Радіоактивний метал і його властивості. Який радіоактивний метал

Серед всіх елементів періодичної системи значна частина належить таким, про які більшість людей говорять зі страхом. А як же інакше? Адже вони є радіоактивними, а це означає пряму загрозу здоров`ю людей.

Спробуємо розібратися, які ж саме елементи є небезпечними, і що вони собою являють, а також з`ясуємо, в чому полягає їх шкідлива дія на організм людини.

Загальне поняття про групу радіоактивних елементів

До цієї групи входять метали. Їх досить багато, розташовуються вони в періодичній системі відразу після свинцю і до самої останньої клітинки. Головний критерій, за яким прийнято відносити той чи інший елемент до групи радіоактивних, - це його здатність володіти певним періодом напіврозпаду.

Іншими словами, радіоактивний розпад - це перетворення ядра металу в інше, дочірнє, яке супроводжується випусканням випромінювання певного виду. При цьому відбуваються перетворення одних елементів в інші.

Радіоактивний метал - це той, у якого хоча б один ізотоп є таким. Навіть якщо всього різновидів буде шість, і при цьому лише одна з них буде носієм даної властивості, весь елемент стане вважатися радіоактивним.

Види випромінювань

Основними варіантами випромінювання, яке випускається металами при розпаді, є:

• альфа-частки;
• бета-частинки або нейтринний распад;
• ізомерний перехід (гамма-промені).

Є два варіанти існування подібних елементів. Перший - це природний, тобто коли радіоактивний метал зустрічається в природі і найпростішим шляхом під впливом зовнішніх сил з плином часу перетворюється в інші форми (проявляє свою радіоактивність і розпадається).

Друга група - це штучно створені вченими метали, здатні до швидкого розпаду і потужному виділенню великої кількості радіаційного випромінювання. Робиться це для використання у визначених сферах діяльності. Установки, в яких виробляються ядерні реакції по перетворенням одних елементів в інші, називаються синхрофазотрон.

Різниця між двома позначеними способами напіврозпаду очевидна: в обох випадках він мимовільний, однак лише штучно отримані метали дають саме ядерні реакції в процесі деструктуризации.

Основи позначення подібних атомів

Так як у більшої частини елементів лише один або два ізотопи є радіоактивними, прийнято вказувати конкретний вид при позначеннях, а не весь елемент в цілому. Наприклад, свинець - це просто речовина. Якщо ж брати до уваги, що він - радіоактивний метал, то слід називати його, наприклад, "свинець-207".

Періоди напіврозпаду розглянутих частинок можуть сильно варіюватися. Є ізотопи, які існують лише 0,032 секунди. Але нарівні з ними зустрічаються і ті, що розпадаються мільйони років в земних надрах.

Радіоактивні метали: список

Повний перелік всіх належних до даної групи елементів може бути досить значним, адже всього до неї належать близько 80 металів. В першу чергу це все, що стоять у періодичній системі після свинцю, включаючи групу лантаноїдів і актиноїдів. Тобто вісмут, полоній, астат, радон, францій, радій, резерфордій і так далі по порядковим номерам.

Вище означеної межі розташовується безліч представників, кожен з яких також має ізотопи. При цьому деякі з них можуть бути як раз радіоактивними. Тому важливо, які різновиди має хімічний елемент. Радіоактивний метал, точніше одна з його ізотопних різновидів, є практично у кожного представника таблиці. Наприклад, їх мають:

• кальцій;
• селен;
• гафній;
• вольфрам;
• осмій;
• вісмут;
• індій;
• калій;
• рубідій;
• цірконій;
• европій;
• радій та інші.

Таким чином, очевидно, що елементів, що виявляють властивості радіоактивності, дуже багато - переважна більшість. Частина з них безпечна через занадто довгого періоду напіврозпаду і міститься в природі, інша ж створена штучно людиною для різних потреб в науці і техніці і є вкрай небезпечною для організму людей.

Характеристика радію

Назва елементу дано його першовідкривачами - подружжям Кюрі, П`єром і Марією. Саме ці люди вперше виявили, що один з ізотопів цього металу - радій-226 - це найбільш стійка форма, що володіє особливими властивостями радіоактивності. Це сталося в 1898 році, і про подібне явище тільки стало відомо. Докладним його вивченням якраз і зайнялися подружжя хіміки.

Етимологія слова бере коріння з французької мови, на якому воно звучить як radium. Всього відомо 14 ізотопних модифікацій даного елемента. Але найбільш стійкі форми з масовими числами:

• 220;
• 223;
• 224;
• 226;
• 228.

Яскраво вираженою радіоактивністю володіє форма 226. Сам по собі радій - хімічний елемент під номером 88. Атомна маса [226]. Як проста речовина здатна до існування. Являє собою сріблясто-білий радіоактивний метал з температурою плавлення близько 670⁰С.

З хімічної точки зору проявляє досить високу ступінь активності і здатний реагувати з:

• водою;
• органічними кислотами, формуючи стійкі комплекси;
• киснем, утворюючи оксид.

Властивості і застосування

Також радій - хімічний елемент, який формує ряд солей. Відомі його нітриди, хлориди, сульфати, нітрати, карбонати, фосфати, хромати. Також є подвійні солі з вольфрамом і берилієм.

Те, що радій-226 може бути небезпечний для здоров`я, його першовідкривач П`єр Кюрі дізнався не відразу. Однак зумів переконатися в цьому, коли провів експеримент: добу він ходив з прив`язаною до плечової частини руки колбою з металом. На місці контакту зі шкірою з`явилася незагойна виразка, позбутися якої вчений не міг більше двох місяців. Від своїх експериментів над явищем радіоактивності подружжя не відмовилися, тому й померли обоє від великої дози опромінення.

Крім від`ємного значення, існує і ряд областей, в яких радій-226 знаходить застосування і приносить користь:

1. Індикатор зміщення рівня океанських вод.
2. Використовується для визначення кількості урану в породі.
3. Входить до складу освітлювальних сумішей.
4. У медицині використовується для формування лікувальних радонових ванн.
5. Застосовують з метою зняття електричних зарядів.
6. З його допомогою проводиться дефектоскопія лиття та зварюються шви деталей.

Плутоній і його ізотопи

Даний елемент був відкритий в сорокових роках XX століття американськими вченими. Вперше його виділили з уранової руди, в якій він сформувався з нептунію. Останній при цьому - результат розпаду уранового ядра. Тобто всі вони між собою тісно взаємопов`язані загальними радіоактивними перетвореннями.

Існує кілька стійких ізотопів даного металу. Однак найбільш поширеною і важливою практично різновидом є плутоній-239. Відомі хімічні реакції даного металу з:

• киснем,
• кіслотамі;
• водою;
• щелочамі;
• галогенами.

За своїми фізичними властивостями плутоній-239 є крихким металом з температурою плавлення 640⁰С. Основні способи впливу на організм - це поступове формування онкологічних захворювань, накопичення в кістках і викликання їх руйнування, захворювання легенів.

Область використання - в основному ядерна промисловість. Відомо, що при розпаді одного грама плутонію-239 виділяється така кількість теплоти, що порівнянно з 4-ма тоннами згорілого вугілля. Саме тому цей вид металу знаходить таке широке застосування в реакціях. Ядерний плутоній - джерело енергії в атомних реакторах і термоядерних бомбах. Він же використовується при виготовленні електричних акумуляторів енергії, термін служби яких може досягати п`яти років.

Уран - джерело радіації

Даний елемент був відкритий в 1789 році хіміком з Німеччини Клапротом. Однак досліджувати його властивості і навчитися застосовувати їх на практиці люди зуміли лише в XX столітті. Основна відмітна особливість в тому, що радіоактивний уран здатний при природному розпаді утворювати ядра:

• свинцю-206;
• кріптона;
• плутонію-239;
• свинцю-207;
• ксенону.

У природі цей метал світло-сірого кольору, має температуру плавлення понад 1100⁰С. Зустрічається в складі мінералів:

1. Уранові слюдки.
2. Уранініт.
3. Настуран.
4. Отене.
5. Тюянмуніт.

Відомі три стабільних природних ізотопу і 11 штучно синтезованих, з масовими числами від 227 до 240.

У промисловості широко використовується радіоактивний уран, здатний швидко розкладатися з вивільненням енергії. Так, його використовують:

• в геохіміі;
• гірському справі;
• ядерних реакторах;
• при виготовленні ядерної зброї.

Вплив на організм людини нічим не відрізняється від попередніх розглянутих металів - накопичення призводить до підвищеної дозі опромінення і виникненню ракових пухлин.

Трансуранові елементи

Найголовнішими з металів, що стоять слідом за ураном в періодичній системі, є ті, що були відкриті зовсім недавно. Буквально в 2004 році в світ вийшли джерела, що підтверджують народження на світ 115 елемента періодичної системи.

Ним став самий радіоактивний метал з усіх відомих на сьогоднішній день - Унунпентій (Uup). Його властивості залишаються не вивченими досі, адже період напіврозпаду становить 0,032 секунди! Розглянути і виявити подробиці будови і притаманні особливості при таких умовах просто неможливо.

Однак його радіоактивність у багато разів перевершує показники другого за даній властивості елемента - плутонію. Проте використовується на практиці не Унунпентій, а більш "повільні" його товариші по таблиці - уран, плутоній, нептуний, полоній та інші.

Ще один елемент - унбібій - теоретично існує, проте довести це практично вчені різних країн не можуть з 1974 року. Остання спроба була здійснена в 2005 році, проте виявилася не підтвердженою загальним радою вчених-хіміків.

Торій

Був відкритий ще в XIX столітті Берцелиусом і названий на честь скандинавського бога Тора. Є слаборадіоактивних металом. Такий особливістю мають п`ять з його 11-ти ізотопів.

Основне застосування в ядерній енергетиці засноване не на здатності випускати величезну кількість теплової енергії при розпаді. Особливість в тому, що ядра торію здатні захоплювати нейтрони і перетворюватися на уран-238 і плутоній-239, які вже і вступають безпосередньо в ядерні реакції. Тому і торій можна віднести до групи розглянутих нами металів.

Полоній

Сріблясто-білий радіоактивний метал під номером 84 в періодичній системі. Відкритий був все тими ж затятими дослідниками радіоактивності і всього, що з нею пов`язано, подружжям Марією і П`єром Кюрі в 1898 році. Головна особливість цієї речовини в тому, що воно вільно існує близько 138,5 днів. Тобто такий період напіврозпаду даного металу.

У природі зустрічається у складі уранових та інших руд. Використовується як джерело енергії, причому досить потужною. Є стратегічним металом, так як застосовується для виготовлення ядерної зброї. Кількість суворо обмежена і знаходиться під контролем кожної держави.

Також використовується для іонізації повітря, усунення статичної електрики в приміщенні, при виготовленні космічних обігрівачів та інших схожих предметів.

Вплив на організм людини

Всі радіоактивні метали мають здатність проникати крізь шкіру людини і накопичуватися всередині організму. Вони дуже погано виводяться з продуктами життєдіяльності, взагалі не виводяться з потом.

З часом починають вражати дихальну, кровоносну, нервову системи, викликаючи в них необоротні зміни. Впливають на клітини, примушуючи їх функціонувати неправильно. В результаті відбувається утворення злоякісних пухлин, виникають онкологічні захворювання.

Тому кожен радіоактивний метал - велика небезпека для людини, особливо якщо говорити про них в чистому вигляді. Не можна чіпати їх незахищеними руками і перебувати в приміщенні разом з ними без спеціальних захисних пристосувань.