Радиоактивные металлы — это металлы, которые самопроизвольно излучают поток элементарных частиц во внешнюю среду. Этот процесс называют альфа(α), бета(β), гамма(γ) излучением или просто радиоактивным излучением .
Все радиоактивные металлы со временем распадаются и превращаются в стабильные элементы (иногда проходя целую цепочку превращений). У разных элементов радиоактивный распад может длиться от нескольких миллисекунд до нескольких тысяч лет.
Рядом с названием радиоактивного элемента часто указывается массовое число его изотопа . Например, Технеций-91 или 91 Tc . Разные изотопы одного и того же элемента как правило имеют общие физические свойства и различаются лишь длительностью радиоактивного распада.
Список радиоактивных металлов
Радиоактивные элементы делятся на естественные (существующие в природе) и искусственные (получаемые в результате лабораторного синтеза). Естественных радиоактивных металлов не много — это полоний, радий, актиний, торий, протактиний и уран. Их наиболее стабильные изотопы встречаются в природе, чаще в виде руды. Все остальные металлы из списка созданы человеком.
Самый радиоактивный металл
Самый радиоактивный металл на данный момент — ливерморий . Его изотоп Ливерморий-293 распадается всего за 61 милисекунду. Впервые этот изотоп был получен в Дубне, в 2000 году.
Другой очень радиоактивный металл — унунпентий . Изотоп унунпентий-289 имеет чуть больший период распада (87 милисекунд).
Из более-менее стабильных, практически применяемых веществ, самым радиоактивным металлом считается полоний (изотоп полоний-210 ). Это серебристый белый радиоактивный металл. Хотя его период полураспада достигает 100 и более дней, даже один грамм этого вещества раскаляется до 500°C, а излучение может мгновенно убить человека.
Что такое радиация
Всем известно, что радиация очень опасна и лучше держаться подальше от радиоактивного излучения. С этим трудно поспорить, хотя в реальности мы постоянно подвержены влиянию радиации, где бы не находились. В земле залегает довольно большое количество радиоактивной руды , а из космоса на Землю постоянно прилетают заряженные частицы .
Кратко говоря, радиация это самопроизвольное испускание элементарных частиц. От атомов радиоактивного вещества отделяются протоны и нейтроны, «улетая» во внешнюю среду. Ядро атома при этом постепенно изменяется, превращаясь в другой химический элемент. Когда все нестабильные частицы отделяются от ядра, атом перестает быть радиоактивным. Например, торий-232 в конце своего радиоактивного распада превращается в стабильный свинец .
Наука выделяет 3 основных вида радиоактивного излучения
Альфа излучение (α) — поток альфа-частиц, положительно заряженных. Они сравнительно большие по размеру и плохо проходят даже через одежду или бумагу.
Бета излучение (β) — поток бета-частиц, негативно заряженных. Они довольно малы, легко проходят через одежду и проникают внутрь клеток кожи, что наносит большой вред здоровью. Но бета-частицы не проходят через плотные материалы, такие как алюминий.
Гамма излучение (γ) — это высокочастотная электромагнитная радиация. Гамма-лучи не имеют заряда, но содержат очень много энергии. Скопление гамма-частиц излучает яркое свечение. Гамма-частицы проходят даже через плотные материалы, что делает их очень опасными для живых существ. Их останавливают только самые плотные материалы, например, свинец.
Все эти виды излучения так или иначе присутствуют в любой точке планеты. Они не представляют опасности в малых дозах, но при высокой концентрации могут причинить очень серьезный ущерб.
Изучение радиоактивных элементов
Первооткрывателем радиоактивности является Вильгельм Рентген . В 1895 году этот Прусский физик впервые наблюдал радиоактивное излучение. На основе этого открытия был создан знаменитый медицинский прибор, названый в честь ученого.
В 1896 г изучение радиоактивности продолжил Анри Беккерель , он экспериментировал с солями урана.
В 1898 г Пьер Кюри в чистом виде получил первый радиоактивный металл — Радий. Кюри хоть и открыл первый радиоактивный элемент, однако, не успел толком его изучить. И выдающиеся свойства радия привели к быстрой гибели ученого, который беспечно носил свое «детище» в нагрудном кармане. Великое открытие отомстило своему первооткрывателю — Кюри умер в возрасте 47 лет от мощной дозы радиоактивного облучения.
В 1934 г был впервые синтезирован искусственный радиоактивный изотоп.
Сейчас изучением радиоактивности занимаются множество ученых и организаций.
Добыча и синтез
Даже естественные радиоактивные металлы не встречаются в природе в чистом виде. Их синтезируют из урановой руды. Процесс получения чистого металла чрезвычайно трудоемок. Состоит он из нескольких стадий:
- концентрирование (дробление и выделение осадка с ураном в воде);
- выщелачивание — то есть, перевод уранового осадка в раствор;
- выделение чистого урана из полученного раствора;
- перевод урана в твердое состояние.
Синтез искусственных радиоактивных элементов и их изотопов проходит в специальных лабораториях, в которых создаются условия для работы с подобными веществами.
Практическое применение
Чаще всего, радиоактивные металлы используют для выработки энергии.
Ядерные реакторы — это устройства, использующие уран для нагревания воды и создания потока пара, который вращает турбину, с помощью чего вырабатывается электричество.
Вообще, сфера применения радиоактивных элементов довольно широка. Они используются для изучения живых организмов, диагностирования и лечения болезней, выработки энергии и для мониторинга промышленных процессов. Радиоактивные металлы являются основой для создания ядерного оружия — самого разрушительного оружия на планете.
Радий
◁ Ра́диевый, -ая, -ое. Р-ая руда.
(лат. Radium), Ra, химический элемент II группы периодической системы, относится к щёлочно-земельным металлам. Радиоактивен; наиболее устойчивый изотоп 226 Ra (период полураспада 1600 лет). Название от лат. radius — луч. Серебристо-белый блестящий металл; плотность 5,5-6,0 г/см 3 , t пл 969°C. Химически очень активен. В природе встречается в урановых рудах. Исторически первый элемент, радиоактивные свойства которого нашли практическое применение в медицине и технике. Изотоп 226 Ra в смеси с бериллием идёт на приготовление простейших лабораторных источников нейтронов.
РА́ДИЙ (лат. Radium), Rа (читается «радий»), радиоактивный химический элемент, атомный номер 88. Стабильных нуклидов не имеет. Расположен во IIA группе, в 7 периоде периодической системы. Относится щелочноземельным элементам. Электронная конфигурация внешнего слоя атома 7s 2 . В соединениях проявляет степень окисления +2 (валентность II). Радиус нейтрального атома 0,235 нм, радиус иона Rа 2+ 0,162 нм (координационное число 6). Энергии последовательной ионизации нейтрального атома соответствуют 5,279, 10,147 и 34,3 эВ. Электроотрицательность по Полингу (см. ПОЛИНГ Лайнус) 0,97. История открытия Радий (как и полоний (см. ПОЛОНИЙ) ) был открыт в конце 19 века во Франции А. Беккерелем (см. БЕККЕРЕЛЬ Антуан Анри) и супругами П. и М. Кюри (см. КЮРИ Пьер) . Название «радий» связано с излучением ядер атомов Ra (от латинского radius — луч). Титаническая работа супругов Кюри по извлечению радия, по получению первых миллиграмм чистого хлорида этого элемента RaCl 2 стала символом подвижнической работы ученых-исследователей. За работы по изучению радиоактивности супруги Кюри в 1903 получили Нобелевскую премию по физике, а М. Кюри в 1911 — Нобелевскую премию по химии. В России первый препарат радия был получен в 1921 В. Г. Хлопиным (см. ХЛОПИН Виталий Григорьевич) и И. Я. Башиловым. (см. БАШИЛОВ Иван Яковлевич) Нахождение в природе Содержание в земной коре 1·10 −10 % по массе. Радионуклиды Ra входят в состав природных радиоактивных рядов урана-238, урана-235 и тория-232. Наиболее устойчивый радионуклид радия a-радиоактивный 226 Ra, с периодом полураспадаТ 1/2 = 1620 лет. В 1 т урана (см. УРАН (химический элемент)) в урановых рудах содержится около 0,34 г радия. В ничтожных концентрациях присутствует в природных водах. Получение Радий выделяют из отходов переработки урановых руд осаждением, дробной кристаллизациией и ионным обменом (см. ИОННЫЙ ОБМЕН) . Металлический радий получают электролизом раствора RaCl 2 с использованием ртутного катода или восстановлением оксида радия RaO металлическималюминием. (см. АЛЮМИНИЙ) Физические и химические свойства Радий — серебристо-белый металл, светится в темноте. Кристаллическая решетка металлического радия кубическая объемноцентрированная, параметр а = 0,5148 нм. Температура плавления 969°C, температура кипения 1507°C, плотность 5,5-6,0 кг/дм 3 . Ядра Ra-226 испускают альфа-частицы с энергией 4,777МэВ и гамма-кванты с энергией 0,188 МэВ. За счет радиоактивного распада ядер Ra-226 и дочерних продуктов распада 1 г Ra выделяет 550 Дж/ч теплоты. Радиоактивность 1 г Ra составляет около 3,7·10 10 распадов в 1 с (3,7·10 10 беккерелей). При радиоактивном распаде Ra-226 превращается в радон-222. За 1 сутки из 1 г Ra-2216 образуется около 1 мм 3 Rn. По химическим свойствам похож на барий (см. БАРИЙ) , но более активен. На воздухе покрывается пленкой, состоящей из оксида, гидроксида, карбоната и нитрида радия. Бурно реагирует с водой, образуя сильное основание Ra(OH) 2: Ra + 2H 2 O = Ra(OH) 2 + H 2 Оксид радия RaO — типичный основный оксид. При сгорании его на воздухе или в кислороде (см. КИСЛОРОД) образуется смесь оксида RaO и пероксида RaO 2 . Большинство солей радия бесцветны, но при разложении под действием собственного излучения они приобретают желтую или коричневую окраску. Синтезированы сульфид RaS, нитрид Ra 3 N 2 , гидрид RaH 2 , карбид RaC 2. . Хлорид RaCl 2 , бромид RaBr 2 и иодид RaI 2 , нитрат Ra(NO 3) 2 . хорошо растворимые соли. Плохо растворимы сульфат RaSO 4 , карбонат RaСО 3 и фторид RaF 2 . По сравнению с другими щелочноземельными металлами радий (ион Ra 2+) обладает более слабой склонностью к комплексообразованию. Применение Соли радия используются в медицине как источник радона (см. РАДОН) для приготовления радоновых ванн. Содержание в организме Радий сильно токсичен. Около 80% поступившего в организм радия накапливается в костной ткани. Большие концентрации радия вызывают остеопороз, самопроизвольные переломы и опухоли. Особенности работы В России отработанные препараты радия сдаются службе по приему радиоактивных отходов (НПО «Радон»). Допустимая концентрация в атмосферном воздухе составляет для разных нуклидов радия от 10 −4 до 10 −5 Бк/л, в воде — от 2 до 13 Бк/л.