Starp visiem periodiskās tabulas elementiem ievērojama daļa pieder tiem, par kuriem lielākā daļa cilvēku runā ar bailēm. Kā gan citādi? Galu galā tie ir radioaktīvi, kas nozīmē tiešus draudus cilvēka veselībai.
Mēģināsim precīzi noskaidrot, kuri elementi ir bīstami un kādi tie ir, kā arī noskaidrosim, kāda ir to kaitīgā ietekme uz cilvēka organismu.
Radioaktīvo elementu grupas vispārīgā koncepcija
Šajā grupā ietilpst metāli. To ir ļoti daudz, tie atrodas periodiskajā sistēmā uzreiz aiz svina un līdz pašai pēdējai šūnai. Galvenais kritērijs, pēc kura pieņemts vienu vai otru elementu attiecināt uz radioaktīvo grupu, ir tā spēja nodrošināt noteiktu pussabrukšanas periodu.
Citiem vārdiem sakot, radioaktīvā sabrukšana ir metāla kodola pārvēršanās par citu, bērnu, ko pavada noteikta veida starojuma emisija. Tajā pašā laikā daži elementi tiek pārveidoti par citiem.
Radioaktīvs metāls ir metāls, kurā vismaz viens izotops ir radioaktīvs. Pat ja visas šķirnesbūs seši, un tajā pašā laikā tikai viens no tiem būs šīs īpašības nesējs, viss elements tiks uzskatīts par radioaktīvu.
Starojuma veidi
Galvenie metālu izstarotā starojuma veidi sabrukšanas laikā ir:
- alfa daļiņas;
- beta daļiņas vai neitrīno sabrukšana;
- izomēru pāreja (gamma stari).
Šādu elementu pastāvēšanai ir divas iespējas. Pirmais ir dabisks, tas ir, kad radioaktīvs metāls rodas dabā un visvienkāršākajā veidā, ārējo spēku ietekmē, laika gaitā tas tiek pārveidots citās formās (parāda savu radioaktivitāti un sadalās).
Otrā grupa ir zinātnieku mākslīgi radīti metāli, kas spēj ātri sabrukt un spēcīgi izdalīt lielu daudzumu starojuma. Tas tiek darīts, lai izmantotu noteiktās darbības jomās. Iekārtas, kurās kodolreakcijas rodas, pārveidojot vienu elementu citā, sauc par sinhrofazotroniem.
Atšķirība starp abām norādītajām pussabrukšanas metodēm ir acīmredzama: abos gadījumos tas ir spontāns, tomēr tikai mākslīgi iegūti metāli destrukturizācijas procesā dod tieši kodolreakcijas.
Līdzīgu atomu pamatapzīmējums
Tā kā lielākajai daļai elementu ir tikai viens vai divi radioaktīvi izotopi, apzīmējumos ir ierasts norādīt konkrētu veidu, nevis visu elementu kopumā. Piemēram, svins ir tikai viela. Ja ņemam vērā, ka tas ir radioaktīvs metāls, tadjāsauc, piemēram, "lead-207".
Attiecīgo daļiņu pussabrukšanas periodi var ievērojami atšķirties. Ir izotopi, kas pastāv tikai 0,032 sekundes. Bet līdzvērtīgi tiem ir arī tie, kas miljoniem gadu sairst zemes iekšienē.
Radioaktīvo metālu saraksts
Pilns visu apskatāmajai grupai piederošo elementu saraksts var būt diezgan iespaidīgs, jo kopumā tajā ir iekļauti aptuveni 80 metāli. Pirmkārt, tie ir visi, kas atrodas periodiskajā sistēmā aiz svina, ieskaitot lantanīdu un aktinīdu grupu. Tas ir, bismuts, polonijs, astatīns, radons, francijs, rādijs, ruterfordijs un tā tālāk ar sērijas numuriem.
Virs norādītās robežas ir daudz pārstāvju, no kuriem katram ir arī izotopi. Tomēr daži no tiem var būt tikai radioaktīvi. Tāpēc ir svarīgi, kādas šķirnes ir ķīmiskajam elementam. Radioaktīvs metāls vai drīzāk viena no tā izotopu šķirnēm ir atrodama gandrīz katrā tabulas pārstāvē. Piemēram, tiem ir:
- kalcijs;
- selēns;
- hafnium;
- volframs;
- osmium;
- bismuts;
- indium;
- kālijs;
- rubidium;
- cirkonijs;
- europium;
- radium un citi.
Tādējādi ir acīmredzams, ka ir ļoti daudz elementu, kuriem piemīt radioaktivitātes īpašības – lielais vairums. Dažas no tām ir drošas pārāk ilga pussabrukšanas perioda dēļ un ir sastopamas dabā, bet citas ir mākslīgi radītas cilvēka radītas.dažādām zinātnes un tehnikas vajadzībām un ir ārkārtīgi bīstams cilvēka ķermenim.
Rādija raksturojums
Elementa nosaukumu devuši tā atklājēji - Kirī dzīvesbiedri Pjērs un Marija. Tieši šie cilvēki pirmie atklāja, ka viens no šī metāla izotopiem - rādijs-226 - ir visstabilākā forma, kurai piemīt radioaktivitātes īpašās īpašības. Tas notika 1898. gadā, un līdzīga parādība kļuva zināma tikai. Ķīmiķu dzīvesbiedri tikko sāka to detalizēti izpētīt.
Vārda etimoloģija sakņojas franču valodā, kurā tas izklausās kā rādijs. Kopumā ir zināmas 14 šī elementa izotopu modifikācijas. Bet visstabilākās formas ar masu skaitļiem ir:
- 220;
- 223;
- 224;
- 226;
- 228.
Formai 226 ir izteikta radioaktivitāte. Rādijs pats par sevi ir ķīmiskais elements ar numuru 88. Atommasa [226]. Cik vienkārša matērija spēj pastāvēt. Tas ir sudrabaini b alts radioaktīvs metāls ar kušanas temperatūru aptuveni 6700C.
No ķīmiskā viedokļa tas uzrāda diezgan augstu aktivitātes pakāpi un spēj reaģēt ar:
- ūdens;
- organiskās skābes, veidojot stabilus kompleksus;
- skābekli veidojošs oksīds.
Rekvizīti un lietojumprogrammas
Arī rādijs ir ķīmisks elements, kas veido sāļu virkni. Ir zināmi tā nitrīdi, hlorīdi, sulfāti, nitrāti, karbonāti, fosfāti, hromāti. Ir arī dubultsāļi ar volframu unberilijs.
Faktu, ka rādijs-226 var būt bīstams veselībai, tā atklājējs Pjērs Kirī uzreiz neatzina. Tomēr viņam izdevās to pārliecināties, veicot eksperimentu: dienu viņš staigāja ar mēģeni ar metālu, kas bija piesiets pie rokas pleca. Saskares vietā ar ādu parādījās nedzīstoša čūla, no kuras zinātnieks nevarēja atbrīvoties vairāk nekā divus mēnešus. Laulātie neatteicās no eksperimentiem par radioaktivitātes fenomenu, un tāpēc abi nomira no lielas starojuma devas.
Papildus tam, ka tas ir negatīvs, ir vairākas jomas, kurās tiek izmantots un izdevīgs rādijs-226:
- Okeāna ūdens līmeņa maiņas indikators.
- Izmanto, lai noteiktu urāna daudzumu klintī.
- Iekļauts apgaismojuma maisījumos.
- Izmanto medicīnā ārstniecisko radona vannu veidošanai.
- Izmanto elektrisko lādiņu noņemšanai.
- Ar tās palīdzību tiek veikta lējumu defektu noteikšana un detaļu šuvju metināšana.
Plutonijs un tā izotopi
Šo elementu XX gadsimta četrdesmitajos gados atklāja amerikāņu zinātnieki. Vispirms to izolēja no urāna rūdas, kurā tā veidojās no neptūnija. Pēdējais ir urāna kodola sabrukšanas rezultāts. Tas nozīmē, ka tās visas ir cieši saistītas ar kopīgām radioaktīvām pārvērtībām.
Šī metāla ir vairāki stabili izotopi. Tomēr visizplatītākā un praktiski svarīgākā šķirne ir plutonijs-239. Zināmas ķīmiskās reakcijasmetāls c:
- skābeklis,
- skābes;
- ūdens;
- sārms;
- halogēni.
Fizikālo īpašību ziņā plutonijs-239 ir trausls metāls ar kušanas temperatūru 6400C. Galvenās organisma ietekmēšanas metodes ir onkoloģisko slimību pakāpeniska veidošanās, uzkrāšanās kaulos un to destrukcijas izraisīšana, plaušu slimības.
Lietošanas joma galvenokārt ir kodolrūpniecība. Zināms, ka viena grama plutonija-239 sabrukšanas laikā izdalās tāds siltuma daudzums, kas pielīdzināms 4 tonnām sadedzinātu ogļu. Tāpēc šāda veida metālus tik plaši izmanto reakcijās. Kodolplutonijs ir enerģijas avots kodolreaktoros un kodoltermiskajās bumbās. To izmanto arī elektroenerģijas akumulatoru akumulatoru ražošanā, kuru kalpošanas laiks var sasniegt piecus gadus.
Urāns ir starojuma avots
Šo elementu 1789. gadā atklāja vācu ķīmiķis Klaprots. Taču izpētīt tās īpašības un iemācīties tās pielietot praksē cilvēkiem izdevās tikai 20. gadsimtā. Galvenā atšķirīgā iezīme ir tāda, ka radioaktīvais urāns dabiskās sabrukšanas laikā spēj veidot kodolus:
- lead-206;
- krypton;
- plutonijs-239;
- lead-207;
- xenon.
Dabā šis metāls ir gaiši pelēkā krāsā, tā kušanas temperatūra pārsniedz 11000C. Atrodas minerālos:
- Urāna vizla.
- Uraninīts.
- Nasturan.
- Autentifikācija.
- Tyuyanmunit.
Ir zināmi trīs stabili dabiskie izotopi un 11 mākslīgi sintezēti izotopi, kuru masas skaitļi ir no 227 līdz 240.
Rūpniecībā plaši izmanto radioaktīvo urānu, kas, atbrīvojoties enerģijai, spēj ātri sadalīties. Tātad tiek izmantots:
- ģeoķīmijā;
- ieguve;
- kodolreaktori;
- kodolieroču ražošanā.
Ietekme uz cilvēka organismu ne ar ko neatšķiras no iepriekš aplūkotajiem metāliem – uzkrāšanās rada palielinātu starojuma devu un vēža audzēju rašanos.
Transurāna elementi
Periodiskajā tabulā svarīgākie metāli aiz urāna ir tie, kas atklāti nesen. Burtiski 2004. gadā tika publicēti avoti, kas apstiprināja periodiskās sistēmas 115. elementa dzimšanu.
Tie kļuva par radioaktīvāko metālu no visiem mūsdienās zināmajiem - ununpentium (Uup). Tā īpašības ir palikušas neizpētītas līdz šim, jo pussabrukšanas periods ir 0,032 sekundes! Šādos apstākļos vienkārši nav iespējams apsvērt un atklāt struktūras detaļas un izpausmes pazīmes.
Tomēr tā radioaktivitāte ir daudzkārt lielāka par otrā elementa rādītājiem pēc šīs īpašības - plutonija. Tomēr praksē tiek izmantots nevis ununpencijs, bet gan tā "lēnākie" biedri tabulā - urāns, plutonijs, neptūnijs, polonijs un citi.
Cits elements - unbibijs - teorētiski pastāv, bet lai to pierādītupraktiski zinātnieki no dažādām valstīm nevar kopš 1974. gada. Pēdējais mēģinājums tika veikts 2005. gadā, taču ķīmiķu vispārējā padome to neapstiprināja.
Torijs
To 19. gadsimtā atklāja Bērzeliuss un nosauca skandināvu dieva Tora vārdā. Tas ir vāji radioaktīvs metāls. Pieciem no tā 11 izotopiem ir šī funkcija.
Galvenais pielietojums kodolenerģētikā nav balstīts uz spēju sabrukšanas laikā emitēt milzīgu siltumenerģijas daudzumu. Īpatnība ir tāda, ka torija kodoli spēj uztvert neitronus un pārvērsties par urānu-238 un plutoniju-239, kas jau nonāk tieši kodolreakcijās. Tāpēc toriju var attiecināt arī uz to metālu grupu, kuru mēs apsveram.
Polonijs
Sudrabb alts radioaktīvais metāla numurs 84 periodiskajā sistēmā. To atklāja tie paši dedzīgi radioaktivitātes un visa ar to saistītā pētnieki, dzīvesbiedri Marī un Pjērs Kirī 1898. gadā. Šīs vielas galvenā iezīme ir tā, ka tā brīvi pastāv apmēram 138,5 dienas. Tas ir, šis ir šī metāla pussabrukšanas periods.
Tas ir sastopams dabā kā daļa no urāna un citām rūdām. To izmanto kā enerģijas avotu un diezgan spēcīgu. Tas ir stratēģisks metāls, jo to izmanto kodolieroču ražošanai. Daudzums ir stingri ierobežots, un to kontrolē katra valsts.
Izmanto arī gaisa jonizācijai, novēršot statisko elektrību telpā, telpas ražošanāsildītāji un citi līdzīgi priekšmeti.
Ietekme uz cilvēka ķermeni
Visiem radioaktīvajiem metāliem ir spēja iekļūt cilvēka ādā un uzkrāties ķermeņa iekšienē. Tie ļoti vāji izdalās ar atkritumiem, tie neizdalās ar sviedriem vispār.
Ar laiku tie sāk ietekmēt elpošanas, asinsrites, nervu sistēmas, izraisot tajās neatgriezeniskas izmaiņas. Tie ietekmē šūnas, izraisot to nepareizu darbību. Rezultātā veidojas ļaundabīgi audzēji, rodas onkoloģiskās saslimšanas.
Tāpēc katrs radioaktīvais metāls ir liels apdraudējums cilvēkiem, īpaši, ja runājam par tiem tīrā veidā. Neaiztieciet tos ar neaizsargātām rokām un neatrodieties ar tām telpās bez īpašiem aizsarglīdzekļiem.
