Цветные и радиоактивные металлы

Обновлено: 09.05.2024

Среди всех элементов периодической системы значительная часть принадлежит таким, о которых большинство людей говорят со страхом. А как же иначе? Ведь они являются радиоактивными, а это означает прямую угрозу здоровью людей.

Попробуем разобраться, какие же именно элементы являются опасными, и что они собой представляют, а также выясним, в чем заключается их вредоносное действие на организм человека.

Общее понятие о группе радиоактивных элементов

В данную группу входят металлы. Их достаточно много, располагаются они в периодической системе сразу после свинца и до самой последней ячейки. Главный критерий, по которому принято относить тот или иной элемент к группе радиоактивных, - это его способность обладать определенным периодом полураспада.

Другими словами, радиоактивный распад - это преобразование ядра металла в другое, дочернее, которое сопровождается испусканием излучения определенного вида. При этом происходят превращения одних элементов в другие.

Радиоактивный металл - это тот, у которого хотя бы один изотоп является таковым. Даже если всего разновидностей будет шесть, и при этом лишь одна из них будет носителем данного свойства, весь элемент станет считаться радиоактивным.

Виды излучений

Основными вариантами излучения, которое испускается металлами при распадах, являются:

альфа-частицы;
бета-частицы или нейтринный распад;
изомерный переход (гамма-лучи).

Есть два варианта существования подобных элементов. Первый - это естественный, то есть когда радиоактивный металл встречается в природе и самым простым путем под влиянием внешних сил с течением времени преобразуется в иные формы (проявляет свою радиоактивность и распадается).

Вторая группа - это искусственно созданные учеными металлы, способные к быстрому распаду и мощному выделению большого количества радиационного излучения. Делается это для использования в определенных сферах деятельности. Установки, в которых производятся ядерные реакции по превращениям одних элементов в другие, называются синхрофазотронами.

Разница между двумя обозначенными способами полураспада очевидна: в обоих случаях он самопроизвольный, однако лишь искусственно полученные металлы дают именно ядерные реакции в процессе деструктуризации.

Основы обозначения подобных атомов

Так как у большей части элементов лишь один или два изотопа являются радиоактивными, принято указывать конкретный вид при обозначениях, а не весь элемент в целом. Например, свинец - это просто вещество. Если же принимать во внимание, что он - радиоактивный металл, то следует называть его, например, "свинец-207".

Периоды полураспада рассматриваемых частиц могут сильно варьироваться. Есть изотопы, которые существуют лишь 0,032 секунды. Но наравне с ними встречаются и те, что распадаются миллионы лет в земных недрах.

Радиоактивные металлы: список

Полный перечень всех принадлежащих к рассматриваемой группе элементов может быть достаточно внушительным, ведь всего к ней относятся около 80 металлов. В первую очередь это все, стоящие в периодической системе после свинца, включая группу лантаноидов и актиноидов. То есть висмут, полоний, астат, радон, франций, радий, резерфордий и так далее по порядковым номерам.

Выше обозначенной границы располагается множество представителей, каждый из которых также имеет изотопы. При этом некоторые из них могут быть как раз радиоактивными. Поэтому важно, какие разновидности имеет химический элемент. Радиоактивный металл, точнее одна из его изотопных разновидностей, есть практически у каждого представителя таблицы. Например, их имеют:

кальций;
селен;
гафний;
вольфрам;
осмий;
висмут;
индий;
калий;
рубидий;
цирконий;
европий;
радий и другие.

Таким образом, очевидно, что элементов, проявляющих свойства радиоактивности, очень много - подавляющее большинство. Часть из них безопасна из-за слишком длинного периода полураспада и содержится в природе, другая же создана искусственно человеком для различных нужд в науке и технике и является крайне опасной для организма людей.

Характеристика радия

Название элементу дано его первооткрывателями - супругами Кюри, Пьером и Марией. Именно эти люди впервые обнаружили, что один из изотопов этого металла - радий-226 - это наиболее устойчивая форма, обладающая особыми свойствами радиоактивности. Это произошло в 1898 году, и о подобном явлении только стало известно. Подробным его изучением как раз и занялись супруги химики.

Этимология слова берет корни из французского языка, на котором оно звучит как radium. Всего известно 14 изотопных модификаций данного элемента. Но наиболее устойчивые формы с массовыми числами:

Ярко выраженной радиоактивностью обладает форма 226. Сам по себе радий - химический элемент под номером 88. Атомная масса [226]. Как простое вещество способен к существованию. Представляет собой серебристо-белый радиоактивный металл с температурой плавления около 670 0 С.

С химической точки зрения проявляет достаточно высокую степень активности и способен реагировать с:

водой;
органическими кислотами, формируя устойчивые комплексы;
кислородом, образуя оксид.

Свойства и применение

Также радий - химический элемент, который формирует ряд солей. Известны его нитриды, хлориды, сульфаты, нитраты, карбонаты, фосфаты, хроматы. Также есть двойные соли с вольфрамом и бериллием.

То, что радий-226 может быть опасен для здоровья, его первооткрыватель Пьер Кюри узнал не сразу. Однако сумел убедиться в этом, когда провел эксперимент: сутки он ходил с привязанной к плечевой части руки пробиркой с металлом. На месте контакта с кожей появилась незаживающая язва, избавиться от которой ученый не мог больше двух месяцев. От своих экспериментов над явлением радиоактивности супруги не отказались, поэтому и умерли оба от большой дозы облучения.

Помимо отрицательного значения, существует и ряд областей, в которых радий-226 находит применение и приносит пользу:

Плутоний и его изотопы

Данный элемент был открыт в сороковых годах XX века американскими учеными. Впервые его выделили из урановой руды, в которой он сформировался из нептуния. Последний при этом - результат распада уранового ядра. То есть все они между собой тесно взаимосвязаны общими радиоактивными превращениями.

Существует несколько устойчивых изотопов данного металла. Однако наиболее распространенной и важной практически разновидностью является плутоний-239. Известны химические реакции данного металла с:

кислородом,
кислотами;
водой;
щелочами;
галогенами.

По своим физическим свойствам плутоний-239 является хрупким металлом с температурой плавления 640 0 С. Основные способы воздействия на организм - это постепенное формирование онкологических заболеваний, накапливание в костях и вызывание их разрушения, заболевания легких.

Область использования - в основном ядерная промышленность. Известно, что при распаде одного грамма плутония-239 выделяется такое количество теплоты, которое сравнимо с 4-мя тоннами сгоревшего угля. Именно поэтому этот вид металла находит такое широкое применение в реакциях. Ядерный плутоний - источник энергии в атомных реакторах и термоядерных бомбах. Он же используется при изготовлении электрических аккумуляторов энергии, срок службы которых может достигать пяти лет.

Уран - источник радиации

Данный элемент был открыт в 1789 году химиком из Германии Клапротом. Однако исследовать его свойства и научиться применять их на практике люди сумели лишь в XX веке. Основная отличительная особенность в том, что радиоактивный уран способен при естественном распаде образовывать ядра:

свинца-206;
криптона;
плутония-239;
свинца-207;
ксенона.

В природе этот металл светло-серого цвета, обладает температурой плавления свыше 1100 0 С. Встречается в составе минералов:

Урановые слюдки.
Уранинит.
Настуран.
Отенит.
Тюянмунит.

Известны три стабильных природных изотопа и 11 искусственно синтезированных, с массовыми числами от 227 до 240.

В промышленности широко используется радиоактивный уран, способный быстро распадаться с высвобождением энергии. Так, его используют:

в геохимии;
горном деле;
ядерных реакторах;
при изготовлении ядерного оружия.

Влияние на организм человека ничем не отличается от предыдущих рассмотренных металлов - накопление приводит к повышенной дозе облучения и возникновению раковых опухолей.

Трансурановые элементы

Самыми главными из металлов, стоящих вслед за ураном в периодической системе, являются те, что были открыты совсем недавно. Буквально в 2004 году в свет вышли источники, подтверждающие рождение на свет 115 элемента периодической системы.

Им стал самый радиоактивный металл из всех известных на сегодняшний день - унунпентий (Uup). Его свойства остаются не изученными до сих пор, ведь период полураспада составляет 0,032 секунды! Рассмотреть и выявить подробности строения и проявляемые особенности при таких условиях просто невозможно.

Однако его радиоактивность во много раз превосходит показатели второго по данному свойству элемента - плутония. Тем не менее используется на практике не унунпентий, а более "медленные" его товарищи по таблице - уран, плутоний, нептуний, полоний и прочие.

Еще один элемент - унбибий - теоретически существует, однако доказать это практически ученые разных стран не могут с 1974 года. Последняя попытка была совершена в 2005 году, однако оказалась не подтвержденной общим советом ученых-химиков.

Торий

Был открыт еще в XIX веке Берцелиусом и назван в честь скандинавского бога Тора. Является слаборадиоактивным металлом. Такой особенностью обладают пять из его 11-ти изотопов.

Основное применение в ядерной энергетике основано не на способности испускать огромное количество тепловой энергии при распаде. Особенность в том, что ядра тория способны захватывать нейтроны и превращаться в уран-238 и плутоний-239, которые уже и вступают непосредственно в ядерные реакции. Поэтому и торий можно отнести к группе рассматриваемых нами металлов.

Полоний

Серебристо-белый радиоактивный металл под номером 84 в периодической системе. Открыт был все теми же ярыми исследователями радиоактивности и всего, что с ней связано, супругами Марией и Пьером Кюри в 1898 году. Главная особенность этого вещества в том, что оно свободно существует около 138,5 дней. То есть таков период полураспада данного металла.

В природе встречается в составе урановых и других руд. Используется как источник энергии, причем достаточно мощной. Является стратегическим металлом, так как применяется для изготовления ядерного оружия. Количество строго ограничено и находится под контролем каждого государства.

Также используется для ионизации воздуха, устранения статического электричества в помещении, при изготовлении космических обогревателей и прочих схожих предметов.

Воздействие на организм человека

Все радиоактивные металлы обладают способностью проникать сквозь кожу человека и накапливаться внутри организма. Они очень плохо выводятся с продуктами жизнедеятельности, вообще не выводятся с потом.

Со временем начинают поражать дыхательную, кровеносную, нервную системы, вызывая в них необратимые изменения. Воздействуют на клетки, заставляя их функционировать неправильно. В результате происходит образование злокачественных опухолей, возникают онкологические заболевания.

Поэтому каждый радиоактивный металл - большая опасность для человека, особенно если говорить о них в чистом виде. Нельзя трогать их незащищенными руками и находиться в помещении вместе с ними без специальных защитных приспособлений.

Цветные, драгоценные и черные виды металлов и их характеристика

Металлы – это большая группа простых элементов с характерными особенностями, такими как высокая тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент и другое. Чтобы правильно классифицировать и понять, что к чему, необходимо разобраться со всеми нюансами. Давайте постараемся с вами рассмотреть такие основные виды металлов, как черные, цветные, драгоценные, а также сплавы. Это достаточно обширная и сложная тема, но мы постараемся разложить все по полочкам.

Что должен знать каждый?

Прежде чем классифицировать металлы по группам, необходимо разобраться с основными признаками. К первостепенным относят отрицательный коэффициент проводимости электричества. Это говорит о том, что с понижением температуры проводимость повышается, и некоторые проводники становятся сверхпроводниками. В это же время повышение температуры приводит к частичной или полной потере пропускной способности. К второстепенным признакам необходимо отнести металлический блеск, а также высокую температуру плавления. Помимо этого, некоторые металлы в виде соединений играют роль восстановителя при окислительно-восстановительных реакциях. Обратите внимание на то, что в природе чистые металлы практически не встречаются, поэтому забывать о руде и самородках тоже не нужно.

О черных металлах

К данной группе относят железо, а также его сплавы (чугун, ферросплавы). По сути, черные металлы – это сплав железа с углеродом, но помимо этого в составе есть и другие химические элементы, например сера, фосфор, кремний и др. Если нужно придать сплаву специфические свойства, необходимые для выполнения определенных целей, добавляются легирующие вещества, в качестве которых чаще всего выступает медь, хром или никель. Классифицируются все виды черных металлов по содержанию углерода. Так, существуют следующие сплавы:

Чугун – количество углерода колеблется от 2 до 4,3%, в некоторых случаях достигает критической отметки в 5%. Различные химические элементы прямым образом влияют на свойства изделия. Так, сера с фосфором повышают хрупкость, а хромовые и никелевые присадки делают чугун более жаростойким и устойчивым к коррозии.
Сталь – содержание углерода до 2%. Отличается от чугуна высокой пластичностью, а также высокими технологическими показателями (проще поддается обработке).

Особенности чугуна и стали в подробностях

В настоящее время существует несколько видов чугуна, которые используются в быту, а также промышленности: литейный (серый) и передельный (белый). Последний отличается от первого вида тем, что углерод находится в связанном состоянии в виде цемента, в первом же случае - в свободном состоянии в виде графита. Понижение прочности данного материала обусловлено тем, что пластинки графита нарушают металлическую структуру, тем самым ослабляя ее. Существует модифицированный серый чугун. Его особенности в том, что графит находится в шаровидной форме, что повышает механические свойства изделия.

Вы наверняка уже успели понять, что стали более универсальны, что обусловлено не таким большим количеством углерода в составе. Так, конструкционные стали содержат от 0,02 до 0,85% углерода и используются для строительства. Основное их преимущество заключается в хорошей пластичности. Степень хрупкости низкая. Есть еще инструментальные, в которых содержание углерода несколько больше – от 0,65 до 1,4%, следовательно, это более прочный сплав, но хрупкий. Используется, как можно понять из названия, в качестве заготовки для создания инструментов (режущих, пилящих рабочих органов машин и агрегатов). Вот мы рассмотрели виды черных металлов, поэтому давайте пойдем дальше.

Благородные металлы

К данной группе относятся химически устойчивые, не окисляющиеся в воде и воздухе сплавы. Стоит отметить, что количество таких металлов на всей планете относительно невелико, а процесс добычи и обработки исключительно сложный и трудоемкий. Если издавна человечество знало всего о 7 группах, то сегодня их несколько больше. Так, наиболее известные виды драгоценных металлов: золото, серебро, платина, осмий, родий, палладий, иридий и др. Все они встречаются в природе. Также существуют так называемые изотопы. Их получают в лабораториях путем сложных химических реакций. Самый дорогостоящий такой металл – калифорний-252 стоимостью 500 тысяч долларов за грамм. К наиболее же востребованным относится осмий-187, получаемый в современных лабораториях.

О серебре и золоте

Еще с эпохи каменного века люди знакомы с таким металлом, как золото. Можно с уверенностью сказать о том, что это самый главный драгметалл во всем мире. В природе чаще всего встречается в качестве самородков с небольшим количеством примесей или в сплаве с серебром. К исключительным особенностям стоит отнести теплопроводность и очень низкое сопротивление. Конечно, нельзя не отметить ковкость золота, из-за чего оно является крайне популярным материалом для изготовления ювелирных изделий. Интересный факт: самый большой золотой самородок нашли в Австралии. Весил он порядка 90 килограммов.

Если рассматривать основные виды драгоценных металлов, то нельзя не сказать о серебре. В природе данный материал встречается в самородном виде (серебряная руда). Но стоит отметить, что основная добыча осуществляется из комплексных руд, где серебра относительно немного, но залежи таких ископаемых встречаются чаще. Это очень мягкий и пластичный металл, который обладает исключительной электро- и теплопроводностью.

Родий и платина

Родий – металл, не имеющий собственных минералов, поэтому является одним из самых дорогостоящих. За грамм придется отдать более 220 долларов. Данный благородный металл имеет серебристый цвет с голубоватым отливом. Отличается своей устойчивостью к химическим и температурным воздействиям, но крайне уязвим к механическим повреждениям ввиду своей хрупкости. Так как стоит достаточно дорого, то используется лишь там, где нельзя подобрать аналог.

Если рассматривать типы и виды металлов, то нельзя не сказать о платине, открытой в 1952 году шведским химиком. Это достаточно редкий материал и в природе встречается только в сочетании сплавов с другими металлами. Процесс добычи крайне трудоемкий и требует больших вложений, но оно того стоит, ведь на платину не действует ни одна известная на сегодняшний день кислота. При нагревании не изменяет свой цвет и не окисляется.

Виды цветных металлов

Данная группа является наиболее востребованной, так как большинство материалов является сырьем для получения металлопроката. Если говорить о сфере применения, то она достаточно обширна, это: машиностроение, металлургия, радиоэлектроника, сфера высоких технологий и т. д. По физическим свойствам бывают следующие виды цветных металлов:

тяжелые (свинец, цинк, олово, никель и др.);
легкие (алюминий, титан, магний и др.).

Согласно данной классификации, существует металлургия легких и тяжелых металлов. Не секрет, что из данной группы можно изготовить совершенно любую технику. Обратите внимание, что к цветным относятся все виды сплавов металлов, кроме железа. А сейчас давайте пойдем дальше.

Основные виды тяжелых металлов

На сегодняшний день существует примерно 40 определений понятия данной группы материалов. Среди отличительных особенностей - внушительный атомный вес, как правило, более 50. Из этого можно сделать вывод о том, что в список стоит включить все, что идет после ванадия (независимо от плотности). Но если использовать другое определение, то определяющим параметром может быть плотность, которая должна быть более, чем у железа (8 г/см 3 ). В этом случае в список попадут: свинец, ртуть, медь, а вот олово окажется за списком. Сегодня крайне остро стоит вопрос загрязнения окружающей среды данной группой. Это обусловлено тем, что многие металлы используются в тяжелой промышленности и попадают в океан вместе со сточными водами. Основная проблема – это высокая токсичность ртути, свинца, кадмия. Кроме того, некоторые виды тяжелых металлов имеют особенность накапливаться в живых организмах. Так, из-за отравления ртутью в 1977 году насчитывалось более 2300 жертв.

Ртуть, свинец и кадмий

Это самые опасные цветные металлы, относящиеся к тяжелым. Являются основными загрязнителями окружающей среды. Ртуть – высокотоксичный металл для человека, в океан попадает через атмосферу и со сточными водами. Когда на электростанциях сжигают уголь, то соединения ртути попадают в атмосферу, а затем выпадают в океан в виде осадков. Кроме того, многие пресноводные и морские обитатели накапливают в своем организме значительное количество ртути, что не один раз приводило к отравлению человека, и даже смерти.

Кадмий – рассеянный и достаточно редкий элемент, который попадает в океан вместе со сточными водами металлургических и рудообогатительных производств. Следует отметить, что кадмий присутствует в организме человека, но его очень мало. При хроническом отравлении разрушаются кости, и начинается анемия. Что касается свинца, то этот металл в рассеянном состоянии есть практически везде. Такие виды металлов, фото которых мы привели выше, выводятся из организма, но достаточно медленно, поэтому их избыточное количество вызывает серьезные проблемы со здоровьем. Наряду с континентальной пылью в океан вместе с атмосферными осадками попадает примерно 25 тысяч тонн свинца.

На заметку

Как вы видите, существуют самые различные виды и свойства металлов. Что-то вовсе не опасно, и каждый день мы носим серебряный крестик и золотое кольцо на руке. Радиоактивные вещества могут убить человека, поэтому экологи всего мира пытаются отчасти решить вопрос выброса опасных металлов в океан и атмосферу. Конечно, решать такие проблемы очень сложно, особенно учитывая то, что большинство предпринимателей вообще не идут на контакт. Тем не менее, не стоит забывать о том, что без проводников, которые состоят тоже из металла, невозможны электрические схемы, а без железа не будет машин и других привычных для нас вещей.

Нами не была затронута группа так называемых радиоактивных металлов периодической таблицы Менделеева. Сюда относятся: технеций, полоний, прометий и др. Основное назначение – использование в ядерных реакторах и оружии, что делает их очень опасными.

Заключение

Вы наверняка заметили, что есть самые различные виды металлов. В природе большинство их присутствует в виде руд и образует различные сульфиды, карбонаты и другие химические соединения. Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения используют современные технологические очистные и обогатительные линии. Наверняка вам будет интересно узнать, что организм человека тоже содержит в себе небольшое количество металлических соединений - примерно 3%. Так, в костях у нас есть кальций, в крови железо, в мышцах постоянно накапливается магний, а в печени есть медь.

Ну, вот, в принципе, и все, что можно сказать о том, какие существуют виды сплавов металлов. Несмотря на то что это достаточно сложная тема, она может быть интересна тем, кто увлекается металлургией.

Радиоактивный материал: вещества, их источники и опасность

Около столетия назад у человечества наступила особая эра – время изучения сначала природной, а затем и искусственно созданной радиации. В середине века, который получил название атомного, произошло два противоположных события:

во-первых, это атомная бомбардировка Хиросимы и Нагасаки;
во-вторых, впервые в мире была открыта атомная электростанция в г. Обнинске.

В последнем случае разрушительная энергия стала для человечества созидательной. Какие же существуют радиоактивные материалы? Что собой представляет вещество, которое может вызвать радиацию?

Какие вещества относятся к радиоактивным

Для начала необходимо понять, какие именно вещества относятся к классу радиоактивных. В периодическую систему Менделеева входят 120 элементов. Каждое из них состоит из атомов, а атомы некоторых веществ могут распадаться на части. При этом происходит высвобождение опасного излучения.

Радиоактивный материал представлен всеми химическими элементами, расположенными после свинца. Всего известно более 80 опасных радиоактивных элементов. Например, это радий, франций, полоний, стронций, висмут, германий, цезий. Одни из них встречаются в природных условиях. Другие же являются делом рук человека.

Свойства радиоактивных веществ

Опасность названных веществ обусловлена тем, что они, в первую очередь, невидимы для человеческого глаза. У них нет цвета, вкуса или запаха. Много лет человек может жить рядом с источником радиоактивности, ничего об этом не подозревая. Еще одним опасным свойством этого класса веществ является их способность перемещаться на далекие расстояния от своего источника. При этом их распад никак не зависит от влияния факторов окружающей среды.

Ядерная опасность не может быть ликвидирована физическим или химическим путем. Радиоактивные вещества могут находиться в воздухе, земле, продуктах питания. Например, доказано, что больше всего радионуклидов содержат такие овощи, как капуста и свекла.

Природные радиоактивные элементы

Радиоактивный материал может содержаться в месторождениях полезных ископаемых, во многих горных породах, которые могут содержать радиоактивные элементы в том или ином количестве. Например, таковыми являются нефтедобывающие территории Западной Сибири. Там находится большое количество залежей урана, а также тех веществ, которые представляют собой продукты его распада – радон, радий. Также радиоактивный материал может поступать в окружающую среду посредством ГРЭС и ТЭЦ, которые могут работать на определенных типах угля.

Регионы с природным радиоактивным излучением

Примерами радиоактивных мест на планете Земля, где излучение является естественным, могут быть индийские пляжи Керала, китайская провинция Гуангдонг, где изотопы находятся в почве, а также некоторые участки на территории Бразилии. Также повышенное радиационное излучение горных пород свойственно некоторым регионам во Франции, Украине, Швеции.

Часто ядерные материалы и радиоактивные вещества содержатся в строительном сырье. Примерами могут послужить такие стройматериалы, как щебень, квасцы и фосфориты. Они имеют в своем составе высокое количество радионуклидов, при этом используясь в строительной индустрии повсеместно. Это приводит к многократному увеличению дозы гамма-излучений внутри зданий.

Использование радиоактивных материалов в строительстве: незаметная опасность

Такие случаи были установлены не раз. Например, в Омске часто строителями для наполнения бетона использовался добытый в районах Северного Казахстана строительный щебень. Он содержал в себе повышенные количества радиоактивного урана, в результате чего в зданиях был значительно повышен уровень гамма-излучения.

Был также установлен случай, когда радиоактивные строительные материалы использовались для строительства жилых зданий. Такое нарушение было зафиксировано в Екатеринбургской области, на станции Костоусово. Для постройки фундаментов, штукатурных работ, и других видов отделок, рабочие использовали песок, содержащий радиоактивный торий.

Случаев, подобных этим, фиксировалось огромное множество. В Казахстане, Забайкалье и многих других районах для обсыпки улиц, детских площадок, дворов, строителями использовались некондиционные урановые руды. Это приводило к значительному увеличению опасного радиационного поля.

Искусственные источники радиоактивности

Радиоактивный материал может быть также делом рук человека. Существуют различные источники, которые загрязняют окружающую среду радионуклидами:

Это ядерные взрывы, которые используются при добыче нефти.
Испытания на военных полигонах.
Предприятия ядерно-топливного цикла.
Аварии на атомных электростанциях.
Также большую опасность представляют боевые действия, в которых используются атомные бомбы и снаряды.
Захоронение радиоактивных веществ.
Неосмотрительное использование различного рода технических устройств.

Транспортировка радиоактивных веществ

Перевозка радиоактивных материалов происходит по специальным правилам, которые утверждены Федеральным Законом «Об атомной энергии». Для многих предприятий их транспортировка является неотъемлемой частью всей деятельности. Для перевозки этих веществ существует особая система безопасности.

Делящиеся – это такие вещества, ядра которых при захвате нейтронов начинают делиться. Попросту их ядра разваливаются, и при этом выделяется энергия. Примером делящихся веществ может послужить уран-235, уран-233, плутоний-239, и другие. Делящиеся и радиоактивные материалы запрещены к перевозке через таможню. Посредством таможенного контроля происходит пресечение их транспортировки через границу.

Радиоактивные металлы

Радиоактивные металлы — это металлы, которые самопроизвольно излучают поток элементарных частиц во внешнюю среду. Этот процесс называют альфа(α), бета(β), гамма(γ) излучением или просто радиоактивным излучением.

Все радиоактивные металлы со временем распадаются и превращаются в стабильные элементы (иногда проходя целую цепочку превращений). У разных элементов радиоактивный распад может длиться от нескольких миллисекунд до нескольких тысяч лет.

Рядом с названием радиоактивного элемента часто указывается массовое число его изотопа. Например, Технеций-91 или 91 Tc. Разные изотопы одного и того же элемента как правило имеют общие физические свойства и различаются лишь длительностью радиоактивного распада.

Список радиоактивных металлов

Название рус.	Название eng.	Самый стабильный изотоп	Период распада
Технеций	Technetium	Tc-91	4.21 x 10 6 лет
Прометий	Promethium	Pm-145	17.4 года
Полоний	Polonium	Po-209	102 года
Астат	Astatine	At-210	8.1 часов
Франций	Francium	Fr-223	22 минут
Радий	Radium	Ra-226	1600 лет
Актиний	Actinium	Ac-227	21.77 лет
Торий	Thorium	Th-229	7.54 x 10 4 лет
Протактиний	Protactinium	Pa-231	3.28 x 10 4 лет
Уран	Uranium	U-236	2.34 x 10 7 лет
Нептуний	Neptunium	Np-237	2.14 x 10 6 лет
Плутоний	Plutonium	Pu-244	8.00 x 10 7 лет
Америций	Americium	Am-243	7370 лет
Кюрий	Curium	Cm-247	1.56 x 10 7 лет
Беркелий	Berkelium	Bk-247	1380 лет
Калифорний	Californium	Cf-251	898 лет
Эйнштейний	Einsteinium	Es-252	471.7 дней
Фермий	Fermium	Fm-257	100.5 дней
Менделевий	Mendelevium	Md-258	51.5 дней
Нобелий	Nobelium	No-259	58 минут
Лоуренсий	Lawrencium	Lr-262	4 часа
Резенфордий	Rutherfordium	Rf-265	13 часов
Дубний	Dubnium	Db-268	32 часа
Сиборгий	Seaborgium	Sg-271	2.4 минуты
Борий	Bohrium	Bh-267	17 секунд
Ганий	Hassium	Hs-269	9.7 секунд
Мейтнерий	Meitnerium	Mt-276	0.72 секунды
Дармштадий	Darmstadtium	Ds-281	11.1 секунды
Рентгений	Roentgenium	Rg-281	26 секунд
Коперниций	Copernicium	Cn-285	29 секунд
Унунтрий	Ununtrium	Uut-284	0.48 секунд
Флеровий	Flerovium	Fl-289	2.65 секунд
Унунпентий	Ununpentium	Uup-289	87 миллисекунд
Ливерморий	Livermorium	Lv-293	61 миллисекунда

Радиоактивные элементы делятся на естественные (существующие в природе) и искусственные (получаемые в результате лабораторного синтеза). Естественных радиоактивных металлов не много — это полоний, радий, актиний, торий, протактиний и уран. Их наиболее стабильные изотопы встречаются в природе, чаще в виде руды. Все остальные металлы из списка созданы человеком.

Самый радиоактивный металл

Самый радиоактивный металл на данный момент — ливерморий. Его изотоп Ливерморий-293 распадается всего за 61 милисекунду. Впервые этот изотоп был получен в Дубне, в 2000 году.

Другой очень радиоактивный металл — унунпентий. Изотоп унунпентий-289 имеет чуть больший период распада (87 милисекунд).

Из более-менее стабильных, практически применяемых веществ, самым радиоактивным металлом считается полоний (изотоп полоний-210). Это серебристый белый радиоактивный металл. Хотя его период полураспада достигает 100 и более дней, даже один грамм этого вещества раскаляется до 500°C, а излучение может мгновенно убить человека.

Что такое радиация

Всем известно, что радиация очень опасна и лучше держаться подальше от радиоактивного излучения. С этим трудно поспорить, хотя в реальности мы постоянно подвержены влиянию радиации, где бы не находились. В земле залегает довольно большое количество радиоактивной руды, а из космоса на Землю постоянно прилетают заряженные частицы.

Кратко говоря, радиация это самопроизвольное испускание элементарных частиц. От атомов радиоактивного вещества отделяются протоны и нейтроны, «улетая» во внешнюю среду. Ядро атома при этом постепенно изменяется, превращаясь в другой химический элемент. Когда все нестабильные частицы отделяются от ядра, атом перестает быть радиоактивным. Например, торий-232 в конце своего радиоактивного распада превращается в стабильный свинец.

Наука выделяет 3 основных вида радиоактивного излучения

Альфа излучение(α) — поток альфа-частиц, положительно заряженных. Они сравнительно большие по размеру и плохо проходят даже через одежду или бумагу.

Бета излучение(β) — поток бета-частиц, негативно заряженных. Они довольно малы, легко проходят через одежду и проникают внутрь клеток кожи, что наносит большой вред здоровью. Но бета-частицы не проходят через плотные материалы, такие как алюминий.

Гамма излучение(γ) — это высокочастотная электромагнитная радиация. Гамма-лучи не имеют заряда, но содержат очень много энергии. Скопление гамма-частиц излучает яркое свечение. Гамма-частицы проходят даже через плотные материалы, что делает их очень опасными для живых существ. Их останавливают только самые плотные материалы, например, свинец.

Все эти виды излучения так или иначе присутствуют в любой точке планеты. Они не представляют опасности в малых дозах, но при высокой концентрации могут причинить очень серьезный ущерб.

Изучение радиоактивных элементов

Первооткрывателем радиоактивности является Вильгельм Рентген. В 1895 году этот Прусский физик впервые наблюдал радиоактивное излучение. На основе этого открытия был создан знаменитый медицинский прибор, названый в честь ученого.

В 1896 г изучение радиоактивности продолжил Анри Беккерель, он экспериментировал с солями урана.

В 1898 г Пьер Кюри в чистом виде получил первый радиоактивный металл — Радий. Кюри хоть и открыл первый радиоактивный элемент, однако, не успел толком его изучить. И выдающиеся свойства радия привели к быстрой гибели ученого, который беспечно носил свое «детище» в нагрудном кармане. Великое открытие отомстило своему первооткрывателю — Кюри умер в возрасте 47 лет от мощной дозы радиоактивного облучения.

В 1934 г был впервые синтезирован искусственный радиоактивный изотоп.

Сейчас изучением радиоактивности занимаются множество ученых и организаций.

Добыча и синтез

Даже естественные радиоактивные металлы не встречаются в природе в чистом виде. Их синтезируют из урановой руды. Процесс получения чистого металла чрезвычайно трудоемок. Состоит он из нескольких стадий:

концентрирование (дробление и выделение осадка с ураном в воде);
выщелачивание - то есть, перевод уранового осадка в раствор;
выделение чистого урана из полученного раствора;
перевод урана в твердое состояние.

В итоге, из тонны урановой руды можно получить всего несколько граммов урана.

Синтез искусственных радиоактивных элементов и их изотопов проходит в специальных лабораториях, в которых создаются условия для работы с подобными веществами.

Практическое применение

Чаще всего, радиоактивные металлы используют для выработки энергии.

Ядерные реакторы — это устройства, использующие уран для нагревания воды и создания потока пара, который вращает турбину, с помощью чего вырабатывается электричество.

Вообще, сфера применения радиоактивных элементов довольно широка. Они используются для изучения живых организмов, диагностирования и лечения болезней, выработки энергии и для мониторинга промышленных процессов. Радиоактивные металлы являются основой для создания ядерного оружия — самого разрушительного оружия на планете.

15 интригующих фактов об уране - Слабый радиоактивный металл

Уран известен человечеству еще с 79 года нашей эры, когда он использовался в керамической промышленности (в форме природного оксида) в нескольких частях Европы. Химический элемент был официально открыт только в 1789 году, когда во время эксперимента немецкий химик Мартин Генрих Клапрот наткнулся на странное, неизвестное вещество (оксид урана). Клапроту также приписывают открытие циркония, церия и теллура.

Уран - это природный минерал, содержащийся в небольшом количестве в почве, воде и породах, и он, как правило, добывается из уранинита для коммерческого использования.

Впервые это стало известно на мировой арене в 1930-х годах, когда команда исследователей во главе с физиком Энрико Ферми, а затем Отто Ханом-Фрицем Страсманном раскрыла способность Урана распадаться (делиться) на более легкие элементы.

Впоследствии были открыты два основных изотопа урана: уран-235 и уран-238. Эти открытия позволили разным странам создать ядерное оружие. Остальное уже история. Ниже мы собрали некоторые из самых интересных фактов об Уране, которые вы, возможно, не знаете.

Плотность: 19,1 г/см 3
Атомный номер: 92
Температура плавления: 1132 °C или 1405 K
Точка кипения: 4131 °C или 4404 K

15. Нет недостатка в Уране как источнике энергии

Исследование, проведенное учеными Массачусетского технологического института в 2010 году показали, что более чем достаточно запасов урана для мировой атомной энергетики в обозримом будущем. В настоящее время все ядерные реакторы используют в этом процессе как уран, так и плутоний.

Интересно отметить, что большая часть используемого плутония фактически производится из изотопов урана, поскольку плутоний доступен только в небольших количествах в природе.

14. Первый в мире ядерный реактор

После успешного обнаружения способности деления урана, другая команда во главе с Энрико Ферми, на этот раз в рамках Манхэттенского проекта, начала работу над первым в мире ядерным реактором под названием Чикагская свая-1 (CP-1). 2 декабря 1942 года команда смогла инициировать первую в истории самоподдерживающуюся ядерную цепную реакцию в СР-1.

Их первоначальный план состоял в том, чтобы использовать обогащенный уран-235 в качестве топлива, но был отброшен из-за его дефицита в то время. Вместо этого реактор был заправлен 45 тоннами оксида урана и 5,4 тоннами металлического урана. В качестве замедлителя нейтронов было использовано около 360 тонн гранита. В отличие от многих современных ядерных реакторов, СР-1 не имел системы охлаждения.

13. Уран гораздо важнее, чем вы думаете

Распад тория, урана и калия-40 является основным источником тепла вблизи мантии Земли, который управляет критической мантийной конвекцией и удерживает внешнюю жидкость в противоположность твердому внутреннему ядру. Это тепло также играет важную роль в тектонике плит.

Кроме того, длительный период полураспада урана-238 (4,51× 10,9 лет) делает его идеальным для всех видов радиометрических исследований (радиоуглеродного датирования), т. е. Уран-уранового, уран–ториевого и уран-свинцового датирования. Он также используется для создания высокоэнергетических рентгеновских лучей.

12. Это самый тяжелый природный элемент, известный нам

Тяжесть элемента может быть определена двумя способами; с точки зрения его атомного веса и с точки зрения его плотности. С 92 протонами в его ядре и атомным весом около 238,0289 уран является самым тяжелым природным элементом на Земле.

Самым тяжелым синтетическим элементом, известным на сегодняшний день, является Оганесон (атомный номер 118). С другой стороны, самым тяжелым элементом по плотности является осмий (22,59 г / см 3 ).

11. Уран очень нестабилен

Все изотопы урана очень нестабильны, и это в основном из-за его размера. Том Зеллнер в своей книге «Уран: война, энергия и скала» описал уран примерно так: «Атом урана настолько перегружен, что он начал отливать из себя куски, как обманутый человек может сорвать с себя одежду».

10. Уран был впервые выделен в 1841 году.

Фотопластинки Беккереля, которая была засвечена излучением солей урана.

Первым человеком, который изолировал уран, был Эжен Пелиго, профессор химии в Национальной консерватории искусств и ремесел (Conservatoire National des Arts et Métiers) в Париже.

Пилиго успешно продемонстрировал, что таинственный черный порошок, открытый Мартином Генрихом Клапротом, был не чистым веществом, а оксидом урана (UO2 ). Он сделал это, обработав тетрахлорид урана (черный порошок) калием.

Затем в 1896 году физик Анри Беккерель обнаружил радиоактивные свойства урана наряду с самой радиоактивностью. Для этого он использовал несколько фосфоресцентных материалов, которые светятся в темноте после воздействия света.

Он накрыл фотопластинку черной бумагой и поочередно поместил разные фосфоресцентные соли. Он предположил, что свечение, создаваемое в ЭЛТ (электронно-лучевые трубки) рентгеновскими лучами, может быть связано с фосфоресценцией.

Результаты были неожиданными, так как урановая соль была единственным веществом, которое вызывало значительное почернение пластины. Исследование прояснило, что фосфоресценция не была позади запотевания пластины (соли урана не являются фосфоресцентными) и что там была какая-то форма невидимого излучения, которое проникало в черную бумагу и создавало вид, будто пластина подвергается воздействию света.

9. Природный реактор ядерного деления

В 1972 году Фрэнсис Перрин обнаружил более десятка древних естественных ядерных реакторов, расположенных в трех отдельных рудных месторождениях на руднике Окло в Габоне (страна на западном побережье Центральной Африки). Эти реакторы деления неактивны. Последующие исследования показали, что им почти 2 миллиарда лет, за века до того, как был построен первый искусственный ядерный реактор.

Вам может быть интересно, как это возможно? Ну, чтобы понять это, вы должны сначала знать, что уран-235, который сегодня составляет всего около 0,72% природного урана, может выдерживать цепную реакцию деления, в отличие от урана-238. Он также разлагается гораздо быстрее, чем уран-238. Это означает, что уран-235 истощил намного больше, чем уран-238 с момента рождения Земли.

Если мы спроецируем это назад (2 миллиарда лет назад), то в урановой руде будет около 3% -3,6% урана-235, которого будет достаточно для поддержания цепной реакции ядерного деления. Таким образом, теоретически жизнеспособно существование древнего природного ядерного реактора.

Краткие и быстрые факты

8 . Помимо использования в качестве ядерного топлива обедненный уран также используется в бронебойных боеприпасах высокой плотности. Бронебойный снаряд - это вид боеприпасов, специально предназначенных для проникновения в бронированные стекла, автомобили, танки и даже военные корабли.

Теоретически, килограмм урана-235 может произвести ~ 80 тераджоулей энергии. Потребовалось бы более 3000 тонн угля для производства такого же количества энергии.

Пенетраторы высокой плотности из обедненного урана военного класса

7 . В 2017 году мировое производство урана составило 59 531 тонну , что несколько ниже уровня 2015 и 2016 годов. Казахстан является крупнейшим производителем урана в мире, за ним следуют Канада, Австралия, Нигер, Россия и Намибия. Соединенные Штаты в настоящее время занимают девятое место, на них приходится около 2% мирового годового производства урана.

6 . Австралия обладает крупнейшими в мире запасами урановой руды, около 29% (в 2015 году). Шахта Olympic Dam в Южной Австралии является крупнейшим известным месторождением урана. Еще один значительный запас урана находится в Бакуме, суб-префектуре в Центральноафриканской Республике (Центральная Африка). Запасы урана - это просто извлекаемый уран, независимо от его изотопа.

5 . После добычи урановые руды, как правило, измельчаются на обычные куски и затем подвергаются химическому выщелачиванию для извлечения урана. Полученный продукт представляет собой сухой порошковый материал, известный как U ₃ O ₈.

4 . Шахтеры урана более склонны к развитию рака легких и других долговременных проблем со здоровьем, чем средний человек. Хорошо документированное исследование, проведенное в период с 1969 по 1993 годы, показало, что добыча урана была крупнейшим фактором, приводящим к раку легких среди людей племени навахо (после того, как добыча урана была прекращена в народе Навахо).

3 . Проблемы со здоровьем, связанные с этим элементом, в основном связаны с его высокой токсичностью, а не радиоактивностью, поскольку уран слабо радиоактивен (альфа-частицы, испускаемые ураном, не могут проникнуть в кожу человека).

2 . Плотность урана (19,1 г / см 3 ) примерно на 70% больше, чем у свинца, и немного ниже, чем у золота и вольфрама, хотя он имеет второй по величине вес среди встречающихся в природе элементов.

Ядерный взрыв происходит, когда полый урановый снаряд попал в целевой цилиндр

1 . Во время Второй мировой войны американские военные разработали два типа ядерных бомб. Первым был «Маленький мальчик», устройство на основе урана, которое было взорвано над городом Хиросима. Второе ядерное устройство было названо «Толстяк», ядерное оружие имплозивного типа с плутониевым ядром (его плутоний был получен из урана-235). «Толстяк» был сброшен на Нагасаки 9 августа 1945 года.

Читайте также: