در میان تمام عناصر جدول تناوبی، بخش قابل توجهی متعلق به آنهایی است که بیشتر مردم با ترس درباره آنها صحبت می کنند. دیگر چگونه؟ به هر حال، آنها رادیواکتیو هستند، که به معنای تهدید مستقیم برای سلامت انسان است.
بیایید سعی کنیم بفهمیم دقیقاً چه عناصری خطرناک هستند و چه هستند و همچنین دریابیم که تأثیر مضر آنها بر بدن انسان چیست.
مفهوم کلی گروهی از عناصر رادیواکتیو
این گروه شامل فلزات می شود. تعداد زیادی از آنها وجود دارد، آنها بلافاصله پس از سرب و تا آخرین سلول در سیستم تناوبی قرار دارند. معیار اصلی که با آن مرسوم است یک عنصر را به گروه رادیواکتیو نسبت دهیم، توانایی آن برای داشتن نیمه عمر مشخص است.
به عبارت دیگر، واپاشی رادیواکتیو تبدیل یک هسته فلزی به یک هسته دیگر، کودک است که با انتشار تشعشعی از نوع خاصی همراه است. در همان زمان، برخی از عناصر به عناصر دیگر تبدیل می شوند.
فلز رادیواکتیو فلزی است که حداقل یک ایزوتوپ در آن رادیواکتیو باشد. حتی اگر همه انواعشش عدد وجود خواهد داشت و در عین حال تنها یکی از آنها حامل این ویژگی خواهد بود، کل عنصر رادیواکتیو در نظر گرفته می شود.
انواع تابش
انواع اصلی تشعشعات ساطع شده از فلزات در هنگام فروپاشی عبارتند از:
- ذرات آلفا؛
- ذرات بتا یا فروپاشی نوترینو؛
- انتقال ایزومر (اشعه گاما).
دو گزینه برای وجود چنین عناصری وجود دارد. اولی طبیعی است، یعنی وقتی یک فلز رادیواکتیو در طبیعت رخ می دهد و به ساده ترین شکل، تحت تأثیر نیروهای خارجی، به مرور زمان به اشکال دیگر تبدیل می شود (رادیواکتیویته خود را نشان می دهد و تجزیه می شود).
گروه دوم فلزاتی هستند که به طور مصنوعی توسط دانشمندان ایجاد شده اند که قادر به تجزیه سریع و انتشار قدرتمند مقادیر زیادی تشعشع هستند. این برای استفاده در زمینه های خاصی از فعالیت انجام می شود. تأسیساتی که در آنها واکنش های هسته ای با تبدیل یک عنصر به عنصر دیگر ایجاد می شود، سنکروفازوترون نامیده می شود.
تفاوت بین دو روش مشخص شده نیمه عمر واضح است: در هر دو مورد خود به خود است، با این حال، فقط فلزاتی که به طور مصنوعی به دست می آیند دقیقاً واکنش های هسته ای را در فرآیند تخریب انجام می دهند.
نامگذاری پایه اتمهای مشابه
از آنجایی که بیشتر عناصر فقط یک یا دو ایزوتوپ رادیواکتیو دارند، مرسوم است که نوع خاصی را در نام‌گذاری‌ها نشان می‌دهند، نه کل عنصر را به عنوان یک کل. مثلاً سرب فقط یک ماده است. اگر در نظر بگیریم که یک فلز رادیواکتیو است، پسباید به عنوان مثال "lead-207" نامیده شود.
نیمه عمر ذرات مورد نظر می تواند بسیار متفاوت باشد. ایزوتوپ هایی وجود دارند که فقط برای 0.032 ثانیه وجود دارند. اما همتراز با آنها، مواردی وجود دارند که میلیون‌ها سال در روده‌های زمین پوسیده می‌شوند.
فهرست فلزات رادیواکتیو
فهرست کاملی از تمام عناصر متعلق به گروه مورد بررسی می تواند بسیار چشمگیر باشد، زیرا در مجموع شامل حدود 80 فلز است. اول از همه، اینها همه آنهایی هستند که پس از سرب در سیستم تناوبی قرار دارند، از جمله گروه لانتانیدها و اکتینیدها. یعنی بیسموت، پلونیوم، استاتین، رادون، فرانسیوم، رادیوم، روترفوردیوم و غیره در شماره سریال.
در بالای مرز مشخص شده نمایندگان زیادی وجود دارد که هر کدام ایزوتوپ هایی نیز دارند. با این حال، برخی از آنها ممکن است فقط رادیواکتیو باشند. بنابراین، مهم است که یک عنصر شیمیایی چه گونه هایی دارد. یک فلز رادیواکتیو، یا بهتر است بگوییم یکی از انواع ایزوتوپی آن، تقریباً در هر نماینده جدول یافت می شود. به عنوان مثال، آنها دارند:
- کلسیم؛
- سلنیوم;
- hafnium;
- تنگستن;
- اسمیوم;
- بیسموت؛
- ایندیوم؛
- پتاسیم؛
- روبیدیم؛
- زیرکونیوم؛
- europium;
- رادیوم و دیگران.
بنابراین، واضح است که عناصر زیادی وجود دارند که ویژگی های رادیواکتیویته را نشان می دهند - اکثریت قریب به اتفاق. برخی از آنها به دلیل نیمه عمر بیش از حد طولانی ایمن هستند و در طبیعت یافت می شوند، در حالی که برخی دیگر به طور مصنوعی توسط انسان ایجاد می شوند.برای نیازهای مختلف در علم و فناوری و به شدت برای بدن انسان خطرناک است.
ویژگی رادیوم
نام عنصر توسط کاشفان آن - همسران کوری، پیر و ماریا - داده شد. این افراد بودند که برای اولین بار کشف کردند که یکی از ایزوتوپ های این فلز - رادیوم 226 - پایدارترین شکل است که دارای خواص ویژه رادیواکتیویته است. این اتفاق در سال 1898 رخ داد و یک پدیده مشابه تنها شناخته شد. همسران شیمیدان ها فقط یک مطالعه دقیق در مورد آن انجام دادند.
ریشه‌شناسی این کلمه ریشه در زبان فرانسوی دارد که در آن شبیه رادیوم است. در مجموع 14 تغییر ایزوتوپی این عنصر شناخته شده است. اما پایدارترین اشکال با اعداد جرمی عبارتند از:
- 220;
- 223;
- 224;
- 226;
- 228.
شکل 226 دارای رادیواکتیویته مشخص است رادیوم خود یک عنصر شیمیایی با عدد 88 است. جرم اتمی [226]. ماده ساده چقدر قادر به وجود است. این یک فلز رادیواکتیو سفید مایل به نقره ای با نقطه ذوب حدود 6700C است.
از نقطه نظر شیمیایی، فعالیت نسبتاً بالایی از خود نشان می دهد و می تواند با: واکنش نشان دهد.
- آب;
- اسیدهای آلی، تشکیل کمپلکس های پایدار؛
- اکسید تشکیل دهنده اکسیژن.
خواص و برنامه های کاربردی
همچنین، رادیوم یک عنصر شیمیایی است که مجموعه ای از نمک ها را تشکیل می دهد. نیتریدها، کلریدها، سولفات‌ها، نیترات‌ها، کربنات‌ها، فسفات‌ها، کرومات‌های آن شناخته شده‌اند. همچنین نمک های دوگانه با تنگستن وبریلیم.
این حقیقت که رادیوم-226 می تواند برای سلامتی خطرناک باشد، کاشف آن، پیر کوری، بلافاصله متوجه نشد. با این حال، او زمانی که آزمایشی انجام داد، موفق شد این موضوع را تأیید کند: یک روز با لوله آزمایشی که فلزی به شانه بازویش بسته بود راه رفت. در محل تماس با پوست یک زخم غیر التیام‌پذیر ظاهر شد که دانشمند بیش از دو ماه نتوانست از شر آن خلاص شود. همسران آزمایشات خود را بر روی پدیده رادیواکتیویته امتناع نکردند و بنابراین هر دو بر اثر دوز زیاد تشعشع جان خود را از دست دادند.
علاوه بر منفی بودن، تعدادی از مناطق وجود دارد که در آنها از رادیوم-226 استفاده می شود و مفید است:
- نشانگر تغییر سطح آب اقیانوس.
- برای تعیین مقدار اورانیوم در سنگ استفاده می شود.
- شامل در ترکیبات نورپردازی.
- در پزشکی برای تشکیل حمام های درمانی رادون استفاده می شود.
- برای حذف بارهای الکتریکی استفاده می شود.
- به کمک آن، عیب‌یابی قطعات ریخته‌گری انجام شده و درزهای قطعات جوش داده می‌شود.
پلوتونیوم و ایزوتوپ های آن
این عنصر در دهه چهل قرن بیستم توسط دانشمندان آمریکایی کشف شد. اولین بار از سنگ معدن اورانیوم جدا شد که در آن از نپتونیم تشکیل شد. دومی نتیجه فروپاشی هسته اورانیوم است. به این معنی که همه آنها به واسطه تبدیلات رادیواکتیو رایج به هم مرتبط هستند.
چندین ایزوتوپ پایدار از این فلز وجود دارد. با این حال، رایج ترین و از نظر عملی مهم ترین گونه پلوتونیوم-239 است. واکنش های شیمیایی شناخته شده از اینفلز c:
- اکسیژن،
- اسیدها;
- آب;
- قلیایی؛
- هالوژن.
از نظر خواص فیزیکی، پلوتونیوم-239 یک فلز شکننده با نقطه ذوب 6400C است. روش‌های اصلی تأثیرگذاری بر بدن، تشکیل تدریجی بیماری‌های انکولوژیک، تجمع در استخوان‌ها و تخریب آنها، بیماری‌های ریوی است.
حوزه استفاده عمدتاً صنعت هسته ای است. مشخص است که در خلال پوسیدگی یک گرم پلوتونیوم-239، چنان گرمایی آزاد می شود که با 4 تن زغال سنگ سوخته قابل مقایسه است. به همین دلیل است که این نوع فلز در واکنش ها بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. پلوتونیوم هسته ای منبع انرژی در راکتورهای هسته ای و بمب های گرما هسته ای است. همچنین در ساخت باتری های ذخیره انرژی الکتریکی استفاده می شود که عمر مفید آن می تواند به پنج سال برسد.
اورانیوم منبع تشعشع است
این عنصر در سال 1789 توسط شیمیدان آلمانی کلاپروت کشف شد. با این حال، مردم تنها در قرن بیستم توانستند خواص آن را کشف کنند و یاد بگیرند که چگونه آنها را عملی کنند. وجه تمایز اصلی این است که اورانیوم رادیواکتیو قادر به تشکیل هسته در هنگام فروپاشی طبیعی است:
- Lead-206;
- کریپتون؛
- plutonium-239;
- Lead-207;
- xenon.
در طبیعت، این فلز به رنگ خاکستری روشن است و دارای نقطه ذوب بیش از 11000C است. موجود در مواد معدنی:
- میکا اورانیوم.
- اورانیت.
- ناستوران.
- احراز هویت.
- Tyuyanmunit.
سه ایزوتوپ طبیعی پایدار و 11 ایزوتوپ سنتز شده مصنوعی با اعداد جرمی از 227 تا 240 شناخته شده اند.
در صنعت، اورانیوم رادیواکتیو به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد که می تواند با آزاد شدن انرژی به سرعت تجزیه شود. بنابراین، از آن استفاده می شود:
- در ژئوشیمی؛
- معدن;
- راکتورهای هسته ای؛
- در ساخت سلاح های هسته ای.
تاثیر روی بدن انسان با فلزات قبلی تفاوتی ندارد - تجمع منجر به افزایش دوز تشعشع و بروز تومورهای سرطانی می شود.
عناصر فراسورانی
مهمترین فلزات پس از اورانیوم در جدول تناوبی آنهایی هستند که اخیراً کشف شده اند. به معنای واقعی کلمه در سال 2004، منابعی منتشر شد که تولد 115 عنصر سیستم تناوبی را تایید کرد.
آنها تبدیل به رادیواکتیوترین فلزی شدند که امروزه شناخته شده اند - ununpentium (Uup). خواص آن تاکنون کشف نشده باقی مانده است، زیرا نیمه عمر آن 0.032 ثانیه است! در چنین شرایطی نمی توان جزئیات ساختار و ویژگی های آشکار را در نظر گرفت و آشکار کرد.
اما رادیواکتیویته آن چندین برابر شاخص های عنصر دوم از نظر این خاصیت - پلوتونیوم است. با این وجود، این ununpentium نیست که در عمل استفاده می شود، بلکه رفقای "کندتر" آن در جدول - اورانیوم، پلوتونیوم، نپتونیم، پلونیوم و دیگران است.
عنصر دیگر - unbibium - از نظر تئوری وجود دارد، اما برای اثبات آنعملاً دانشمندان کشورهای مختلف از سال 1974 نمی توانند. آخرین تلاش در سال 2005 انجام شد، اما توسط شورای عمومی شیمیدانان تایید نشد.
توریم
در قرن نوزدهم توسط برزلیوس کشف شد و به نام خدای اسکاندیناوی ثور نامگذاری شد. این یک فلز با رادیواکتیو ضعیف است. پنج ایزوتوپ از 11 ایزوتوپ آن این ویژگی را دارند.
کاربرد اصلی در انرژی هسته‌ای مبتنی بر توانایی انتشار مقدار زیادی انرژی حرارتی در هنگام فروپاشی نیست. ویژگی این است که هسته های توریم قادر به گرفتن نوترون ها و تبدیل شدن به اورانیوم-238 و پلوتونیوم-239 هستند که در حال حاضر مستقیماً وارد واکنش های هسته ای می شوند. بنابراین توریم را نیز می توان به گروه فلزاتی که مد نظر ماست نسبت داد.
پلونیوم
فلز رادیواکتیو سفید نقره ای شماره 84 در سیستم تناوبی. توسط همان محققان پرشور رادیواکتیویته و هر آنچه که با آن مرتبط است، همسران ماری و پیر کوری در سال 1898 کشف شد. ویژگی اصلی این ماده این است که آزادانه حدود 138.5 روز وجود دارد. یعنی این نیمه عمر این فلز است.
در طبیعت به عنوان بخشی از اورانیوم و سایر سنگ معدن یافت می شود. به عنوان منبع انرژی و بسیار قدرتمند استفاده می شود. این یک فلز استراتژیک است، زیرا از آن برای ساخت سلاح های هسته ای استفاده می شود. مقدار به شدت محدود است و تحت کنترل هر ایالت است.
همچنین برای یونیزاسیون هوا، حذف الکتریسیته ساکن در اتاق، در ساخت فضا استفاده می شود.بخاری و سایر موارد مشابه.
تاثیر بر بدن انسان
همه فلزات رادیواکتیو توانایی نفوذ به پوست انسان و تجمع در داخل بدن را دارند. آنها با مواد زائد بسیار ضعیف دفع می شوند، اصلاً با عرق دفع نمی شوند.
با گذشت زمان، آنها شروع به تأثیر بر سیستم تنفسی، گردش خون، عصبی می کنند و باعث ایجاد تغییرات غیرقابل برگشت در آنها می شوند. آنها بر سلول ها تأثیر می گذارند و باعث می شوند که آنها عملکرد نادرست داشته باشند. در نتیجه، تشکیل تومورهای بدخیم، بیماری های انکولوژیک رخ می دهد.
بنابراین، هر فلز رادیواکتیو خطر بزرگی برای انسان است، به خصوص اگر در مورد آنها به شکل خالص صحبت کنیم. آنها را با دست های محافظت نشده لمس نکنید و بدون تجهیزات حفاظتی خاص با آنها در داخل خانه باشید.
