Изкуствен радиоактивен химичен елемент. Свойства и приложение. Най-разяждащата киселина

Уранът, торият и някои други елементи имат свойството непрекъснато и без никакви външни влияния (т.е. под влияние на вътрешни причини) да излъчват невидимо лъчение, което подобно на рентгеновите лъчи може да проникне през непрозрачни екрани и да има фотографски и йонизационен ефект.

Свойството на спонтанно излъчване на такова лъчение се нарича радиоактивност. Елементите, които имат това свойство, се наричат ​​радиоактивни елементи, а излъчваното от тях излъчване се нарича радиоактивно лъчение. Радиоактивните свойства са открити за първи път през 1896 г. в урана от френския физик Антоан Анри Бекерел (1852-1908).

Откриването на радиоактивността последва откриването на рентгеновите лъчи. Излъчването на рентгенови лъчи е наблюдавано за първи път, когато стъклените стени на газоразрядна тръба са бомбардирани с катодни лъчи. Най-ефективният резултат от такова бомбардиране е интензивно зелено сияние на стъкло, луминесценция (вижте том II, § 102). Това обстоятелство предполага, че рентгеновото лъчение е продукт на луминесценция и придружава всяка луминесценция и придружава „осъдената от светлината“.

Бекерел започва експериментално тестване на това предположение. Той възбуждаше луминесцентни вещества със светлина и след това ги довеждаше до фотографска плака, увита в черна хартия. Излъчването на проникваща радиация трябва да се открие чрез почерняване на фотографската плака след проявяване. От всички луминесцентни вещества, които Бекерел тества, само уранова сол причинява почерняване на пластмаса през черна хартия. Но се оказа, че пробата, преди това възбудена от силно развитие, дава същото почерняване като невъзбудената проба. От това следва, че радиацията, излъчвана от урановата сол, не е свързана с луминесценция, а се излъчва независимо от външни влияния. Това заключение беше потвърдено от експерименти с нелуминесцентни уранови съединения - всички те дадоха проникваща радиация.

След откритието на Бекерел за радиоактивността на урана, полската и френската физичка Мария Склодовска-Кюри (1867-1934), която извършва основната научна работа в сътрудничество със съпруга си Пиер Кюри (1859-1906), изследва повечето от известните елементи и много от техните съединения, за да се установи Има ли някой от тях радиоактивни свойства? В своите експерименти М. Кюри използва способността на радиоактивните вещества да йонизират въздуха като знак за радиоактивност. Този знак е много по-чувствителен от способността на радиоактивните вещества да действат върху фотографска плака. Йонизиращият ефект на радиоактивно лекарство се открива лесно с помощта на експеримента, показан на фиг. 376 (вж. том II, § 92). Експериментите на М. Кюри доведоха до следните резултати.

Ориз. 376. Измерване на йонизационен ток: 1 – тяло на йонизационната камера, 2 – електрод, отделен от 1 с изолираща тапа 3.4 – изследвано лекарство, 5 – електрометър. Съпротива . При достатъчно високо напрежение на батерията всички йони, образувани в обема на камерата от йонизиращо лъчение, се събират върху електродите и през камерата от точки протича ток, пропорционален на йонизиращото действие на лекарството. При липса на йонизиращи агенти въздухът в камерата е непроводим и токът е нулев

1. Радиоактивността се открива не само от урана, но и от всички негови химични съединения. Освен това са открити радиоактивни свойства в още един елемент - торий и всички негови химични съединения.

2. Радиоактивността на лекарство с всякакъв химичен състав е равна на радиоактивността на чистия уран или торий, взети в количеството, в което се съдържат в това лекарство.

Последният резултат означава, че свойствата на молекулата, съдържаща радиоактивния елемент, не влияят на радиоактивността. По този начин радиоактивността не е молекулно явление, а вътрешно свойство на атомите на радиоактивен елемент.

В допълнение към чистите елементи и техните съединения, Кюри също изучава различни природни минерали. Оказа се, че радиоактивността на минералите се дължи на наличието на уран или торий в тях. В същото време обаче някои минерали показаха неочаквано висока радиоактивност. По този начин уранова смола дава четири пъти по-голяма йонизация от урана, който съдържа.

Повишената активност на смолистата руда може да се обясни само с примеса на неизвестен радиоактивен елемент в толкова малко количество, че е убягнало на химическия анализ. Въпреки ниското си съдържание, този елемент излъчва повече радиоактивна радиация от изобилния уран. Следователно радиоактивността на този елемент трябва да бъде многократно по-голяма от радиоактивността на урана.

Въз основа на тези съображения Пиер и Мария Кюри предприемат химическото изолиране на хипотетичен елемент от уранова смола. Контролът върху успеха на химичните операции беше радиоактивността на единица маса на получения продукт, която трябваше да се увеличи с увеличаване на съдържанието на новия елемент в него. След няколко години упорита работа те наистина успяха да получат няколко десети от грама чист елемент, чиято радиоактивност беше повече от милион пъти по-голяма от тази на урана. Този елемент се нарича радий (т.е. лъчист).

По своите химични свойства радият принадлежи към алкалоземните метали. Атомната му маса се оказва равна на 226. Въз основа на химичните свойства и атомната маса радият е поставен в празната до този момент клетка № 88 от периодичната система на Менделеев.

Радият е постоянен спътник на урана в рудите, но се съдържа в незначителни количества - приблизително радий на уран; С оглед на това добивът на радий е много трудоемък процес. Радият е един от най-редките и скъпи метали. Оценява се като концентриран източник на радиоактивно лъчение.

По-нататъшните изследвания на Кюри и други учени значително разшириха броя на известните радиоактивни елементи.

Всички елементи със сериен номер над 83 се оказаха радиоактивни. Те са открити като малки примеси в уран, радий и торий.

По същия начин са открити радиоактивни изотопи на елементите талий, олово и бисмут. Трябва да се отбележи, че само редки изотопи на тези елементи, смесени с уран, радий и торий, са радиоактивни. Обикновеният талий, оловото и бисмутът са нерадиоактивни.

В допълнение към елементите, които образуват конете от периодичната таблица на Менделеев, следните елементи също се оказаха радиоактивни: самарий, калий, рубидий. Радиоактивността на тези елементи е слаба и трудно се открива.

Сред всички елементи на периодичната таблица значителна част принадлежи на тези, за които повечето хора говорят със страх. Как иначе? В крайна сметка те са радиоактивни и това означава пряка заплаха за човешкото здраве.

Нека се опитаме да разберем точно кои елементи са опасни и какви са те, както и да разберем какво е тяхното вредно въздействие върху човешкото тяло.

Общо понятие за група радиоактивни елементи

Тази група включва метали. Има доста от тях, те се намират в периодичната таблица веднага след оловото и до последната клетка. Основният критерий, по който е обичайно да се класифицира даден елемент като радиоактивен, е способността му да има определен период на полуразпад.

С други думи, това е трансформацията на метално ядро ​​в друго, дъщерно, което е придружено от излъчване на радиация от определен тип. В този случай се случват трансформации на едни елементи в други.

Радиоактивен метал е този, в който поне един изотоп е радиоактивен. Дори ако има общо шест разновидности и само една от тях е носител на това свойство, целият елемент ще се счита за радиоактивен.

Видове радиация

Основните видове радиация, които се излъчват от металите по време на разпадане са:

• алфа частици;
• бета частици или разпад на неутрино;
• изомерен преход (гама лъчи).

Има два варианта за съществуването на такива елементи. Първият е естествен, тоест когато радиоактивен метал се среща в природата и по най-простия начин, под въздействието на външни сили, се трансформира в други форми с течение на времето (показва своята радиоактивност и се разпада).

Втората група са метали, изкуствено създадени от учените, способни на бързо разпадане и мощно освобождаване на големи количества радиация. Това се прави за използване в определени области на дейност. Инсталациите, в които се извършват ядрени реакции за превръщане на един елемент в друг, се наричат ​​синхрофазотрони.

Разликата между двата посочени периода на полуразпад е очевидна: и в двата случая той е спонтанен, но само изкуствено произведените метали предизвикват ядрени реакции в процеса на разрушаване.

Основи на именуване на подобни атоми

Тъй като повечето елементи имат само един или два изотопа, които са радиоактивни, обичайно е да се посочва конкретен тип при обозначаването, а не целият елемент като цяло. Например оловото е просто вещество. Ако вземем предвид, че това е радиоактивен метал, тогава той трябва да се нарече например „олово-207“.

Времето на полуразпад на въпросните частици може да варира значително. Има изотопи, които продължават само 0,032 секунди. Но наред с тях има и такива, които се разлагат в продължение на милиони години в недрата на земята.

Радиоактивни метали: списък

Пълният списък на всички елементи, принадлежащи към разглежданата група, може да бъде доста впечатляващ, тъй като общо включва около 80 метала. На първо място, това са всички, които стоят в периодичната таблица след оловото, включително групата, тоест бисмут, полоний, астат, радон, франций, радий, рудърфордий и така нататък по поредни номера.

Над определената граница има много представители, всеки от които също има изотопи. Освен това някои от тях наистина могат да бъдат радиоактивни. Следователно е важно какви разновидности има радиоактивен метал, или по-скоро една от неговите изотопни разновидности, има почти всеки представител на таблицата. Например, те имат:

• калций;
• селен;
• хафний;
• волфрам;
• осмий;
• бисмут;
• индий;
• калий;
• рубидий;
• цирконий;
• европий;
• радий и др.

По този начин е очевидно, че има много елементи, които проявяват радиоактивни свойства - огромното мнозинство. Някои от тях са безопасни поради твърде дългия си полуживот и се срещат в природата, а други са създадени изкуствено от човека за различни нужди на науката и техниката и са изключително опасни за човешкия организъм.

Характеристики на радий

Името на елемента е дадено от неговите откриватели - съпрузите и Мери. Именно тези хора първи откриха, че един от изотопите на този метал, радий-226, е най-стабилната форма, която има специални радиоактивни свойства. Това се случи през 1898 г. и за подобно явление стана известно едва. Двойката химици започна да го изучава в детайли.

Етимологията на думата води своите корени от френския език, в който звучи като радий. Известни са общо 14 изотопни модификации на този елемент. Но най-стабилните форми с масови числа са:

Изразена радиоактивност има форма 226. Самият радий е химичен елемент номер 88. Атомна маса. Като проста субстанция тя е способна да съществува. Това е сребристо-бял радиоактивен метал с точка на топене около 670 0 C.

От химическа гледна точка той проявява доста висока степен на активност и е в състояние да реагира с:

• вода;
• органични киселини, образуващи стабилни комплекси;
• кислород, образувайки оксид.

Свойства и приложение

Радият също е химичен елемент, който образува редица соли. Известни са неговите нитриди, хлориди, сулфати, нитрати, карбонати, фосфати и хромати. Предлага се и с волфрам и берилий.

Неговият откривател Пиер Кюри не разбира веднага, че радий-226 може да бъде опасен за здравето. Въпреки това, той успя да провери това, когато проведе експеримент: в продължение на един ден той ходеше с епруветка с метал, вързан за рамото му. На мястото на контакт с кожата се появи незаздравяваща язва, от която ученият не можеше да се отърве повече от два месеца. Двойката не изостави експериментите си върху явлението радиоактивност и затова и двамата умряха от висока доза радиация.

В допълнение към отрицателното му значение, има редица области, в които радий-226 намира приложение и ползи:

1. Индикатор за промени в нивото на океанската вода.
2. Използва се за определяне на количеството уран в скала.
3. Включва се в осветителни смеси.
4. В медицината се използва за образуване на терапевтични радонови бани.
5. Използва се за отстраняване на електрически заряди.
6. С негова помощ се извършва откриване на дефекти на отливки и се заваряват шевовете на частите.

Плутоний и неговите изотопи

Този елемент е открит през четиридесетте години на 20 век от американски учени. За първи път е изолиран от мястото, където е образуван от нептуний. Последното е резултат от разпадането на ядрото на урана. Тоест всички те са тясно свързани помежду си чрез общи радиоактивни трансформации.

Има няколко стабилни изотопа на този метал. Въпреки това, най-разпространеният и практически важен сорт е плутоний-239. Химични реакции на този метал с:

• кислород,
• киселини;
• вода;
• алкали;
• халогени.

Според физичните си свойства плутоний-239 е крехък метал с точка на топене 640 0 С. Основните начини за въздействие върху организма са постепенното образуване на рак, натрупване в костите и предизвикване на тяхното разрушаване и белодробни заболявания.

Област на използване - предимно ядрена индустрия. Известно е, че при разпадането на един грам плутоний-239 се отделя количество топлина, което е сравнимо с 4 тона изгорени въглища. Ето защо този е толкова широко използван в реакциите. Ядреният плутоний е източник на енергия в ядрени реактори и термоядрени бомби. Използва се и при производството на електрически батерии, чийто експлоатационен живот може да достигне пет години.

Уранът е източник на радиация

Този елемент е открит през 1789 г. от немския химик Клапрот. Въпреки това хората успяха да изследват свойствата му и да се научат да ги прилагат на практика едва през 20 век. Основната отличителна черта е, че радиоактивният уран е способен да образува ядра по време на естествен разпад:

• олово-206;
• криптон;
• плутоний-239;
• олово-207;
• ксенон

В природата този метал е светлосив на цвят и има точка на топене над 1100 0 C. Намира се в минерали:

1. Уранови слюди.
2. Уранинит.
3. смола.
4. Отенит
5. Туянмунит.

Известни са три стабилни естествени изотопа и 11 изкуствено синтезирани с масови числа от 227 до 240.

Радиоактивният уран, който може бързо да се разпадне и да освободи енергия, се използва широко в промишлеността. И така, използва се:

• по геохимия;
• минен;
• ядрени реактори;
• в производството на ядрени оръжия.

Ефектът върху човешкия организъм не се различава от предишните разгледани метали - натрупването води до повишена доза радиация и възникване на ракови тумори.

Трансуранови елементи

Най-важните от металите, след урана в периодичната таблица, са тези, които са открити съвсем наскоро. Буквално през 2004 г. бяха публикувани източници, потвърждаващи раждането на елемент 115 от периодичната таблица.

Той стана най-радиоактивният метал от всички известни днес - унунпентиум (Uup). Свойствата му остават неизучени и до днес, защото полуживотът му е 0,032 секунди! Просто е невъзможно да се изследват и идентифицират детайлите на структурата и проявените характеристики при такива условия.

Радиоактивността му обаче е в пъти по-висока от втория елемент по това свойство – плутония. Въпреки това на практика не се използва унупентиум, а неговите „по-бавни“ другари на масата - уран, плутоний, нептуний, полоний и други.

Друг елемент - unbibium - теоретично съществува, но учени от различни страни не успяха да докажат това на практика от 1974 г. насам. Последният опит е направен през 2005 г., но не е потвърден от генералния съвет на химиците.

Торий

Открит е през 19 век от Берцелиус и е кръстен на скандинавския бог Тор. Това е слабо радиоактивен метал. Пет от неговите 11 изотопа имат тази характеристика.

Основната употреба не се основава на способността да се отделят огромни количества топлинна енергия при разпадане. Особеността е, че ядрата на торий са способни да улавят неутрони и да се превръщат в уран-238 и плутоний-239, които след това влизат директно в ядрени реакции. Следователно торият може да бъде класифициран като един от металите, които разглеждаме.

полоний

Сребристо-бял радиоактивен метал номер 84 в периодичната таблица. Открит е от същите ревностни изследователи на радиоактивността и всичко свързано с нея, съпрузите Мария и Пиер Кюри през 1898 г. Основната характеристика на това вещество е, че то съществува свободно около 138,5 дни. Тоест това е времето на полуразпад на този метал.

Среща се естествено в уранови и други руди. Използва се като източник на енергия и то доста мощен. Това е стратегически метал, тъй като се използва за производството на ядрени оръжия. Количеството е строго ограничено и е под контрола на всяка държава.

Използва се и за йонизиране на въздуха, премахване на статичното електричество в стаята, при производството на нагреватели и други подобни елементи.

Въздействие върху човешкото тяло

Всички радиоактивни метали имат способността да проникват през човешката кожа и да се натрупват в тялото. Те се отделят много слабо чрез отпадните продукти и изобщо не се отделят с потта.

С течение на времето те започват да засягат дихателната, кръвоносната и нервната система, причинявайки необратими промени в тях. Те засягат клетките, като ги карат да функционират неправилно. В резултат на това се образуват злокачествени тумори и възникват онкологични заболявания.

Следователно всеки радиоактивен метал е голяма опасност за хората, особено ако говорим за тях в чист вид. Не можете да ги докосвате с незащитени ръце и да сте в стаята с тях без специални защитни средства.

Всички известни радиоактивни елементи трябва да бъдат разделени на 2 групи (Таблица 2.1): естественоИ изкуствен (техногенен).

Между естествени радиоактивни елементидългоживеещи (U, Th, K-40, Rb-87 и др.), краткотрайни продукти на разпадане на дългоживеещи изотопи (радий, радон и др.) и нуклиди, постоянно образувани в естествената среда поради ядрени реакции (C-14) се отличават, H-3, Be-7 и др.).

Изкуствени радионуклидимогат да бъдат разделени на:

- фрагментация(продукт на делене на ядра на уран-235 под въздействието на топлинни неутрони съгласно схемата):

90 Sr, 134 Cs, 137 Cs, 140 La, 131 I, 129 I, 99 Tc, 106 Ru, 141 Ce

- трансуранови радиоактивни елементи

- продукти за активиране– поради взаимодействието на неутрони, гама-кванти и др. с вещество:

56 Fe, 22 Na, 60 Co, 65 Zn, 32 P

8 Максимално допустими дози радиация върху човешкото тяло. Какви са основните тенденции в промяната на тези стандарти?

Пределно допустима доза (ПДД) на йонизиращо лъчение- хигиенен стандарт, който регулира най-високата допустима стойност на индивидуалната еквивалентна доза в цялото човешко тяло или в отделни органи, която няма да причини неблагоприятни промени в здравето на лицата, работещи с източници на йонизиращо лъчение. Използва се в областта на радиационната безопасност и е установена със закон. В Руската федерация законодателният документ е „Норми за радиационна безопасност“. SDA зависи от облъчване на цялото тяло, определени групи от т.нар. критични органи и варира от 5 до 30 rem (50-300 mSv) годишно.

По отношение на облъчването населението се разделя на 3 категории.

Категория Аоблъчени лица или персонал (професионални работници) - лица, които постоянно или временно работят директно с източници на йонизиращи лъчения.
Категория Боблъчени лица или ограничена част от населението - лица, които не работят пряко с източници на йонизиращи лъчения, но поради условията на живот или местоположение на работното си място могат да бъдат изложени на йонизиращи лъчения.

За категория АВъвеждат се пределно допустими дози - най-високите стойности на индивидуалната еквивалентна доза за календарна година, при които еднообразното облъчване в продължение на 50 години не може да причини неблагоприятни промени в здравето, които могат да бъдат открити със съвременни методи. За категория Бсе определя границата на дозата.

Установени са три групи критични органи:

1 група- цялото тяло, гонади и червен костен мозък.

2-ра група- мускули, щитовидна жлеза, мастна тъкан, черен дроб, бъбреци, далак, стомашно-чревен тракт, бели дробове, очни лещи и други органи, с изключение на тези от група 1 и 3.

3 група- кожа, костна тъкан, ръце, предмишници, крака и стъпала.

В допълнение към основните граници на дозата, производни стандарти и референтни нива се използват за оценка на ефектите от радиацията. Нормите се изчисляват, като се вземе предвид непревишаването на границите на дозите MDA (максимално допустима доза) и PD (гранична доза). Изчисляването на допустимото съдържание на радионуклид в тялото се извършва, като се вземе предвид неговата радиотоксичност и непревишаване на максимално допустимите граници в критичен орган. Референтните нива трябва да осигуряват толкова ниски нива на експозиция, колкото могат да бъдат постигнати в рамките на основните дозови граници.

Максимално допустим годишен прием на радионуклид през дихателната система;

Допустимо съдържание на радионуклиди в критичен орган DS A;

Допустима мощност на дозата на облъчване DMD A;

Допустима плътност на потока на частиците DPP A;

Допустима обемна активност (концентрация) на радионуклид във въздуха на работната зона на DK A;

Допустимо замърсяване на кожата, защитното облекло и работните повърхности на DZ A.

Ограничение за годишен прием на радионуклид ПГЗ през дихателните или храносмилателните органи;

Допустима обемна активност (концентрация) на радионуклида ДК Б в атмосферния въздух и водата;

Допустима мощност на дозата DMD B;

Допустима плътност на потока на частиците DPP B;

Допустимо замърсяване на кожата, облеклото и повърхностите на DZ B.

Числените стойности на допустимите нива се съдържат изцяло в „Нормите за радиационна безопасност“.

Границите на допустимите дози на експозиция са се променили през годините и като цяло, тъй като нарастващите познания за рисковете от рак от радиация показват, че заплахата, породена от радиацията, е много по-голяма, отколкото се смяташе преди, има тенденция към тяхното намаляване. За да се гарантира, че персоналът не е изложен извън нормалните граници, най-важните пътища на излагане трябва да бъдат правилно контролирани. Трябва също така да се има предвид, че йонизиращото лъчение засяга хората по различни начини.

9 Трансуранови елементи – като радиационна опасност

Трансуранови радиоактивни елементи- химически елементи с атомен номер, по-голям от този на уран-92:

240 Pu, 239 Pu, 239 U, 239 Np, 247 Cm, 241 Am

Уикипедия:

Елементите с атомен номер по-голям от 100 се наричат ​​трансфермиеви елементи. Единадесет от известните трансуранови елементи (93-103) принадлежат към актинидите. Трансураниевите елементи с атомен номер по-голям от 103 се наричат ​​трансактиноиди.

Всички известни изотопи на трансуранови елементи имат период на полуразпад значително по-кратък от възрастта на Земята. Следователно трансурановите елементи практически отсъстват в природата и се получават изкуствено чрез различни ядрени реакции. Елементи до и включително фермий се образуват в ядрени реактори в резултат на улавяне на неутрони и последващо бета разпадане. Трансфермиевите елементи се образуват само в резултат на ядрен синтез.

Първият от трансурановите елементи, нептуний Np (bp 93), е получен през 1940 г. чрез бомбардиране на уран с неутрони. Това беше последвано от откриването на плутоний (Pu, bn 94), америций (Am, bn 95), кюрий (Cm, bn 96), беркелий (Bk, bn 97), калифорний (Cf, bp 98), айнщайний (Es , bp 99), фермий (Fm, bp 100), менделевий (Md, bp 101), нобелий (No, bp 102) и лавренсия (Lr, bp 103). Получени са и трансактиноиди със серийни номера 104-118; в тази серия имената са присвоени на елементи 104-112: рудърфордий (Rf, 104), дубний (Db, 105), сиборгий (Sg, 106), борий (Bh, 107), хасий (Hs, 108), мейтнерий ( Mt, 109), дармстадий (Ds, 110), рентгенов (Rg, 111), коперниций (Cn, 112). Елементи 113-118 все още имат временни имена, получени от съответните латински цифри: унунтрий (Uut, 113), унунквадий (Uuq, 114), унунпентиум (Uup, 115), унунгексий (Uuh, 116), унунсептиум (Uus, 117), унунокций (Uuo, 118).

Химичните свойства на леките трансуранови актиниди, получени в тегловни количества, са проучени повече или по-малко пълно; трансфермиевите елементи (Md, No, Lr и т.н.) са слабо проучени поради трудността за получаване и краткия живот. Кристалографските изследвания, изследванията на абсорбционните спектри на солните разтвори, магнитните свойства на йоните и други свойства показват, че елементи с p.n. 93-103 - аналози на лантанидите. От всички трансуранови елементи плутониевият нуклид 239Pu намери най-голямо приложение като ядрено гориво.

Трансуранови елементи(Вторник).

всички тези радионуклиди претърпяват α-разпадане и всички са дълготрайни.

Трансурановите радионуклиди (елементи) се образуват в резултат на последователно повтарящи се актове на улавяне на неутрони (n, γ) и последващо β-разпадане:

1. 235 U(n,γ) 236 U(n,γ) 237 U 237 Np(n,γ) 238 Np 238 Pu

2. 238 U(n,γ) 239 U 239 Np 239 Pu

3. 239 Pu(n,γ 240 Pu

4. 240 Pu(n,γ) 241 Pu 241 Am

5. 241 Pu(n,γ) 242 Pu

Тук са дадени само основните трансформации, в резултат на които се образуват значими за радиоекологията радионуклиди.

С увеличаване на Z и A на синтезираното ядро, неговият добив рязко намалява. За разлика от ядрената експлозия, при която синтезът на TUE се извършва за време от 10 -6 ÷ 10 -8 s при много висок интегрален неутронен поток (до 10 23 ÷ 10 23 nn/cm 2), в ядрения реактор времето за синтез може да продължи много години при по-нисък интензитет на неутронния поток. Най-голям е добивът при реакция 2. Добивът на 239 Np и 239 Pu при плътност на неутронния поток в реактора 10 13 nn/cm 2 s е 0,1 Ci/1 g U.

Реакцията 238 U(n,γ) 239 U → 239 Np → 239 Pu може да възникне и при естествени условия под въздействието на неутрони от спонтанно делене U(s,f) и неутрони от (α,n) реакция върху съдържащия се уран в уранови руди. Добивът на ядра 239 Pu в този случай е от порядъка на (0,4 ÷ 15)·10 -12 спрямо съдържанието на ядра 238 U в рудите.

Трансурановите елементи се произвеждат най-интензивно в ядрени реактори (включително енергийни реактори) и са един от най-ценните продукти от преработката на изгореното ядрено гориво. В допълнение към ядрения горивен цикъл и ядрените експлозиви, аварията в Чернобил беше източник на горивни емисии.

Всички трансуранови елементи са химически много активни. Тяхната характерна особеност е способността да образуват съединения с водород, азот, кислород, халогени, както и комплексни съединения. Техните степени на окисление варират от 2+ до 7+.

Валентността на плутониевите радионуклиди е от 2 + до 7 + (2 + е най-малко характерна). В повечето случаи плутониевите радионуклиди образуват неразтворими съединения. Плутониеви оксиди PuO, Pu 2 O 3, PuO 2 и фази с променлив състав от Pu 2 O 3 до Pu 4 O 7. Във водни разтвори образува йони (от 3 + до 7 +), като всички йони могат да бъдат в разтвора едновременно (с изключение на 7 +). Те са податливи на хидролиза (тази способност се увеличава в серията PuO

Валентността на 241 Am е от 2+ до 7+, като най-малко характерните са 2+ и 7+, а стабилните 3+, в твърдо състояние и под формата на комплекси в разтвор - 4+. Оксиди AmO, Am 2 O 3 и AmO 2. Образува AmN нитрид, Am 2 S сулфид, както и органометалното съединение Am(C 5 H 5) 3. Америцият образува разтворими съединения с халогени (AmCl 2, AmBr, AmJ 3). Образува комплексни съединения с минерални и органични киселини. За разлика от плутония, америциевите съединения имат по-голяма разтворимост и следователно по-голяма миграционна способност.

В степента на окисление 3+ свойствата на TUE са подобни на свойствата на лантанидите, но имат по-изразена способност да образуват комплекси (тя се увеличава в серията U

В степен на окисление 4 + те образуват оксиди, флуориди, стабилни са във водни разтвори (U, Np, Pu) и образуват комплекси във водни разтвори. Съединенията (хидроксиди, флуориди, йодиди, фосфати, карбонати) са слабо разтворими. Силни комплексообразователи (склонността нараства от U към Am).

В степента на окисление 5 + съществуват под формата на диоксиди MeO 2 +. Тази йонна форма определя химичните свойства - ниска склонност към хидролиза и комплексообразуване. В степен на окисление 6+ са под формата на MeO 2 2+ йони. Значителен брой комплексни съединения са известни.

В степен на окисление 7+ Pu е най-стабилен. В твърдо състояние съществува под формата на MeO 5 5-, MeO 5 3-, 4- и MeO 4 - йони, а в разтвори - в хидратирана форма на аниона MeO 5 3+.

Като цяло моделите на миграция на плутоний и америций са подобни. Следователно е достатъчно да се разгледат особеностите на миграцията на плутониеви радионуклиди.

Те се определят от разтворимостта на плутониеви съединения в естествена среда и особено от първоначалната химична форма. По време на ядрени експлозии тази форма е практически неразтворими оксиди и главно отделни атоми, които пристигат на земната повърхност с глобални отлагания и само тук могат да образуват разтворими съединения.

Емисиите от ядрения горивен цикъл са доминирани от разтворими плутониеви съединения, както и неговите комплексни съединения с органични лиганди.

Емисиите от аварията в Чернобил са с особено сложен състав. Могат да се разделят на 4 групи :

А- фино диспергирани горивни частици, механично изхвърлени от активната зона, подобни по радионуклиден състав на отработеното гориво; установени на земната повърхност в близката зона (R ≤ 60 – 70 km).

б– фино гориво и други продукти, умерено обогатени с летливи радионуклиди; съдържанието на плутониеви радионуклиди е ~ 2 пъти по-високо от очакваното; установени на земната повърхност в зоната R ≤ 100 km.

IN– емисии, силно обогатени с летливи радионуклиди, включително плутоний; установени на земната повърхност в зоната R ≤ 150 km и извън нея.

Ж– емисии, обогатени с плутониеви радионуклиди до 200 пъти, включително частично разтворими плутониеви съединения; установени на земната повърхност в далечната зона.

Разликите в тези групи емисии се дължат главно на разликата в температурите в аварийния реактор в момента на експлозията. Съдържанието на кислородоразтворимите форми на плутония нараства от група А и В към групи С, D 4 – 15 пъти и достига 55 ÷ 85%.

Понастоящем основният резервоар на плутоний и радионуклиди 241 Am са повърхностните и дънните седименти на почвата (повече от 99% от тези, идващи от глобалните и чернобилските отлагания и от емисиите от предприятията с ядрения горивен цикъл). В биологичните обекти тези трансуранови елементи са не повече от 1% (главно в растенията, а в животните още 5 ÷ 10 4 пъти по-малко). Плутониевите радионуклиди са предимно в 4+ неразтворима форма. Коефициентът на дифузия в почвата е ~ 10 -9 cm/s.

Само около ~10% от тези радионуклиди могат да бъдат в разтворима налична за растенията форма. Сред растенията нискорастящите растения (треви, мъхове, лишеи) имат най-висока концентрация на плутониеви радионуклиди. Това е следствие от факта, че плутониеви радионуклиди се преразпределят на земната повърхност главно поради ветрови пренос и ерозия. Коефициентът на натрупване на трансуранови елементи от растенията е много нисък (10 -1 ÷ 10 -3).

Изотопните съотношения на плутониеви радионуклиди, съдържащи се в почвата на различни региони, се различават значително поради разликите в източниците на тяхното снабдяване (глобални, от ядрения горивен цикъл, аварията в Чернобил). Така съотношението 240 Pu/239 Pu от ядрени експлозии е (0,05 ÷ 0,06); от глобални отпадъци - около 0,176; от емисиите от ядрения горивен цикъл заедно с глобалните отлагания – (0,049 ÷ 0,150), и от отлаганията от Чернобил – (0,30 ÷ 0,35).

Изотопните съотношения за различните региони варират в следните граници:

Вижда се, че основният плутониев радионуклид в емисиите е 239 Pu. Емисиите на 238 Pu и 242 Pu са много малки. Въпреки сравнително ниските емисии на 241 Pu, те играят специална роля, тъй като разпадането на този радионуклид произвежда дълготраен 241 Am. Поради това съдържанието на 241 Am в околната среда непрекъснато нараства. И така, в периода 1940 – 1990г. съдържанието на 241 Am в атмосферата се е увеличило 2 пъти.

Абсолютното съдържание на плутониеви радионуклиди в почвите и атмосферните аерозоли варира значително, особено в зависимост от разстоянието от атомната електроцентрала в Чернобил. Така в атмосферните аерозоли съдържанието на плутоний намалява с 10 4 пъти при движение от близката към далечната зона (в която съдържанието на плутоний е на ниво от 19 Bq/l), плътността на отлагането намалява с ~ 170 пъти (до ниво от 1,25 10 5 Bq/m2), съдържанието на повърхността на почвата намалява с ~ 370 пъти (до ниво от ~ 10 Bq/m2). Като цяло, когато се отдалечите от Чернобилската атомна електроцентрала, нивото на замърсяване се доближава до фона на глобалното замърсяване - за земната повърхност (10 ÷ 60) Bq/m 2. Средната специфична активност на плутониеви радионуклиди в почвите за европейската част на Русия е ~ 140 Bq/kg, на фона на глобално замърсяване от около 60 Bq/kg.

Те се наричат ​​радиоактивнихимически елементи, всички изотопи на които са радиоактивни, тоест съвкупност от радиоактивни атоми с еднакъв ядрен заряд. Известно е, че в момента е възможно да се получат радиоактивни изотопи на почти всички елементи от периодичната таблица на Д. И. Менделеев, но такива елементи обикновено не се наричат ​​радиоактивни.

Предимно радиоактивни са тежките елементи, разположени в края на периодичната таблица след бисмута. Бисмутът е последният стабилен елемент в системата, тъй като достига граничното съотношение на броя на неутроните и протоните (N/Z = 126/83 = 1,518, което все още осигурява стабилността на ядрото. За елементи с Z> 83, броят на неутроните е твърде голям и нестабилността на самия неутрон започва да се отразява Само два елемента - технеций (№ 43) и прометий (№ 61) - не се подчиняват на това правило.И тяхната нестабилност е свързана с друго обстоятелство. Отсъствието в природата на технеций и прометий и всички елементи след урана се дължи на две причини.Първо, техният период на полуразпад е по-кратък от възрастта на Земята.И второ, тези елементи не са членове на естествените радиоактивни серии, така че техните доставките не се подновяват поради радиоактивно равновесие.В допълнение, липсата на стабилни изотопи - технеций (№ 43) и прометий (№ 61) поради квантово-механичните правила за подбор.

Химията на радиоактивните елементи се различава от химията на нерадиоактивните елементи по тези характеристики, споменати по-горе. В естествени обекти и по време на изкуствено производство радиоактивните елементи се намират в свръхниски концентрации, така че изследването на техните свойства обикновено се извършва чрез специфични методи. Само уранът и торият са изследвани с методите на класическата химия от първите години на откриването им. През последните години стана възможно да се изследват такива радиоактивни елементи като нептуний, плутоний, технеций, полоний и някои други в аналитични количества.

Радиоактивните елементи се делят на естествени (естествени) и изкуствени.Естествените радиоактивни елементи включват елементи с поредни номера от 84 до 92: уран, торий и техните разпадни продукти, полоний, астат, радон, франций, радий, актиний и протактиний.

Изкуствените елементи включват технеций, прометий и така наречените трансуранови елементи с поредни номера от 93 до 110: нептуний, плутоний, америций, кюрий, беркелий, калифорний, айнщайний, фермий, менделевий, нобелий, лоуренциум, ръдърфордий (№ 104) , дубний (№ 105), сеаборгиум (№ 106), борий (№ 107), хасий (108), мейтнерий (№ 109), рентгенов (№ 110).

Елементите от актиний (№ 89) до лауренций (№ 103) съставляват група, наречена актиниди.

Разделението на радиоактивните елементи на естествени и изкуствени е условно. Астатът първо е получен изкуствено, а по-късно неговите краткотрайни изотопи са открити в семействата на уран-238, уран-235 и торий-232.Изкуственият елемент плутоний в концентрации от 10 -14 g на 1 g уран се намира в уранови руди. Радиоактивните изотопи на всички природни елементи се получават по изкуствен път.

По своята химическа природа радиоактивните елементи не принадлежат към определен период или към определена група елементи от периодичната система. Сред тях има sp - елементи (франций, радий, полоний, радон, астат), d - елементи (технеций, елементи с Z ≥ 104), както и f - елементи (прометий и елементи с Z = 89 ÷ 103).

Да разбира и изучава химията на радиоактивните елементи, познания за свойствата и поведението на съответните стабилни аналози.

Описанието на радиоактивните елементи обикновено се извършва по следната схема:

позиция в периодичната таблица;

история на откритието;

физични свойства;

Химични свойства;

изолационни методи;

методи за определяне;

приложение.

Предложената последователност на представяне на свойствата на радиоактивните елементи се основава на увеличаване на техния атомен номер.

11.1 ТЕХНЕЦИЙ (ЕКАМАНГАН) 43 TC

DI. Менделеев предсказал съществуването на технеций, оставяйки празна клетка за него в таблицата и го нарекъл екаманган. Откриването на елемент номер 43 беше обявено няколко пъти, но всеки път съобщението беше погрешно. Многобройните опити за откриване на елемент No 43 в природата са неуспешни. През 1934 г. немският физик Матаух формулира правилото, че нечетните стабилни изотопи не могат да имат стабилни изобари. Така че, ако изотопът на елемент № 41 ниобий-93 е стабилен, то изотопите на съседните елементи - цирконий-93 и молибден-93 трябва задължително да са радиоактивни. Правилото важи за всички елементи, включително елемент номер 43. Този елемент се намира между молибден (атомно тегло 95,92) и рутений (атомно тегло 101,07). Следователно масовите числа на стабилните изотопи на този елемент не трябва да надвишават диапазона 96-102. Но всички стабилни „свободни места“ в този диапазон са запълнени. Молибденът има стабилни изотопи с масови числа 96, 97, 98 и 100, а рутеният има стабилни изотопи с масови числа 99, 101, 102 и някои други. Това означава, че елемент номер 43 не може да има нито един нерадиоактивен изотоп. Откриването на елемент номер 43 беше обявено няколко пъти, но всеки път съобщението беше погрешно. През 1934 г. немският физик Матаух формулира правило, според което е възможно да се установи наличието на стабилни изотопи в даден елемент. Според това правило всички изотопи на елемент 43 трябва да са радиоактивни. През 1937 г. E. Segre и C. Perrier в Палермо идентифицират технеций в проба от молибден, облъчен с дейтрони в циклотрон чрез реакцията:

Елемент номер 43 е наречен технеций от гръцката дума technetos (изкуство), така че това е първият изкуствено произведен елемент. Тъй като молибденът се състои от няколко стабилни изотопа, когато се бомбардира, се образуват няколко изотопа на технеция:

; ; .

Технеций впоследствие е получен чрез други ядрени реакции, например

; ; .

В момента технеций се произвежда по два начина. Един от тях е облъчването на молибден с неутрони в ядрен реактор:

Времето на полуразпад е 2,12·10 5 години. Когато 1 kg молибденов триоксид се облъчва в продължение на два месеца в реактор с плътност на неутронния поток 10 14 cm -2 ∙s -1, се образуват 10-15 mg технеций-99.

Вторият начин е да се изолира технеций от продуктите на делене на уран, който сега е основният източник за неговото производство. В реактор с мощност около 1000 MW за година се натрупват около 9 кг., следователно той става достъпен материал за технически цели.

През 1952-53г бяха открити спектрални линии на технеций в спектрите на звездите. Съдейки по спектрите, там елемент № 43 е не по-малко разпространен от цирконий, ниобий, молибден, рутений, което означава, че синтезът на елементи във Вселената продължава.

В земната кора образуването на технеций става по време на спонтанното делене на уран-235 и в резултат на ядрени реакции на молибден, ниобий и рутений, протичащи под въздействието на космическа радиация, неутрони от спонтанно делене на уран и алфа частици образувани при разпадането на естествени радиоактивни елементи. Съдържанието на 99 Tc се оценява на 5∙10 -10 g на kg уран-235.

Понастоящем са известни 20 изотопа и ядрени изомери на технеция с масови числа от 92 до 107 и с период на полуразпад от няколко секунди до 2·10 6 години. Най-важните от тях са изотопът и неговият ядрен изомер.

Елементарният технеций е метал със сребрист цвят, който принадлежи към YII групата на елементите от периодичната таблица на Д. И. Менделеев. При ниски температури има свръхпроводимост.

Технеций се отнася към подгрупата на манган (Mn – Tc – Re).Химическата активност на елементите от подгрупата на манган намалява в серията Mn – Tc – Re.По отношение на химичните свойства технеций е по-близо до рения, отколкото до мангана. Както рений, така и технеций образуват съединения със степени на окисление от +1 до + 7. Въпреки това, най-стабилното и характерно състояние на окисление на технеция е +7. В по-ниски степени на окисление технеций е по-сходен с мангана, а в по-високи степени на окисление е по-сходен с рения. За технеций (V11) са известни такива съединения като Tc 2 O 7 оксид, HTcO 4 киселина и нейните соли. НTcО 4 е тъмночервен хигроскопичен кристал, силно разтворим във вода. По отношение на силата техническата киселина е в редицата: HClO 4 > HMnO 4 > HTcO 4 > HReO 4. Солите на тези киселини са изоморфни. В същата серия разтворимостта на солите намалява. Следователно, те се характеризират с образуването на слабо разтворими соли с катиони като Cs +, Tl 3+, [(C 6 H 5) As] +, [(C 6 H 5) P] +.

Други степени на окисление на технеций се характеризират с реакции на хидролиза и комплексообразуване, които играят важна роля в химията на този елемент.

Тъй като технеций се съдържа в продуктите на делене на уран и мишените от молибден, важна задача е да се отдели технеций от продуктите на делене и от молибдена.

Според степента на ефективност методите за изолиране на технеций могат да бъдат класирани, както следва: екстракция > йонообмен > утаяване > дестилация > електрохимични.Например, методите на съвместно утаяване със сулфиди на тежки метали и умерено разтворими перхлорати могат да се използват за отделяне на технеций от продукти на делене.След въвеждане на ClO като носител, технеций се утаява с тетрафениларсониев хлорид под формата на [(C 6 H 5)As]TcO 4 и след това се пречиства чрез електрохимично утаяване или чрез дестилация под формата на Tc 2 O 7 .

За определяне на технеций се използват радиометрични, активационни, спектрофотометрични, електрохимични и гравиметрични методи. Тегловните форми на технеция са тетрафениларсониеви пертехнати и хептасулфид. Приложениетехнеций се дължи както на неговите уникални свойства, така и на благоприятните ядрени физични характеристики на основния му изотоп (дълъг период на полуразпад, меко b-лъчение). Притежание висока устойчивост на корозияи малко напречно сечение на активиране, технеций е обещаващ материал за антикорозионни покрития в реакторната техника. Пертехнатът - йон в среда, съдържаща кислород, в концентрация от няколко mg/l е един от най-силните инхибитори на корозията на стоманата. Свръхпроводимост на технеция и неговите сплавипозволява да се използват като структурен материал за свръхпроводящи магнити, както иза производство на високотемпературни термодвойки. използвани за подготовка на източници, използвани в радиографията и за тестване на радиометрични и дозиметрични инструменти. В медицината се използва за диагностициране на заболявания на щитовидната жлеза, миокарда на сърцето, мозъка, костите и урологични заболявания. За да се получи, се приготвя изотопен генератор, който се адсорбира от разтвор на азотна киселина върху колона от Al 2 O 3, последвано от измиване на технеция с разредена азотна киселина.

11.2 ПРОМЕТИУМ –

Предположението за съществуването на елемент с пореден номер 61 е направено от Б. Браунер през 1902 г. Търсенето на този елемент в природата е неуспешно. Според правилото на Матаух ядрата на елемент с атомен номер 61 не могат да имат стабилни изотопи; елементът е радиоактивен. Елементът с атомен номер 61 е получен за първи път през 1938 г. от М. Пул и Л. Куил чрез облъчване на неодим с дейтрони чрез ядрена реакция

В тези изследвания обаче не е извършено химическо изолиране. Прометият е изолиран за първи път химически от продукти на делене на уран през 1947 г. от G. Marinsky и L. Glendenin, използвайки йонообменния метод за разделяне на редкоземни елементи. Учените, които изолираха нов химичен елемент, го кръстиха в чест на митологичния титан Прометей, който открадна огъня и го даде на хората.

Беше възможно да се открие прометий в земната кора само след като беше получен изкуствено. Само прометий-145 може да оцелее в природата, тъй като неговият полуживот е сравним с живота на земната кора. В урановите руди този изотоп се съдържа в количество от 4,10 -15 mg на 1 g уран.

Понастоящем са известни 22 изотопа и ядрени изомери на прометий, но най-достъпният и практичен е (T 1/2 = 2,7 години).

Основният източник на производство е деленето на ядрата на уран-235. В ядрен реактор с мощност 100 kW се произвежда 1 mg на ден, което позволява получаването на този изотоп в килограмови количества.

Друг източник на производство е реакцията:

Това е дълготрайно радиоактивно токсично вещество, образувано по време на експлозията на атомна бомба.

Прометият е част от групата на цериевите лантаниди. Електронната конфигурация на неутралния прометиев атом съответства на формулата 5f 5 6s 2.

Най-близките химически аналози на прометия са съседните му лантаниди - неодим и самарий. Неговите химични свойства са много подобни на неодима и други лантаниди. Прометий метал, T pl. =1168,С 0. Според позицията му в периодичната таблица, единственото стабилно състояние на окисление на прометия е +3. В чисто състояние Pm 2 O 3 оксид, PmCl 3 хлорид, жълт на цвят и Pm (NO 3) 3 нитрат, розов на цвят, както и Pm 2 (C 2 O 4) 3 · 10 H 2 оксалат, бяха получени. Прометият, подобно на други редкоземни елементи, образува сложни съединения с голям брой лиганди с координационни числа 7, 8, 9 и 12. Природата на връзката елемент-лиганд е предимно йонна.

В изключително разредени разтвори при pH< 3 прометий находится в ионном состоянии. При рН >3, в резултат на хидролизата започва образуването на радиоколоиди. При рН 6-7 прометият се адсорбира силно върху стъкло.

Най-важните методи освобождаване от отговорностпрометий е йонообменна хроматография и екстракция. За изолиране на прометий се използват също процеси на съвместно утаяване, базирани на изоморфизма на оксалати и флуориди на редкоземни елементи или на адсорбция на прометий върху метални оксиди и хидроксиди. От облъчени материали, продукти на делене на уран и природни материали, прометий се освобождава с фракцията редкоземни елементии итрий, чието отделяне е основната задача при получаването и анализа на прометий.

Най-често срещаният метод дефинициие радиометричен метод. Базира се на измерване на бета активността на лекарствата.

Всички области приложенияпоради своите ядрено-физични характеристики (мека бета радиация, E max = 0,2 MeV, липса на g - фон, дълъг полуживот (1 g има активност от около 940 Ci). използва се за производството на миниатюрни изотопни източници на ток(ядрени електрически батерии), при които енергията в - радиацията се преобразува в електричество. Такива източници се използват в космически изследвания, в радиоизотопни сърдечни стимуланти и в слухови апарати.

Ориз. Ядрена електрическа батерия

Особеността е, че той практически не произвежда гама лъчи, а произвежда само меко b лъчение - използва се за производство изотопни йонизаториза премахване на електростатични заряди. Като източник на β-лъчение, прометият се използва в инструменти за безразрушителен тест за измерване на дебелината и плътността на малки материали.

11.3 ПОЛОНИЙ

Елементът с пореден номер 84 е предсказан през 1889 г. от Д. И. Менделеев и открит от М. Кюри при изучаване на аномалната радиоактивност на уранови минерали. Елемент номер 84 е кръстен на родината на Мери, полоний. Това е първият елемент, включен в таблицата на Д. И. Менделеев след откриването на радиоактивността. Освен това е първият (по реда на атомните номера) и най-лекият от елементите, които нямат стабилни изотопи. Това е и един от първите радиоактивни елементи, използвани в космическите изследвания.

Има 6 естествени изотопа, 20 радиоактивни изкуствени изотопа и 9 изомера на полония с масови числа от 192 до 218.

Най-важният изотоп на полония е член на естествената радиоактивна серия 238 U. Полоният е много рядък в природата, той съществува само като продукт на радиоактивно разпадане в урана, в който се образува в резултат на разпадането на уран- 238:

U............. (стабилен)

Именно с този изотоп на полония се занимаваха М. и П. Кюри. По този начин източникът на полоний-210 може да бъде активна радонова утайка, натрупваща се в стари радонови ампули. В равновесие с 1 g уран има 7,6·10 -11 g Po, а с 1 g Ra – 2,24·10 -4 g. Съдържанието в земната кора е 2·10 -14 wt.%.

Понастоящем те се произвеждат в ядрен реактор чрез облъчване на бисмутова мишена с неутрони:

Bi (n, g) Bi Po

Изотоп на полоний с по-дълъг живот с масово число 209 и период на полуразпад 103 години може да се получи чрез облъчване на мишена от бисмут-209 в циклотрон с протонни потоци:

Химичните и физичните свойства на полония са изследвани с помощта на химични микрометоди, тъй като изследванията с големи количества полоний са усложнени от високата специфична радиоактивност на полония (масовата активност е 1,7 10 14 Bq/g). Телурът е специфичен носител за изследване на поведението на микроколичества полоний.

Полоният е сребристосив метал с жълтеникав оттенък, напомнящ на талий и бисмут, свети в тъмното. Полоният е нискотопим и силно летлив елемент с точка на топене 254 0 C, точка на кипене 962 0 C. Във въздуха той бързо се окислява, за да образува PoO 2, взаимодейства с халогени, за да образува съединения като RoG 4. Металният полоний се разтваря в азотна и солна киселина.

Електронната конфигурация на полоний в основно състояние е 4 f 14 5d 10 6s 2 6p 4, така че можем да очакваме степени на окисление на този елемент да бъдат –2, +2, +4, +6.

Полоният е елемент от главната подгрупа на групата UI на периодичната система. Най-стабилното състояние на окисление е +4. В електрохимичната серия полоният заема място между телура и среброто.

По химични свойства полоният е подобен на своя аналог от групата на периодичната система телур и отчасти на бисмута.

Полоният произвежда изоморфни кристали с оловни и калиеви телурати.

Във водни разтвори полоният е най-силният колоидообразуващ агент; в диапазона на pH ≥ 1 всички соли и комплексни съединения на полония се хидролизират и образуват както истински разтвори, така и псевдоколоиди.

В областта на pH = 7,5 полониеви соли образуват истински колоиди и се адсорбират добре върху стъкло и хартия.

За отделиизползва се полоний от компоненти на активен радонов остатък и от големи количества облъчен бисмут електрохимични методи, екстракция, хроматография и коутаяване. В лабораторната практика отделянето на полоний от бисмут се извършва чрез съвместно утаяване с елементарен телур по време на съвместната им редукция, както и чрез отлагане без ток, като се използва по-положителна стойност на потенциала за освобождаване на полоний в сравнение с оловото, бисмута и телура.

Процес екстракцияполоний от разтопен бисмут при 400-500 0 С с натриев хидроксид в инертна атмосфера е технологичен метод за извличането му от облъчен бисмут.

Поради високото генериране на топлина от полония, той е главно използванекато източник Термална енергияв космически кораби. Недостатъкът на полоний-210 е сравнително краткият му полуживот, само 138 дни, което намалява експлоатационния живот на радиоизотопния източник на топлина.

Находки от полоний-210 приложениекато най-достъпен b-източник и за производство на полониево-берилиеви неутронни източници с ниска гама активност. Поради високото си отделяне на топлина, полоният се използва като изотопен източник на топлинна енергия в космически кораби.

При работа с полоний трябва да се внимава особено. Може би това е един от най-опасните радиоактивни елементи. Активността му е толкова голяма, че въпреки че излъчва само алфа частици, не можете да го боравите с ръце, тъй като можете да получите тежки изгаряния на кожата. Лесно прониква през кожата. Полоният е опасен и от разстояние, тъй като лесно преминава в аерозолна форма и замърсява въздуха. Поради това е необходимо да се работи с него в запечатани камери. При спазване на тези условия е лесно да се предпазите от алфа радиация от полоний.

11.4 ASTAT

Д. И. Менделеев остави клетка в таблицата за елемента с пореден номер 85.

През 1940 г. E. Segre, K. McKenzie и D. Corson от циклотрона на Калифорнийския университет чрез облъчване на бисмутова мишена с b-частици получават изкуствен елемент № 85:

или Bi(a,3n) At

По-късно беше доказано, че астатът се образува в семействата на уран -235, 238, торий-232, но всички те, като b-излъчватели, имат много кратък период на полуразпад. Астатът е най-малко разпространеният елемент на нашата планета. В земната кора съдържанието на астат се оценява на 69 mg в слой от 1,6 km.

Астат – в превод от гръцки означава нестабилен. Преди това се наричаше астат, в момента елементът се нарича астат за стандартизация.

Известни са 24 изотопа на астатина с масови числа от 196 до 219. Най-важните от тях са дългоживеещите изотопи - с период на полуразпад съответно 8,3 и 7,2 часа. Астатът няма дълготрайни изотопи. В тази връзка само ултра малки количестваелемент. По правило изследванията се провеждат с концентрации на астат от 10 -11 -10 -15 mol/l с масова специфична активност от 7,4·10 13 Bq/mg. Астатът няма нито изотопни носители, нито достатъчно задоволителен специфичен носител.

Астатът е най-тежкият елемент от халогенната група. Свойствата на молекулярния астат наподобяват тези на молекулярния йод, но като всички тежки елементи той има редица метални свойства. Неутралният астатов атом има електронна конфигурация 4f 14 5f 10 6s 2 6p 5.

Степените на окисление са –1, +1, +3, +5 и вероятно +7. Най-стабилният от тях е -1. Подобно на бисмута и полония, астатът може да образува радиоколоиди и да се адсорбира върху стъкло и други материали.

В съответствие с методите за получаване на астат, трябва да бъде отделноот големи количества облъчен бисмут, уран, торий и продукти на делене. Бисмутова цел, облъчена с алфа-частици, практически не съдържа радиоактивни примеси от други елементи. Следователно основната задача за изолиране на астат се свежда до отстраняване на макроколичества бисмут от разтопена мишена чрез дестилация. Астатът, по аналогия с йода, сублимира, което е основата за отделянето му от целта. В този случай астатът или се адсорбира от газовата фаза върху платина или сребро, или кондензира върху стъкло, или се абсорбира от разтвори на сулфит или основи.

Единствения метод на определянеастатът е радиометричен. Изотопи 209, 210, 211 At могат да се определят както чрез a-лъчение, така и чрез g- или рентгеново K, L-лъчение.

Елементарният астат е силно разтворим в органични разтворители и с йод като носител лесно се извлича от тях. Коефициентът на разпределение на астат е по-висок от този на йода. Под действието на силни окислители (HClO 4, K 2 S 2 O 8, HIO и др.) В разтвори на азотна и перхлорна киселина на астат очевидно се образува астатовият йон AtO, който е изоморфно коутаен с AgIO 3. Под формата на астатиден йон At - е изоморфно коутаен с AgI и TlI. В тялото астатът се държи като йод (натрупва се в щитовидната жлеза). На това се основава използванекато радиофармацевтикза лечение на заболявания на щитовидната жлеза. Тъй като астатът е алфа излъчвател, използването му за тази цел е за предпочитане пред използването на йод-131, който е източник на твърда бета радиация. Извежда се от тялото с помощта на тиоцианатен йон, който образува силен комплекс с астат.

11.5 RADON (86 Rn)

През 1899 г. М. Кюри открива, че въздухът около радиевите съединения става проводник на електричество. Изследвайки процесите на радиоактивно разпадане на уран-238, торий-232 и уран-235, R. B. Owens, W. Ramsay, J. Rutherford и F. Dorn независимо установяват, че изотопите радий - 226 Ra, 224 Ra, 223 Raв резултат на излъчването на а-частици те се трансформират в изотопи на елемент с атомен номер 86-радон (222 Rn), торон (220 Rn) , актинон (219 Rn).Като цяло името радон е прието за този елемент след най-дългоживеещия му изотоп 222 Rn с T 1/2 = 3,8 дни. Поради факта, че уранът, торият и радият са широко разпространени в природата (руди, почва, вода), радонът се намира в почвата и земната атмосфера.

В допълнение към естествените изотопи на радон сега са изкуствено получени повече от 10 краткотрайни изотопа с масови числа от 202 до 224. Основните методи за получаване на изкуствени изотопи на радон са реакции на дълбоко разделяне, които се случват по време на облъчване торийцели протонивисоки енергии.

Определянето на молекулната маса на радона показа, че той е едноатомен газ.

Радон най-тежкиятелемент от нулевата група. Радон безцветенсе втечнява във фосфоресцираща течност с точка на кипене от -61,8 0 C, втвърдявайки се при -71 0 C. Твърдият радон свети с ярко син цвят, който се сравнява с електрическия радон.

Проучване химическиСвойствата на радона показват, че радонът и неговите изотопи са химични аналози на инертни газове. Електронната му конфигурация 5s 2 5p 6 5d 10 6s 2 6p 6 ,тези. външните му електронни нива са напълно запълнени, което определя инертността на радона. В същото време, въпреки факта, че радонът принадлежи към групата на инертните газове, той образува много специфични групи от съединения. Така радонът образува клатратни съединения с вода, фенол, толуен и др. В клатратните съединения на радона връзката се осъществява благодарение на силите на Ван дер Ваалс.

Радонът, подобно на други инертни газове, под действието на силни окислители, например течен флуор, флуориди, O 2 F 2, при определени условия образува флуориди - RnF 2, както и сложни йони като RnF × MeF 6 , RnF 2 × 2Sb F 5 , RnF 2×2Bi F 5И RnF 2 × I F 5.

Радонът се получава чрез натрупване по време на разпадането на радий в разтвор в специално вакуумно оборудване.

Исторически първият и най-често срещан метод е радиометричният метод за определяне на радон чрез радиоактивността на продуктите от разпада му. 222 Rn може да се определи и директно от интензитета на собственото алфа излъчване. Удобен метод за определяне на радон е екстракцията му с толуен, последвано от измерване на активността на толуеновия разтвор с помощта на течен сцинтилационен брояч.

Основната област на приложение на радона е медицината. Радон Приложиза получаване на изкуствени радонови банипри лечение на ревматизъм, радикулити, сърдечно-съдови, кожни и редица други заболявания.

Радонът е намерил приложение и в методи за безразрушителен контролза откриване на течове по тръбопроводи, за изследване скорост на движение на газаи така нататък.

Тъй като радонът е изключително опасен, ако попадне в тялото, препоръчително е всички процедури да се извършват при специални условия, които предотвратяват навлизането му в дихателната система. Опасен е не самият радон, а неговите разпадни продукти. Всички изследователи, които са работили с твърд радон, подчертават непрозрачността на това вещество. Причината за непрозрачността е моментното отлагане на твърди радонови разпадни продукти, които са b-, c-, d - излъчватели. В същото време терапевтичният ефект на радона не се дължи на самия радон, а на отлагането на неговите разпадни продукти върху тялото.

По отношение на радона епитетът „най-много” може да се повтори многократно: най-тежкият, най-редкият, най-скъпият от всички известни газове на Земята.

11.6 ФРАНЦИЯ (87 Fr)

Сред елементите в края на периодичната таблица на Д. И. Менделеев има такива, за които неспециалистите са чували и знаят много, но има и такива, за които дори специалистът може да каже малко. Първите включват, например, радий и радон. Втората група включва техния съсед в периодичната таблица - франций. През 1879 г. Менделеев, въз основа на създадената от него периодична система, предсказва съществуването и описва свойствата най-тежкият алкаленелемент-екация.

Едва през 1939 г. Маргарита Перей, ученичка на Мария Складовская-Кюри, открива елемента с пореден номер 87, като го изолира химически от продуктите на разпадане на серията 235 U. Той се образува при b-разпада на Ac. М. Перей нарече този елемент francium (Fr) в чест на родината си:

От продуктите на разпадане на актиния францият се изолира чрез съутаяване с цезиев перхлорат. В природата франций се намира в незначителни количества във всички уранови руди (1 атом Fr на 7,7 × 10 14 атома 235 U или 3 × 10 18 атома естествен уран).

Понастоящем са известни 27 изотопа на франция с масови числа от 203 до 229, от които два изотопа с масови числа 223 и 224 се срещат в природата, като са членове на радиоактивните семейства 235 U и 232 Th. От всички известни изотопи на франций само 223 Fr представлява интерес, тъй като е най-дълготрайният (период на полуразпад 22 минути).

В допълнение към изолирането от продуктите на разпадане на актиний, 223 Fr се получава чрез облъчване на 226 Ra с неутрони съгласно следната схема:

226 Ra(n,g) 227 Ra 227 Ac 223 Fr

Францият е интересен по две причини: първо, той е най-тежкият и активен алкален метал; второ, францият може да се счита за най-нестабилния от първите сто елемента на периодичната таблица. Неутралният франциев атом в основно състояние има електронна конфигурация 7s 1. Единствената степен на окисление на франка е +1.

Францият не може да бъде изолиран в значителни количества, тъй като полуживотът на всички известни в момента изотопи е твърде кратък. Най-дългоживеещият изотоп, франций, 223 Fr, има период на полуразпад от само 22 минути.

Според позицията си в периодичната таблица на елементите франций е един от най-електроположителните метали. Химически францият е най-близкият аналог на цезия. От това следва, че всички химични форми, характерни за цезия, трябва да съществуват и във франция. Повечето франциеви соли са силно разтворими във вода. Тежко разтворимите соли включват перхлорат, хлороплатинат, пикратокобалтинитрит и някои други соли, които се ко-утаяват изоморфно с подобни цезиеви соли. Като най-активен алкален метал, францият проявява намалена способност за комплексообразуване и хидролиза.

Намирайки се в разтвор в ултрамикроконцентрации (10-9-10-13 g), францият може лесно да се „изгуби“, адсорбира върху стените на съдовете, върху повърхността на утайките и върху възможните примеси.

Тъй като франций не може да се получи в значителни количества, неговите физикохимични характеристики са установени чрез изчисление.

Химични свойстваФранция учи само радиохимични методиизползване на цезий като специфичен носител. Масите на франций в тези експерименти не надвишават 10 -15 g (масовата активност на 223 Fr е 1,7 · 10 15 Bq/mg). Доста труден проблем е отделянето на франций от специфичния носител цезий. Според позицията си в периодичната таблица францият би трябвало да има по-отрицателен стандартен потенциал от цезия. Така че той може да бъде подчертанопросто на живачен катод.

Францият се адсорбира лесно върху йонообменни смоли KU-1 и Dauex-50 (сулфонови катионобменници) от неутрални или леко кисели разтвори. С помощта на тези смоли францият лесно се отделя от повечето химични елементи.

Франциумът се използва в медицината и биологията за изследване на разпределението на алкалните метали в тялото. Открива се предимно при злокачествени тумори, което го прави перспективен при ранната диагностика на саркомите.

11.7 РАДИЙ (88 Ra)

Елемент 88 е открит от Мария и Пиер Кюри през 1898 г. след полоний в минерала, известен като катран уран. М. Кюри откри, че радиационният интензитет на смолистата руда е няколко пъти по-силен от U 3 O 8, получен от металния уран. Кюри предполага, че рудата съдържа неизвестно вещество с радиация, по-интензивна от урана. Установено е, че фракциите, съдържащи бисмутов сулфид и бариев сулфат, са радиоактивни. Това потвърди предположението, че новият елемент е аналог на бария. При по-нататъшна работа, използвайки фракционна кристализация на бариев хлорид, бяха изолирани 90 mg радиев хлорид с висока чистота. Новият химичен елемент с пореден номер 88 е наречен радий от семейство Кюри.

Понастоящем има 13 известни изотопа на радия, три от които са членове на естествено срещащи се радиоактивни семейства. Най-дългоживеещият естествен радиев изотоп е 226 Ra с период на полуразпад от 1622 години. 226 Ra е a-g излъчвател и се намира във всички уранови руди. 1 тон руда от уранова смола съдържа около 400 mg 226 Ra. Горният слой на земната кора с дебелина 1,6 km съдържа 1,8×10 7 t 226 Ra. В някои природни води има доста голямо количество радий - до 10 -8 g/l. Световният океан съдържа около 2·10 4 тона радий.

Прясно получен метален радий е бял, лъскав метал, който потъмнява на въздух с Bp = 1140 C 0 и топене = 960 C 0 . Металният радий е получен за първи път от M. Curie и A. Debierne чрез изолиране върху живачен катод по време на електролиза на разтвор на RaCl 2, последвано от разлагане на радиева амалгама в поток от водород при нагряване до 700 °C.

Радият е представител на алкалоземните метали и е най-тежкият метал от основната подгрупа на 11 група на периодичната система. Единствената степен на окисление на радия е +2. По своите химични свойства радият е подобен на бария, но е химически по-активен. Той енергично разлага водата, като дава Ra(OH)2 хидроксид, който е по-разтворим от Ba(OH)2.

Ra + 2H 2 O = Ra (OH) 2 + H 2

Най-важните съединения на радия са неговите халогениди: хлорид и бромид. Всички радиеви и бариеви соли са изоморфни. Всички прясно приготвени радиеви соли имат бял цвят с характерен син блясъкНа тъмно. Химията на радий във водни разтвори е изследвана с помощта на следи от този елемент поради високата му масова радиоактивност (радиоактивността на 1 g радий е 3,7 × 10 10 Bq). Радият в разтворите е под формата на Ra 2+ йони. Сред алкалоземните метали радият проявява най-малка склонност към комплексообразуване и хидролиза.

Радият има висока склонност към сорбция от разтвори на повърхността на стъклария и филтърна хартия, което затруднява определянето на неговите физикохимични константи (например разтворимостта на радиевите соли). Радият образува комплекси с лимонена, млечна и винена киселини.

Основният проблем с разпределянеИзвличането на радий от уранови руди се състои в отделянето му от големи количества уран и продукти на разпадане на радий. В допълнение към методите на кокристализация с изоморфни соли на барий и олово, за изолиране на радий се използват хроматографски и екстракционни методи. Обещаващо за изолиране на радий е използването на неорганични неспецифични сорбенти, като Al 2 O 3.

Радият изигра огромна роля в изследването на структурата на атомното ядро, явлението радиоактивност и развитието на радиохимията и ядрената физика. Може да се твърди, че ако елементът радий не беше открит преди 100 години, миналият век едва ли щеше да се нарече атомен. За откриването на явлението радиоактивност и радий Мария Склодовска-Кюри е удостоена два пъти с Нобелова награда (първият път за физика през 1903 г., вторият път за химия през 1911 г.).

Основни области приложениярадият се дължи на неговото g-лъчение в методите за безразрушителен тест за определяне на дефекти при леене, в измервателни уреди за дебелина, по време на проучване на уранови находища. Алфа радиацията на радия позволява да се използва за производство на светещи бои и за отстраняване на статични заряди. Когато се смеси с берилий, радият се използва за създаване на неутронни източници. IN лекарство e радий се използва като източник на радон. Радият е силно подвижен по природа и може да бъде излужен доста силно от скалите. Поради това повечето уранови минерали губят значителна част от радия (понякога тези загуби възлизат на 85%), който лесно навлиза в естествени води.

11.8 АКТИНИУМ (89 Ac) И АКТИНОИДИ

1899 служител Кюри Дебиерн в отпадъциот обработката уранови рудиоткриха ново радиоактивно вещество. По време на химичното аналитично разделяне това радиоактивно вещество се утаява от амоняк заедно с редкоземни елементи и торий. Радиоактивността беше приписана на нов радиоактивен елемент, който беше кръстен актиний (излъчващ). Понастоящем са известни 24 изотопа на актиний, три от които се срещат в природата (Ac, Ac Ac). Останалите изотопи се получават по изкуствен път.

Таблица Радиоактивни свойства на някои изотопи на актиний:

Изотоп актиний	Получаване на реакция	Тип разпад	Половин живот
221Ac	232 Th(d,9n) 225 Pa(b)→ 221 Ac	b	<1 сек.
222Ac	232 Th(d,8n) 226 Pa(b)→ 222 Ac	b	4.2 сек.
223Ac	232 Th(d,7n) 227 Pa(b)→ 223 Ac	b	2,2 мин.
224 Ac	232 Th(d,6n) 228 Pa(b)→ 224 Ac	b	2,9 часа
225Ac	232 Th(n,g) 233 Th(in -)→ 233 Pa(in -) → 233 U(b)→ 229 Th(b)→ 225 Ra(in -) 225 Ac	b	10 дни
226 Ac	226 Ra(d,2n) 226 Ac	b или c - или електронно улавяне	29 часа
227Ac	235 U(b)→ 231 Th(c -)→ 231 Pa(b)→ 227 Ac Ra (n,g) Ra → Ac	b или c - c - , b	21,7 години 22 години
228 Ac	232 Th(b)→ 228 Ra(c -)→ 228 Ac	V -	6.13 часа
229 Ac	228 Ra(n,g) 229 Ra(in -)→ 229 Ac	V -	66 мин.
230Ac	232 Th(d,b) 230 Ac	V -	80 сек.
231 Ac	232 Th(g,p) 231 Ac	V -	7,5 мин.
232 Ac	232 Th(n,p) 232 Ac	V -	35 сек.

Има една причина, поради която елемент номер 89, морска анемона, е от особен интерес за мнозина днес. Този елемент, подобно на лантана, се оказа предшественик на голямо семейство елементи, което включва и трите стълба на ядрената енергия - уран, плутоний и торий.

Основният и дълготраен изотоп на актиния - Ac (период на полуразпад 22 години) е дъщерен продукт на 235 U. В уранови руди актиният се съдържа в микроконцентрации.В равновесие с 1 естествен уран има ~ 10 -10 g от ак. актинийМоже би изолирани от уранови и ториеви рудичрез извършване на киселинно разлагане на руда с последващо отделяне и отделяне на продуктите от разпадане на уран и торий и отделяне на актиний от примеси с лантаниди. Актиният може да бъде отделен от лантана хроматографски върху катионна смола в амониева форма. актинийотделя се добре от лантан чрез електрофореза. Количеството на получения актиний толкова малкоче този елемент е един от десетте най-редки елементи.

Поради много ниското съдържание на актиний в рудите, те предпочитат да го получават изкуствено.Изотопът 227 Ac се получава чрез облъчване на радий с мощен неутронен поток в реактор:

Ra (n,g) Ra → Ac

По този начин са получени чисти препарати от актиний, на които са определени основните му свойства. Добивът, като правило, не надвишава 2,15% от първоначалното количество радий. Количеството актиний при този метод на синтез се изчислява в грамове. Морската анемон се отделя от радия и неговите дъщерни продукти на разпадане съвсем просто след разтваряне на мишената в HCl - чрез екстракция в разтвор на тиофенилкарбонил-трифлуороацетон в хлороформ при pH ~ 3,6. След това актиният се утаява под формата на Ac 2 (C 2 O 4) 3, разтваря се в солна киселина и се превръща в AcF 3 с флуороводородна киселина. След това, във вакуум при 1200 0 C, получената сол се редуцира до метал от метален литий. Изолирането и пречистването на актиний от радий, торий и дъщерни продукти на разпадане се извършват с помощта на методи за екстракция и йонообмен.

Металният актиний се получава чрез редукция на актиниев трифлуорид с литиеви пари

Елементарната морска анемона е доста тежък сребристо-бял метал, който лесно се окислява във въздуха, за да образува оксиден филм, който предпазва метала от по-нататъшна корозия. Актиниев елемент трета групапериодична система. Най-близкият му химичен аналог е лантан. Подобно на лантана, той има същата валентност (+ 3), подобни атомни радиуси (1,87 nm за лантан и 2,03 nm за актиний) и почти идентична структура на повечето съединения. Актиниумът е подобен на лантана реактивенелемент, който се окислява бързо във въздуха. В същото време той има повече основни свойства от лантана. В киселинни разтвори актиният присъства под формата на йони. При pH>3 се образуват колоидни разтвори. В микроконцентрации на морски анемонии съутаява се с хидроксиди на итрий, алуминий и желязо.

Използване на морска анемона

227 Ac, смесен с берилий, е източник на неутрони. Източниците на Ac-Be се характеризират с нисък добив на гама лъчи и се използват в активационния анализ за определяне на Mn, Si, Al в руди.

225 Ac се използва за получаване на 213 Bi, както и за използване в радиоимунотерапията.

227 Ac може да се използва в радиоизотопни източници на енергия.

228 Ac се използва като радиоиндикатор в химичните изследвания поради високоенергийното си β-лъчение.

Смес от изотопи 228Ac-228Ra се използва в медицината като интензивен източник на g-лъчение.

Актиният е една от опасните радиоактивни отрови с висока специфична b-активност. Въпреки че абсорбцията на актиния от храносмилателния тракт е относително малка в сравнение с радия, най-важната характеристика на актиния е способността му да се задържа здраво в тялото в повърхностните слоеве на костната тъкан. Първоначално актинията се натрупва в голяма степен в черния дроб и скоростта на нейното извеждане от тялото е много по-голяма от скоростта на нейното радиоактивно разпадане. В допълнение, един от дъщерните продукти на неговия разпад е много опасен радон, защитата от който при работа с актиний е отделна сериозна задача.

Actinium играе огромна роля в известния актинидна теория G. Seaborg, предложена през 1944 г. В съответствие с тази теория елементите с поредни номера 90-103 образуват семейството 5f и по аналогия с лантанидите се поставят в периодичната таблица под формата отделна група. По отношение на тяхното химично поведение актинидите заемат междинна позиция между елементите от f- и d-серията. Те включват торий, протактиний, уран, нептуний, плутоний, америций, кюрий, беркелий, калифорний, енщайний, фермий, менделеевий, нобелий, лауренций.

Таблица Най-важните изотопи на актинидите

Изотоп	Половин живот	Изотоп	Половин живот	Изотоп	Половин живот
227Ac	22	244 Pu	7,6 × 10 7 години	248 Bk	314 дни
232 Th	1,39×10 10 години	241 Am	458 години	251 Вж	660 години
231 Pa	34300 години	241 Am	433 години	254 Es	280 дни
233 U	1,62×10 5 години	243 Am	7600 години	253 Es	20.47 дни
235 U	7.13×10 8 години	242 см	162,5 дни
238 U	4,5 × 10 9 години	244 см	19 години
235 Np	410 дни	247 см	³4×10 7 години
237 Np	2,2 × 10 6 години	248 см	4,7 × 10 5 години
238 Pu	86,4 години	250 см	2×10 4 години
239 Pu	24360 години	247 Bk	1300 години
242 Pu	3,79×10 5 години

Според теорията в слоя 5f може да има общо 14 електрона. Следователно 103-ият елемент трябва да бъде последният актинид, тъй като той ще има напълно изградени нива 5f, 6s и 6p. От друга страна, трябва да очакваме, че 104-ият елемент ще бъде в състояние 6d 2 7s 2, т.е. принадлежи към четвъртата група на периодичната система, следователно по своите свойства трябва да бъде подобен на тория.

Глава 2. Държавна социална помощ, предоставена под формата на предоставяне на граждани на набор от социални услуги стр. 15

Глава 2. Държавна социална помощ, предоставена под формата на предоставяне на граждани на набор от социални услуги стр. 16

Глава 2. Държавна социална помощ, предоставена под формата на предоставяне на набор от социални услуги на гражданите, стр. 17

Глава 2. Държавна социална помощ, предоставена под формата на предоставяне на граждани на набор от социални услуги стр. 18

Глава 2. Държавна социална помощ, предоставена под формата на предоставяне на набор от социални услуги на гражданите, стр. 19

Малко хора знаят, че радиоактивни вещества могат да бъдат скрити в най-ежедневните и на пръв поглед безопасни предмети. Освен това много от нас се сблъскват с тях всеки ден и резултатите от подобни „срещи“ са много различни. Затова всеки човек трябва да разбере какво точно има предвид тази формулировка и къде може да се крие опасността. Освен това всяка година радиацията ни обгръща във все по-плътно одеяло...

Смъртоносна радиация

Първо, нека да разберем кои вещества са радиоактивни. Всеки знае какво представлява периодичната таблица на химичните елементи на Менделеев. Днес тя включва около 120 вещества, всяко от които съдържа атомно ядро. Някои от тях са способни да се разделят на майка и дъщеря. По време на този процес се отделя опасна радиация.

Различните химични елементи се характеризират с определен период на полуразпад на ядрото. Обяснението на този феномен е: „времето, през което броят на оцелелите частици намалява наполовина“.

Процесът на разпадане ще продължи, докато се появи стабилно, тоест нерадиоактивно и безопасно ядро. В същото време в околната среда ще бъдат изхвърлени частици с различна степен на опасност. Срещат се следните разновидности:

• алфа: най-слабите, те не са в състояние да преодолеят разстояние повече от 5 см и могат да бъдат спрени от обикновен лист хартия;
• бета: способен да проникне в човешката кожа на дълбочина от няколко сантиметра;
• гама лъчи (или изомерен преход): способни да проникнат във вътрешните органи;
• неутрон: не съществува в природата, дело е на човешки ръце; Почти невъзможно е да се скриете от този вид радиация.

Радиоактивни вещества са всички елементи, които се намират след оловото (което е номер 81). Техният полуживот може да варира от няколко десетки секунди до милиарди години. Колкото по-нисък е този показател, толкова по-опасен е елементът: по този начин той може бързо да проникне в клетките на растенията, животните и хората.

Много зависи колко голяма е била дозата. Радиацията може да се натрупва в продължение на много години, като постепенно деактивира един орган след друг, или може да причини един силен удар, в резултат на който живо същество ще умре за кратко време.

От калций до ливермориум

Пълният списък на радиоактивните вещества е впечатляващ! В края на краищата той съдържа най-малко 80 позиции, сред които има и такива, които човек, далеч от химията, никога не би си помислил да заподозре, че притежават опасни свойства. Например калцият, който изгражда скелета на всеки човек. Или калий, необходим за нормалната сърдечна дейност. Или селен - лекарите го наричат ​​микроелемент на дълголетието... Но има и радиоактивни вещества, известни дори на обикновения човек. Между тях:

• полоний;
• стронций;
• цезий;
• радий;
• бисмут;
• франкове;
• ръдърфордий;
• германий.

Някои радиоактивни вещества се срещат в природата. По правило те имат най-дълъг период на гниене и не могат да причинят много вреда на хората.

Друга група химични елементи е създадена в лабораторията. Именно тук се намират най-опасните представители.

Така, Най-опасните вещества днес са ливермориум и унунпентиум.Те са непознати за широк кръг от хора и това е повече добро, отколкото лошо.

В крайна сметка тези елементи не се срещат в природата: те се синтезират изкуствено. Времето им на разпадане е съответно 61 и 87 секунди. За сравнение: за добре познатия и изключително опасен полоний-210 тази цифра е 138 дни и 9 часа.

Невидима опасност

Радиоактивните вещества имат редица специфични свойства.

• Липса на мирис, цвят, вкус. Това ги прави особено опасни, защото човек може да живее в близост до източник на радиация в продължение на много години и дори да не знае за това.
• Способността да се удря на значително разстояние от източника. Може да достигне няколкостотин метра.
• Разграждането на тези вещества не зависи от външни фактори. Следователно опасността не може да бъде отстранена с химически, физически или други средства.

Къде могат да се намират опасни за хората радиоактивни вещества? На първо място във водата и въздуха. Оттам те попадат в растенията, които са част от диетата. Доказано е, че най-често радионуклидите се срещат в зелето и цвеклото.

Въпреки това, беленето на зеленчуците и последващата топлинна обработка могат да намалят концентрацията на опасни вещества почти наполовина.

Друго нещо са радиоактивните вещества, открити в строителните материали. Има дори определени стандарти, които определят максимално допустимата концентрация на уран, торий и калий-40 в минералните суровини. Надеждните компании следват тези стандарти.Въпреки това, на строителния пазар винаги съществува риск от среща с хора, които не са готови да усложнят живота си с никакви стандарти. И в този случай човек може да закупи апартамент или къща, построена от опасни материали.

Не е нужно да търсите далеч за примери! Така по време на строителството на една от къщите в Омск е използван натрошен гранитен камък, добит в северния Казахстан, или по-точно в масива Макинск. Има данни, според които този трошен камък съдържа до 20 g/t уран и до 60 g/t торий. В резултат на това нормите за мощност на гама лъчение в тази къща бяха значително превишени.

Внимавайте, радиация!

Разбира се Трудно е човек да се предпази от радиацията на 100%.Въпреки това, ако сте внимателни и следвате някои правила, можете да намалите възможността от поражение до минимум.

За да направите това, трябва да правите измервания от време на време в стаи, където често се намирате. Специални дозиметри и радиометри ще помогнат за получаване на надеждни данни.

Между другото, същите тези устройства ще ви позволят да определите дали има радиоактивно вещество в храната.

Освен това е препоръчително да освободите къщата от определени предмети. Например часовник със светещ циферблат: има вероятност да е произведен с участието на радий. И по време на строителството е наложително да се изискват документи от продавачите на материали, показващи радиационната безопасност на продукта.

Разбира се, няма да можете да се защитите напълно и винаги има рискове. Но задачата на всеки човек е внимателно да следи здравето си, какво яде и в какви условия живее.

източник:

РАДИОАКТИВНИ ВЕЩЕСТВА

вещества, които съдържат (във високи концентрации) радионуклиди.

Радиоактивни вещества

неядрени вещества, които излъчват йонизиращо лъчение.

Федерален закон от 21 ноември 1995 г. N 170-FZ, член 3

РАДИОАКТИВНИ ВЕЩЕСТВА

според дефиницията на Федералния закон „За използването на атомната енергия“ от 20 октомври 1995 г. „вещества, които не са свързани с ядрени материали, които излъчват йонизиращо лъчение“.

Радиоактивни вещества

вещества във всякакво агрегатно състояние, съдържащи радионуклиди с активност, които са предмет на изискванията на стандартите за радиационна безопасност nrb-99 и санитарните правила sp 2.6.1.758-99.

Радиоактивни вещества

неща (включително вещества),

радиоактивен отпадък

(„Процедура за организиране на митнически контрол върху радиоактивни

вещества“, одобрен. по разпореждане на Държавната митница

Комитет на Република Беларус от 23 декември 1997 г. N 434-OD)

РАДИОАКТИВНИ ВЕЩЕСТВА

вещества от естествен или изкуствен произход, съдържащи радиоактивни изотопи. Това са неядрени вещества, които излъчват йонизиращо лъчение. Те включват например тритий, уран, торий, актиний, натрий22, стронций-89, технеций, цезий-137, радий-228 и други радионуклиди, които са в газообразно, течно или твърдо състояние, способни на спонтанен разпад и освобождаване поради това алфа, бета и гама лъчение. Много R. v. имат повишена увреждаща способност и са способни да причинят вреда на живите организми (лъчева болест, отслабен имунитет, интоксикация и др. патологични процеси) и да заразят околната среда. Процесът на разпадане в R. век. се извършва непрекъснато, поради което безопасното боравене по време на тяхното използване и съхранение е възможно само с използването на специални предпазни средства. В руското наказателно право R. v. са обект на редица престъпления, предвидени в Наказателния кодекс на Руската федерация.

Извършването на престъпление с използване на R. v. се признава за отегчаващо отговорността обстоятелство.

РАДИОАКТИВНИ ВЕЩЕСТВА

вещества, съдържащи естествени или изкуствени радиоактивни изотопи. В големи количества V.r. се образуват при ядрени експлозии и работа на ядрени реактори. Веднъж попаднал в околната среда, В.р. водят до радиоактивно замърсяване на местността (акваторията) и атмосферата, опасно за здравето на хората и животните. Разпадането на радиоактивните изотопи се съпровожда от йонизиращи лъчения - електромагнитни (рентгенови и гама лъчи) и корпускулярни (алфа и бета частици, поток от неутрони и протони), проникващи в живите тъкани и предизвикващи йонизация на атоми и молекули. Рентгеновите лъчи са електромагнитно лъчение с дължина на вълната 10–5–102 nm, което прониква през някои материали. Те се излъчват при забавянето на бързите електрони в дадено вещество и при прехода на електрони от външните електронни обвивки на атома към вътрешните. Източници - рентгенова тръба, някои радиоактивни изотопи, ускорители и устройства за съхранение на електрони. Приемници - фотоленти, флуоресцентни екрани, детектори за ядрени лъчения. Рентгеновите лъчи се използват в медицината, дефектоскопията, рентгеноструктурния и спектрален анализ. Гама лъчението е късовълново електромагнитно излъчване, има висока енергия (до 5 MeV за естествени радиоактивни вещества и до 70 MeV за изкуствени ядрени реакции) и може да проникне в големи слоеве на материята, особено опасно за хората при външно облъчване. Алфа лъчението е излъчване на ядра от хелиеви атоми (алфа частици), което поради ниската си проникваща способност (от порядъка на части от милиметър) представлява практическа опасност само когато навлезе в тялото. Алфа частиците имат висока енергия (от 2 до 9 MeV) и висока йонизираща способност. Бета радиацията е поток от електрони или позитрони (бета частици), излъчвани от атомните ядра по време на бета разпада на радиоактивни изотопи. Проникващата способност на бета-частиците не надвишава няколко mm, следователно при външно облъчване на тялото се засягат само повърхностни тъкани. Неутронът е неутрална елементарна частица. Заедно с протоните образува атомното ядро. Протонът е стабилна елементарна частица с положителен заряд. Мощният поток от неутрони и протони, генериран по време на реакциите на ядрено делене и синтез, има висока проникваща и йонизираща способност.

Радиоактивни елементи

радиоактивни елементи,химични елементи, всички изотопи на които са радиоактивни. Радиоактивните елементи включват технеций (атомен номер 43), прометий (61), полоний (84) и всички следващи елементи в периодичната таблица. До 1975 г. са известни 25 радиоактивни елемента. Тези, които се намират зад урана в периодичната таблица, се наричат ​​трансуранови елементи. 14-те радиоактивни елемента с атомен номер 90-103 са до голяма степен подобни един на друг; те съставляват семейството на актинидите. От естествените радиоактивни елементи само два - торий (атомен номер 90) и уран (92) имат изотопи, чийто период на полуразпад (T 1 /2) е сравним с възрастта на Земята. Това са 232 Th (T 1 /2 = 1,41 × 10 10 години), 235 U (T 1 / 2 = 7,13 × 10 8 години) и 238 U (T 1 /2 = 4,51 × 10 9 години). Следователно торият и уранът са се запазили на нашата планета от нейното образуване и са първичните радиоактивни елементи. Изотопите 232 Th, 235 U и 238 U водят до естествени радиоактивни серии, които включват вторични естествени радиоактивни елементи с атомни номера 84-89 и 91 като междинни членове.

Времето на полуразпад на всички изотопи на тези елементи е сравнително кратко и ако запасите им не се попълват непрекъснато поради разпадането на дългоживеещите изотопи U и Th, те отдавна биха се разпаднали напълно.

Радиоактивните елементи с атомни номера 43, 61, 93 и всички следващи се наричат ​​изкуствени, т.к. те се произвеждат с помощта на изкуствено проведени ядрени реакции. Това разделение на радиоактивните елементи на естествени и изкуствени е доста произволно; Така астатът (атомен номер 85) първо е получен изкуствено и след това е открит сред членовете на естествените радиоактивни серии. В природата са открити и незначителни количества технеций, прометий, нептуний (атомен номер 93) и плутоний (94), получени в резултат на делене на ядрения уран - спонтанно или принудително (под въздействието на неутрони от космически лъчи и др.) .

Два радиоактивни елемента - Th и U - образуват голям брой различни минерали. Преработката на естествени суровини дава възможност за получаване на тези елементи в големи количества. Радиоактивни елементи - членове на естествени радиоактивни серии - могат да бъдат изолирани чрез радиохимични методи от производствени отпадъци на Th и U, както и от торий- или уран-съдържащи препарати, съхранявани дълго време. Np, Pu и други леки трансуранови елементи се произвеждат в ядрени реактори поради ядрени реакции на изотопа 238 U с неутрони. С помощта на различни ядрени реакции тежките трансуранови елементи Tc и Pm се произвеждат в ядрени реактори и могат да бъдат изолирани от продуктите на делене.

Много радиоактивни елементи имат важно практическо значение. U и Pu се използват като делящ се материал в ядрени реактори и ядрени оръжия. Облъчването на тория (неговия естествен изотоп 232 Th) с неутрони дава възможност да се получи изотопа 233 U - делящ се материал. Pm, Po, Pu и др. Радиоактивните елементи се използват за производството на атомни електрически батерии с непрекъснат живот до няколко години. Вижте статии за отделни радиоактивни елементи, както и за радиоактивни минерали, ториеви руди, уранови руди.

Лит.: Несмеянов Ан. Н., Радиохимия, М., 1972.

С. С. Бердоносов.

Ориз. към чл. Радиоактивни елементи.

У дома | Основи на безопасността на живота | Материали за уроци | Материали за уроци по безопасност на живота за 8 клас | План на урока за учебната година |

Основи на безопасността на живота
8 клас

Урок 18

Последици от радиационни аварии

Авариите в радиационно опасни съоръжения се характеризират с изпускане на радиоактивни продукти в околната среда. Това води до радиационно замърсяване на въздуха, водата, почвата и съответно до облъчване на персонала на обекта, а в някои случаи и на населението (виж Диаграма 11). В същото време радиоактивните вещества се отделят в атмосферата от ядрените реактори под формата на малки прахови частици и аерозоли. Може да възникне разлив на течност, което да доведе до радиоактивно замърсяване на района и водоемите.

Радиоактивните вещества имат специфични свойства:

- нямат мирис, цвят, вкус или други външни белези, поради което само с уреди могат да се индикира заразяване на хора, животни, терен, вода, въздух, предмети от бита, превозни средства, храни;
- способни са да причинят щети не само при директен контакт, но и на разстояние (до стотици метри) от източника на замърсяване;
— увреждащите свойства на радиоактивните вещества не могат да бъдат унищожени чрез химически и/или друг метод, тъй като тяхното радиоактивно разпадане не зависи от външни фактори, а се определя от времето на полуразпад на веществото.

Периодът на полуразпад е времето, през което половината от всички атоми на радиоактивно вещество се разпадат. Времето на полуразпад на различни радиоактивни вещества варира в широк диапазон от време.

При радиационна аварияВъзниква замърсяване на храна, вода и резервоари, което води до появата на различни форми на лъчева болест, тежки отравяния и инфекциозни заболявания при хората и животните.

В резултат на аварийно изпускане на радиоактивни вещества в атмосферата са възможни видовете радиационни ефекти върху хората и животните, показани на фигурата.

Характеристики на радиоактивно замърсяване (замърсяване) на района

Радиоактивното замърсяване при авария в атомна електроцентрала (съоръжение) има няколко характеристики:

— радиоактивните продукти лесно проникват на закрито, тъй като повечето от тях са в състояние на пара или аерозол;
— най-голяма опасност представлява вътрешното облъчване, причинено от навлизането на радиоактивни вещества в тялото;
— при голяма продължителност на радиоактивно изпускане, когато посоката на вятъра може да се променя многократно, съществува възможност за радиоактивно замърсяване на района почти във всички посоки от източника на аварията.

Нека разгледаме характеристиките на радиоактивното замърсяване на района по време на аварии в атомни електроцентрали, за разлика от радиоактивното замърсяване на района по време на ядрени експлозии.

По време на наземна ядрена експлозияв облака му участват десетки хиляди тонове почва. Радиоактивните частици се смесват с минерален прах, стопяват се и се утаяват на земята.

Въздухът е слабо замърсен. Образуването на следа от радиоактивен облак завършва в рамките на няколко часа. През това време метеорологичните условия като правило не се променят рязко, а облачната следа има специфични геометрични размери и очертания. В този случай основната опасност за хората, попаднали в следата на радиоактивния облак, е външното облъчване (90-95% от общата доза радиация). Дозата на вътрешно облъчване е незначителна. Причинява се от поглъщането на радиоактивни вещества в тялото през дихателната система и с храната.

По време на аварии в атомни електроцентрали значителна част от продуктите на делене на ядреното гориво са в състояние на пара или аерозол. Изпускането им в атмосферата може да продължи от няколко дни до няколко седмици. Въздействието на радиоактивното замърсяване на околната среда върху хората в първите часове и дни след аварията се определя както от външното облъчване от радиоактивния облак и радиоактивните отлагания на земята, така и от вътрешното облъчване в резултат на вдишване на радионуклиди от изхвърлянето облак. Впоследствие дълги години вредното въздействие и натрупването на радиационни дози у хората ще се дължи на включването на отложените радионуклиди в биологичната верига и консумацията на замърсени храни и вода. В този случай общата радиационна доза, прогнозирана за следващите 50 години след аварията, обикновено се изчислява, както следва: 15% - външно облъчване, 85% - вътрешно облъчване.

Естеството на увреждането на хора и животни.
Замърсяване на селскостопански растения и храни

В случай на аварии в атомни електроцентрали е трудно да се създадат условия, които напълно предпазват хората от радиационно облъчване.

Въпреки това, знаейки, че въздействието на йонизиращото лъчение върху отделните човешки тъкани и органи не е еднакво, то може да бъде значително отслабено.

Така, Някои органи са по-чувствителни към въздействието на йонизиращото лъчение, други по-малко.

При относително равномерно облъчване на тялото увреждането на здравето се определя от нивото на облъчване на цялото тяло, което съответства на първата група критични органи.

Към първата група критични органивключват също гениталиите и червения костен мозък.

Към втората група критични органивключват мускули, щитовидна жлеза, мастна тъкан, черен дроб, бъбреци, далак, стомашно-чревен тракт, бели дробове, очни лещи.

Третата група критични органиизграждат кожата, костната тъкан, ръцете, предмишниците, краката и стъпалата.

При работа в зони, замърсени с радиоактивни вещества, се установяват определени допустими дози радиация за определен период от време, които по правило не трябва да причиняват радиоактивни увреждания на хората.

Степента на радиационно увреждане зависи от получената доза радиация и времетопо време на което лицето е било изложено на него. Не всяка доза радиация е опасна. Ако не надвишава 50 R, тогава е изключена дори загуба на работоспособност. Доза от 200-300 R, получена за кратък период от време, може да причини тежки радиационни увреждания. Въпреки това, една и съща доза, получена в продължение на няколко месеца, няма да доведе до заболяване: здравото човешко тяло е способно да произвежда нови клетки през това време, за да замени изгубените по време на облъчването.

При определяне на допустимите дози радиация се взема предвид, че тя може да бъде еднократна и многократна.

Облъчването, получено през първите четири дни, се счита за единично. То може да бъде импулсивно (при излагане на проникваща радиация) или равномерно (при облъчване в замърсена зона).

Експозицията, получена за период от повече от четири дни, се счита за многократна.

Спазването на установените граници на допустимите дози на облъчване елиминира възможността от масови радиационни увреждания в зони на радиоактивно замърсяване на района. В табл 9, 10 показват възможните последствия от остро еднократно и многократно облъчване на човешкото тяло в зависимост от получената доза.

Радиоактивните продукти, образувани по време на авария в атомна електроцентрала под формата на прах, аерозоли и други малки частици, се утаяват на земята. Те се носят от вятъра, заразявайки всичко наоколо. Ако хранителните запаси се оставят непокрити или целостта на опаковката им е нарушена, радиоактивните вещества ще ги замърсят. Радиоактивни вещества могат също да бъдат въведени в храната по време на обработката на храната от замърсени повърхности на контейнери, кухненски прибори и оборудване, дрехи и ръце.

Радиоактивните вещества, които попадат на повърхността на продуктите, ако не са опаковани, или през пукнатини и течове в контейнери, проникват вътре: в хляба и крекерите - до дълбочината на порите; в насипни продукти (брашно, зърнени храни, гранулирана захар, трапезна сол) - в повърхността (10-15 mm) и подлежащите слоеве, в зависимост от плътността на продукта. Месото, рибата, зеленчуците и плодовете обикновено са замърсени с радиоактивен прах (аерозоли) от повърхността, към която той е полепнал много плътно. В течните продукти големите частици се утаяват на дъното на контейнера, а малките частици образуват суспензия.

Най-голямата опасност идва от поглъщането на радиоактивни вещества в тялото.със замърсени с тях храни и вода, а приемането им в количества над установените стойности причинява лъчева болест. Ето защо, за да се елиминира опасното вътрешно облъчване на човешкото тяло, са установени допустими граници на радиоактивно замърсяване на храната и водата (табл. 11). Тяхното спазване трябва да се следи стриктно.

Забележка:специфична активност на радионуклид - отношението на активността на радионуклида в пробата към масата на пробата. Активността на радионуклида в пробата се измерва в кюри (Ci). 1 Ci = 3,7 1010 ядрени трансформации за секунда.