief element wordt vaak het massagetal aangegeven. isotoop. Bijvoorbeeld, Technetium-91 of 91Tc. Verschillende isotopen van hetzelfde element hebben in de regel gemeenschappelijke fysieke eigenschappen en verschillen alleen in de duur van radioactief verval.

Lijst van radioactieve metalen

Russische naam	Naam ing.	Meest stabiele isotoop	verval periode
Technetium	technetium	Tc-91	4,21 x 10 6 jaar
Promethium	Promethium	Pm-145	17,4 jaar
Polonium	Polonium	Po-209	102 jaar oud
astatine	astatine	Bij-210	8,1 uur
Frankrijk	francium	Fr-223	22 minuten
Radium	Radium	Ra-226	1600 jaar
Actinium	Actinium	Ac-227	21,77 jaar oud
Thorium	Thorium	Th-229	7,54 x 10 4 jaar
Protactinium	Protactinium	Pa-231	3,28 x 10 4 jaar
Uranus	Uranium	U-236	2,34 x 10 7 jaar
Neptunium	Neptunium	Np-237	2,14 x 10 6 jaar
Plutonium	plutonium	Pu-244	8.00 x 10 7 jaar
Americium	americium	Am-243	7370 jaar
Curium	Curium	cm-247	1,56 x 10 7 jaar
Berkelium	Berkelium	Bk-247	1380 jaar
Californië	Californië	Cf-251	898 jaar
Einsteinium	einsteinium	Es-252	471,7 dagen
Fermi	Fermium	FM-257	100,5 dagen
Mendelevium	Mendelevium	Md-258	51,5 dagen
Nobelium	nobelium	Nee-259	58 minuten
Laurence	lawrencium	Lr-262	4 uur
resenfordium	Rutherfordium	Rf-265	13 uur
Dubnium	dubnium	Db-268	32 uur
Seaborgium	Seaborgium	Sg-271	2,4 minuten
Bory	Bohrium	Bh-267	17 seconden
Ganiy	Hassium	Hs-269	9,7 seconden
Meitnerius	Meitnerium	Mt-276	0,72 seconden
Darmstadion	Darmstadtium	Ds-281	11,1 seconden
Röntgenfoto	Röntgenium	Rg-281	26 seconden
Copernicius	Copernicium	cn-285	29 seconden
Ununtry	Ununtrium	Uut-284	0,48 seconden
Flerovium	Flerovium	Fl-289	2,65 seconden
Ununpentium	Ununpentium	Uup-289	87 milliseconden
Livermorium	Livermorium	Lv-293	61 milliseconden

Radioactieve elementen zijn onderverdeeld in: natuurlijk(bestaand in de natuur) en kunstmatig(verkregen als resultaat van laboratoriumsynthese). Er zijn niet veel natuurlijke radioactieve metalen - dit zijn polonium, radium, actinium, thorium, protactinium en uranium. Hun meest stabiele isotopen komen van nature voor, vaak als erts. Alle andere metalen op de lijst zijn door de mens gemaakt.

meest radioactieve metaal

Het meest radioactieve metaal van dit moment - levermorium. zijn isotoop Livermorium-293 desintegreert in slechts 61 milliseconden. Deze isotoop werd voor het eerst verkregen in Dubna in 2000.

Een ander zeer radioactief metaal is: ununpentium. Isotoop ununpentium-289 heeft een iets langere vervalperiode (87 milliseconden).

Van de min of meer stabiele, praktisch gebruikte stoffen wordt het meest radioactieve metaal beschouwd polonium(isotoop polonium-210). Het is een zilverwit radioactief metaal. Hoewel de halfwaardetijd 100 of meer dagen bereikt, warmt zelfs één gram van deze stof op tot 500 ° C, en de straling kan een persoon onmiddellijk doden.

Wat is straling?

Iedereen weet dat straling zeer gevaarlijk en het is beter om uit de buurt te blijven van radioactieve straling. Daar valt moeilijk over te twisten, hoewel we in werkelijkheid voortdurend worden blootgesteld aan straling, waar we ook zijn. Er zitten er nogal wat in de grond radioactief erts, en komen voortdurend van de ruimte naar de aarde geladen deeltjes.

Kort gezegd is straling de spontane emissie van elementaire deeltjes. Protonen en neutronen scheiden zich van de atomen van een radioactieve stof en "vliegen weg" naar de externe omgeving. Tegelijkertijd verandert de kern van het atoom geleidelijk en verandert in een ander chemisch element. Wanneer alle onstabiele deeltjes van de kern zijn gescheiden, houdt het atoom op radioactief te zijn. Bijvoorbeeld, thorium-232 aan het einde van zijn radioactieve verval verandert het in een stal lood.

De wetenschap identificeert 3 hoofdtypen radioactieve straling

alfastraling(α) is de stroom van alfadeeltjes, positief geladen. Ze zijn relatief groot van formaat en gaan zelfs niet goed door kleding of papier heen.

bètastraling(β) is de flux van negatief geladen bètadeeltjes. Ze zijn vrij klein, gaan gemakkelijk door kleding heen en dringen de huidcellen binnen, wat grote schade toebrengt aan de gezondheid. Maar bètadeeltjes gaan niet door dichte materialen zoals aluminium.

Gammastraling(γ) is hoogfrequente elektromagnetische straling. Gammastraling heeft geen lading, maar bevat veel energie. Een cluster van gammadeeltjes straalt een heldere gloed uit. Gammadeeltjes gaan zelfs door dichte materialen, waardoor ze zeer gevaarlijk zijn voor levende wezens. Ze worden alleen tegengehouden door de meest dichte materialen, zoals lood.

Al deze soorten straling zijn op de een of andere manier overal op de planeet aanwezig. Ze zijn in kleine doses niet gevaarlijk, maar in hoge concentraties kunnen ze zeer ernstige schade aanrichten.

De studie van radioactieve elementen

De ontdekker van radioactiviteit is: Wilhelm Röntgen. In 1895 nam deze Pruisische natuurkundige voor het eerst radioactieve straling waar. Op basis van deze ontdekking werd een beroemd medisch hulpmiddel gemaakt, genoemd naar de wetenschapper.

In 1896 ging de studie van radioactiviteit verder Henri Becquerel, experimenteerde hij met uraniumzouten.

in 1898 Pierre Curie in zijn pure vorm ontving het eerste radioactieve metaal - radium. Curie, hoewel hij het eerste radioactieve element ontdekte, had echter geen tijd om het goed te bestuderen. En de uitstekende eigenschappen van radium leidden tot de snelle dood van de wetenschapper, die zijn "geesteskind" achteloos in zijn borstzak droeg. De grote ontdekking nam wraak op zijn ontdekker - Curie stierf op 47-jarige leeftijd aan een krachtige dosis radioactieve straling.

In 1934 werd voor het eerst een kunstmatige radioactieve isotoop gesynthetiseerd.

Nu zijn veel wetenschappers en organisaties bezig met de studie van radioactiviteit.

Extractie en synthese

Zelfs natuurlijke radioactieve metalen komen in hun zuivere vorm niet voor in de natuur. Ze worden gesynthetiseerd uit uraniumerts. Het proces om puur metaal te verkrijgen is buitengewoon arbeidsintensief. Het bestaat uit verschillende fasen:

• concentratie (vermalen en scheiden van sediment met uranium in water);
• uitloging - dat wil zeggen, het uraniumprecipitaat in oplossing brengen;
• isolatie van zuiver uranium uit de resulterende oplossing;
• omzetting van uranium in vaste toestand.

Daardoor kunnen uit een ton uraniumerts slechts enkele grammen uranium worden gewonnen.

De synthese van kunstmatige radioactieve elementen en hun isotopen vindt plaats in speciale laboratoria, die voorwaarden scheppen voor het werken met dergelijke stoffen.

Praktisch gebruik

Meestal worden radioactieve metalen gebruikt om energie op te wekken.

Kernreactoren zijn apparaten die uranium gebruiken om water te verwarmen en een stoomstroom te creëren die een turbine laat draaien om elektriciteit op te wekken.

Over het algemeen is de reikwijdte van radioactieve elementen vrij breed. Ze worden gebruikt om levende organismen te bestuderen, ziekten te diagnosticeren en te behandelen, energie op te wekken en industriële processen te bewaken. Radioactieve metalen vormen de basis voor het maken van kernwapens - de meest destructieve wapens op aarde.

Tot het einde van de 19e eeuw leken alle chemische elementen constant en ondeelbaar. Er was geen twijfel over hoe onveranderlijke elementen konden worden omgezet. Maar de ontdekking van radioactiviteit zette de ons bekende wereld op zijn kop en maakte de weg vrij voor de ontdekking van nieuwe stoffen.

Ontdekking van radioactiviteit

De eer om de transformatie van elementen te ontdekken behoort toe aan de Franse natuurkundige Antoine Becquerel. Voor één chemisch experiment had hij kristallen van uranyl-kaliumsulfaat nodig. Hij wikkelde de substantie in zwart papier en legde het pakje naast de fotografische plaat. Na het ontwikkelen van de film zag de wetenschapper de contouren van uranylkristallen op de foto. Ondanks de dikke laag papier waren ze duidelijk te onderscheiden. Becquerel herhaalde dit experiment meerdere keren, maar het resultaat was hetzelfde: de contouren van uraniumhoudende kristallen waren duidelijk zichtbaar op fotografische platen.

Becquerel maakte de resultaten van de ontdekking bekend tijdens een reguliere bijeenkomst van de Paris Academy of Sciences. Zijn rapport begon met de woorden over 'onzichtbare straling'. Zo beschreef hij de resultaten van zijn experimenten. Daarna kwam het begrip straling in het dagelijks leven van natuurkundigen.

Curie-experimenten

De resultaten van Becquerels observaties interesseerden de Franse wetenschappers Marie en Paul Curie. Ze waren terecht van mening dat niet alleen uranium radioactieve eigenschappen kan hebben. De onderzoekers merkten op dat de overblijfselen van het erts waaruit deze stof wordt gewonnen, nog steeds zeer radioactief zijn. De zoektocht naar elementen die verschillen van de originele leidde tot de ontdekking van een stof met eigenschappen die vergelijkbaar zijn met uranium. Het nieuwe radioactieve element kreeg de naam polonium. Marie Curie gaf deze naam aan de stof ter ere van haar vaderland - Polen. Hierna werd radium ontdekt. Het radioactieve element bleek een vervalproduct te zijn van puur uranium. Daarna begon in de chemie een tijdperk van nieuwe, voorheen niet in de natuur gevonden chemische stoffen.

elementen

De meeste van de nu bekende kernen van chemische elementen zijn onstabiel. Na verloop van tijd vallen dergelijke verbindingen spontaan uiteen in andere elementen en verschillende kleine deeltjes. Het zwaardere ouderelement wordt in de natuurkundegemeenschap het moedermateriaal genoemd. De producten die ontstaan ​​bij de ontbinding van een stof worden dochterelementen of vervalproducten genoemd. Het proces zelf gaat gepaard met het vrijkomen van verschillende radioactieve deeltjes.

isotopen

De instabiliteit van chemische elementen kan worden verklaard door het bestaan ​​van verschillende isotopen van dezelfde stof. Isotopen zijn varianten van sommige elementen van het periodiek systeem met dezelfde eigenschappen, maar met een ander aantal neutronen in de kern. Heel veel gewone chemicaliën hebben minstens één isotoop. Het feit dat deze elementen wijdverbreid en goed bestudeerd zijn, bevestigt dat ze zich voor een willekeurig lange tijd in een stabiele toestand bevinden. Maar elk van deze "langlevende" elementen bevat isotopen. Hun kernen worden verkregen door wetenschappers in het proces van reacties die in het laboratorium worden uitgevoerd. Een synthetisch verkregen kunstmatig radioactief element kan niet lang in stabiele toestand bestaan ​​en vervalt na verloop van tijd. Dit proces kan op drie manieren verlopen. Onder de naam elementaire deeltjes, die bijproducten zijn van een thermonucleaire reactie, hebben alle drie soorten verval hun naam gekregen.

Alfa verval

Een radioactief chemisch element kan worden getransformeerd volgens het eerste vervalschema. In dit geval wordt een alfadeeltje uitgezonden vanuit de kern, waarvan de energie 6 miljoen eV bereikt. In een gedetailleerde studie van de resultaten van de reactie werd gevonden dat dit deeltje een heliumatoom is. Het voert twee protonen weg van de kern, dus het resulterende radioactieve element zal een atoomnummer hebben in het periodiek systeem dat twee posities lager is dan dat van de moedersubstantie.

bètaverval

De bètavervalreactie gaat gepaard met de emissie van één elektron uit de kern. Het verschijnen van dit deeltje in een atoom wordt geassocieerd met het verval van een neuron in een elektron, een proton en een neutrino. Terwijl het elektron de kern verlaat, verhoogt het radioactieve chemische element zijn atoomnummer met één en wordt het zwaarder dan zijn ouder.

Gamma verval

Tijdens gamma-verval zendt de kern een bundel fotonen uit met verschillende energieën. Deze stralen worden gammastralen genoemd. Daarbij wordt het radioactieve element niet gewijzigd. Hij verliest gewoon zijn energie.

Op zich betekent de instabiliteit die dit of dat radioactieve element bezit helemaal niet dat in de aanwezigheid van een bepaald aantal isotopen onze substantie plotseling zal verdwijnen, waarbij daarbij kolossale energie vrijkomt. In werkelijkheid lijkt het uiteenvallen van de kern op de bereiding van popcorn - de chaotische beweging van maïskorrels in een pan, en het is volledig onbekend welke van hen het eerst zal openen. De wet van de reactie van radioactief verval kan alleen garanderen dat er binnen een bepaalde tijd een aantal deeltjes uit de kern zal vliegen, evenredig met het aantal nucleonen dat nog in de kern aanwezig is. In de taal van de wiskunde kan dit proces worden beschreven met de volgende formule:

Hier is er een evenredige afhankelijkheid van het aantal nucleonen dN dat de kern verlaat tijdens de periode dt van het aantal van alle nucleonen N dat in de kern aanwezig is.De coëfficiënt λ is de radioactiviteitsconstante van de rottende stof.

Het aantal nucleonen dat nog in de kern is op tijdstip t wordt beschreven door de formule:

N \u003d N 0 e -λt,

waarbij N 0 het aantal nucleonen in de kern is aan het begin van de waarneming.

Het radioactieve element halogeen met atoomnummer 85 werd bijvoorbeeld pas in 1940 ontdekt. De halfwaardetijd is vrij groot - 7,2 uur. Het gehalte aan radioactief halogeen (astatine) op de hele planeet is niet groter dan één gram zuivere stof. Dus in 3,1 uur zou de hoeveelheid ervan in de natuur in theorie gehalveerd moeten zijn. Maar door de constante vervalprocessen van uranium en thorium ontstaan ​​steeds meer astatine-atomen, zij het in zeer kleine doses. Daarom blijft de hoeveelheid in de natuur stabiel.

Halveringstijd

De radioactiviteitsconstante wordt gebruikt om te bepalen hoe snel het onderzochte element zal vervallen. Maar voor praktische problemen gebruiken natuurkundigen vaak een hoeveelheid die de halfwaardetijd wordt genoemd. Deze indicator geeft aan hoe lang de stof precies de helft van zijn nucleonen zal verliezen. Voor verschillende isotopen varieert deze periode van kleine fracties van een seconde tot miljarden jaren.

Het is belangrijk om te begrijpen dat de tijd in deze vergelijking niet optelt, maar zich vermenigvuldigt. Als de stof bijvoorbeeld in een tijdsinterval t de helft van zijn nucleonen heeft verloren, zal hij in een periode van 2t nog eens de helft van de resterende nucleonen verliezen - dat wil zeggen een vierde van het oorspronkelijke aantal nucleonen.

De opkomst van radioactieve elementen

Op natuurlijke wijze worden radioactieve stoffen gevormd in de bovenste lagen van de aardatmosfeer, in de ionosfeer. Onder invloed van kosmische straling ondergaat gas op grote hoogte verschillende veranderingen die een stabiele stof in een radioactief element veranderen. Het meest voorkomende gas in onze atmosfeer, N 2 bijvoorbeeld, wordt omgezet van de stabiele isotoop stikstof-14 in de radioactieve isotoop koolstof-14.

In onze tijd komt veel vaker een radioactief element voor in een keten van door de mens veroorzaakte reacties van atoomsplitsing. Dit is de naam van de processen waarbij de kern van de moedersubstantie vervalt in twee kinderen en vervolgens in vier radioactieve "kleindochter" -kernen. Het klassieke voorbeeld is de uraniumisotoop 238. De halfwaardetijd is 4,5 miljard jaar. Bijna net zo lang als onze planeet bestaat. Na tien stadia van verval verandert radioactief uranium in stabiel lood 206. Een kunstmatig verkregen radioactief element verschilt in eigenschappen niet van zijn natuurlijke tegenhanger.

De praktische betekenis van radioactiviteit

Na de ramp in Tsjernobyl begonnen veel mensen serieus te praten over de inperking van programma's voor de ontwikkeling van kerncentrales. Maar in alledaagse termen brengt radioactiviteit grote voordelen voor de mensheid met zich mee. De studie van de mogelijkheden van de praktische toepassing ervan is de wetenschap van de radiografie. Zo wordt radioactief fosfor bij een patiënt geïnjecteerd om een ​​compleet beeld te krijgen van botbreuken. Kernenergie dient ook om warmte en elektriciteit op te wekken. Misschien wachten we in de toekomst op nieuwe ontdekkingen in dit verbazingwekkende wetenschapsgebied.