Kõigi perioodilisustabeli elementide hulgas on märkimisväärne osa nendest, millest enamik inimesi hirmuga räägib. Kuidas muidu? Need on ju radioaktiivsed, mis tähendab otsest ohtu inimeste tervisele.
Proovime täpselt välja selgitada, millised elemendid on ohtlikud ja mis need on, ning uurime ka, milline on nende kahjulik mõju inimorganismile.
Radioaktiivsete elementide rühma üldkontseptsioon
Sellesse rühma kuuluvad metallid. Neid on palju, nad asuvad perioodilises süsteemis vahetult pärast pliid ja kuni viimase lahtrini. Peamine kriteerium, mille järgi on kombeks üht või teist elementi radioaktiivsele rühmale omistada, on selle võime omada teatud poolestusaega.
Teisisõnu on radioaktiivne lagunemine metallituuma muutumine teiseks, lapseks, millega kaasneb teatud tüüpi kiirguse emissioon. Samal ajal muudetakse mõned elemendid teisteks.
Radioaktiivne metall on metall, milles vähem alt üks isotoop on radioaktiivne. Isegi kui kõik sordidneid on kuus ja samal ajal on ainult üks neist selle omaduse kandja, kogu element loetakse radioaktiivseks.
Kiirguse tüübid
Peamised metallide lagunemise ajal kiirgava kiirguse liigid on:
- alfa osakesed;
- beetaosakesed või neutriino lagunemine;
- isomeeride üleminek (gammakiired).
Selliste elementide olemasoluks on kaks võimalust. Esimene on looduslik, st kui radioaktiivne metall esineb looduses ja kõige lihtsamal viisil, välisjõudude mõjul, muutub see aja jooksul muudeks vormideks (näitab selle radioaktiivsust ja laguneb).
Teine rühm on teadlaste kunstlikult loodud metallid, mis on võimelised kiiresti lagunema ja eraldama võims alt suures koguses kiirgust. Seda tehakse teatud tegevusvaldkondades kasutamiseks. Käitisi, milles tuumareaktsioonid tekivad ühe elemendi muundumisel teiseks, nimetatakse sünkrofasotroniteks.
Erinevus kahe näidatud poolestusaja meetodi vahel on ilmne: mõlemal juhul on see spontaanne, kuid ainult kunstlikult saadud metallid annavad struktureerimisel täpselt tuumareaktsiooni.
Sarnaste aatomite põhitähistus
Kuna enamikul elementidel on ainult üks või kaks radioaktiivset isotoopi, on tavaks märkida tähistustes konkreetne tüüp, mitte kogu element tervikuna. Näiteks plii on lihts alt aine. Kui võtta arvesse, et tegemist on radioaktiivse metalliga, siistuleks nimetada näiteks "lead-207".
Asjaomaste osakeste poolestusajad võivad olla väga erinevad. On isotoope, mis eksisteerivad vaid 0,032 sekundit. Kuid nendega võrdselt on neid, mis lagunevad maa sisikonnas miljoneid aastaid.
Radioaktiivsete metallide loend
Kõigi vaadeldavasse rühma kuuluvate elementide täielik loetelu võib olla üsna muljetavaldav, sest kokku sisaldab see umbes 80 metalli. Esiteks on need kõik need, mis seisavad perioodilises süsteemis pärast pliid, sealhulgas lantaniidide ja aktiniidide rühm. See tähendab, et vismut, poloonium, astatiin, radoon, frantsium, raadium, rutherfordium ja nii edasi seerianumbritega.
Märgitud piiri kohal on palju esindajaid, millest igaühel on ka isotoobid. Mõned neist võivad aga olla lihts alt radioaktiivsed. Seetõttu on oluline, milliseid sorte keemilisel elemendil on. Radioaktiivset metalli või õigemini ühte selle isotoopide sortidest leidub peaaegu kõigis tabeli esindajates. Näiteks on neil:
- k altsium;
- seleen;
- hafnium;
- volfram;
- osmium;
- vismut;
- indium;
- kaalium;
- rubiidium;
- tsirkoonium;
- europium;
- raadium ja teised.
Seega on ilmne, et on palju elemente, millel on radioaktiivsuse omadused – valdav enamus. Mõned neist on liiga pika poolestusaja tõttu ohutud ja leiduvad looduses, teised aga on kunstlikult inimese loodud.erinevatele teaduse ja tehnika vajadustele ning on inimkehale äärmiselt ohtlik.
Raadiumi iseloomustus
Elemendi nime andsid selle avastajad – Curie abikaasad Pierre ja Maria. Just need inimesed avastasid esmakordselt, et selle metalli üks isotoope - raadium-226 - on kõige stabiilsem vorm, millel on radioaktiivsuse eriomadused. See juhtus 1898. aastal ja sarnane nähtus sai alles teatavaks. Keemikute abikaasad asusid just seda üksikasjalikult uurima.
Sõna etümoloogia pärineb prantsuse keelest, milles see kõlab nagu raadium. Kokku on teada 14 selle elemendi isotoopmodifikatsiooni. Kuid kõige stabiilsemad massiarvudega vormid on:
- 220;
- 223;
- 224;
- 226;
- 228.
Vormil 226 on väljendunud radioaktiivsus. Raadium ise on keemiline element numbriga 88. Aatommass [226]. Kui lihtne mateeria on võimeline eksisteerima. See on hõbevalge radioaktiivne metall sulamistemperatuuriga umbes 6700C.
Keemilisest seisukohast on sellel üsna kõrge aktiivsus ja see on võimeline reageerima:
- vesi;
- orgaanilised happed, moodustades stabiilseid komplekse;
- hapnikku moodustav oksiid.
Atribuudid ja rakendused
Samuti on raadium keemiline element, mis moodustab rea soolasid. Selle nitriidid, kloriidid, sulfaadid, nitraadid, karbonaadid, fosfaadid, kromaadid on teada. Samuti on topeltsoolad volframiga jaberüllium.
Asjaolu, et raadium-226 võib olla tervisele ohtlik, ei mõistnud selle avastaja Pierre Curie kohe. Siiski õnnestus tal seda katset tehes kontrollida: ta kõndis terve päeva katseklaasiga, mille käe õla külge oli seotud metall. Nahaga kokkupuute kohta tekkis mitteparanev haavand, millest teadlane ei saanud lahti enam kui kahe kuu jooksul. Abikaasad ei keeldunud katsetest radioaktiivsuse nähtuse alal ja seetõttu surid mõlemad suure kiirgusdoosi tõttu.
Lisaks sellele, et see on negatiivne, on mitmeid valdkondi, kus raadium-226 kasutatakse ja see on kasulik:
- Ookeani veetaseme nihke indikaator.
- Kasutatakse kivimis uraani koguse määramiseks.
- Kaasatud valgustussegudesse.
- Kasutatakse meditsiinis terapeutiliste radoonivannide moodustamiseks.
- Kasutatakse elektrilaengute eemaldamiseks.
- Selle abiga tehakse valandite defektide tuvastamine ja osade õmblused keevitatakse.
Plutoonium ja selle isotoobid
Selle elemendi avastasid XX sajandi neljakümnendatel Ameerika teadlased. Esm alt eraldati see uraanimaagist, milles see tekkis neptuuniumist. Viimane on uraani tuuma lagunemise tulemus. See tähendab, et need kõik on omavahel tihed alt seotud tavaliste radioaktiivsete transformatsioonidega.
Sellel metallil on mitu stabiilset isotoopi. Kõige tavalisem ja praktiliselt olulisem sort on aga plutoonium-239. Selle teadaolevad keemilised reaktsioonidmetall c:
- hapnik,
- happed;
- vesi;
- leelis;
- halogeenid.
Füüsikaliste omaduste poolest on plutoonium-239 habras metall sulamistemperatuuriga 6400C. Peamisteks organismi mõjutamise meetoditeks on onkoloogiliste haiguste järkjärguline teke, luudesse kuhjumine ja nende hävimise põhjustamine, kopsuhaigused.
Kasutusalaks on peamiselt tuumatööstus. Teatavasti eraldub ühe grammi plutoonium-239 lagunemisel selline soojushulk, mis on võrreldav 4 tonni põletatud kivisöega. Seetõttu kasutatakse seda tüüpi metalli reaktsioonides nii laialdaselt. Tuumaplutoonium on tuumareaktorite ja termotuumapommide energiaallikas. Seda kasutatakse ka elektrienergia akupatareide valmistamisel, mille kasutusiga võib ulatuda viie aastani.
Uraan on kiirgusallikas
Selle elemendi avastas 1789. aastal Saksa keemik Klaproth. Kuid inimestel õnnestus selle omadusi uurida ja õppida neid praktikas kasutama alles 20. sajandil. Peamine eripära on see, et radioaktiivne uraan on võimeline moodustama tuumasid loodusliku lagunemise käigus:
- lead-206;
- krypton;
- plutoonium-239;
- lead-207;
- xenon.
Looduses on see metall helehalli värvi, sulamistemperatuur on üle 11000C. Leidub mineraalides:
- Uraani vilgukivi.
- Uraninite.
- Nasturan.
- Autentimine.
- Tyuyanmunit.
Teada on kolm stabiilset looduslikku isotoopi ja 11 kunstlikult sünteesitud isotoopi massinumbritega 227–240.
Tööstuses kasutatakse laialdaselt radioaktiivset uraani, mis on energia vabanemisel võimeline kiiresti lagunema. Niisiis, seda kasutatakse:
- geokeemias;
- kaevandamine;
- tuumareaktorid;
- tuumarelvade valmistamisel.
Mõju inimorganismile ei erine varasem alt käsitletud metallidest – akumuleerumine toob kaasa kiirgusdoosi suurenemise ja vähkkasvajate tekke.
Transuraanilised elemendid
Periooditabelis uraanile järgnevatest metallidest on kõige olulisemad need, mis on hiljuti avastatud. Sõna otseses mõttes 2004. aastal avaldati allikad, mis kinnitasid perioodilisuse süsteemi 115. elemendi sündi.
Neist sai tänapäeval kõige radioaktiivsem metall – ununpentsium (Uup). Selle omadused on siiani uurimata, sest poolväärtusaeg on 0,032 sekundit! Sellistes tingimustes on lihts alt võimatu arvestada ja paljastada struktuuri üksikasju ja avalduvaid tunnuseid.
Samas on selle radioaktiivsus mitu korda kõrgem kui selle omaduse poolest teise elemendi – plutooniumi – näitajad. Sellegipoolest ei kasutata praktikas mitte ununpentsiumi, vaid selle "aeglasemaid" kaaslasi tabelis - uraan, plutoonium, neptuunium, poloonium ja teised.
Veel üks element - unbibium - on teoreetiliselt olemas, kuid selle tõestamisekspraktiliselt ei saa eri riikide teadlased alates 1974. aastast. Viimane katse tehti 2005. aastal, kuid keemikute üldnõukogu seda ei kinnitanud.
Toorium
Selle avastas 19. sajandil Berzelius ja sai nime Skandinaavia jumala Thori järgi. See on nõrg alt radioaktiivne metall. Selle 11 isotoobist viiel on see omadus.
Tuumaenergia põhirakendus ei põhine võimel eraldada lagunemise ajal tohutul hulgal soojusenergiat. Eripäraks on see, et tooriumi tuumad on võimelised püüdma neutroneid ja muutuma uraan-238-ks ja plutoonium-239-ks, mis juba sisenevad otse tuumareaktsioonidesse. Seetõttu võib tooriumi omistada ka meie käsitletavale metallide rühmale.
Polonium
Hõbevalge radioaktiivne metall number 84 perioodilises süsteemis. Selle avastasid samad tulihingelised radioaktiivsuse ja kõige sellega seonduva uurijad, abikaasad Marie ja Pierre Curie 1898. aastal. Selle aine peamine omadus on see, et see eksisteerib vab alt umbes 138,5 päeva. See tähendab, et see on selle metalli poolestusaeg.
Seda leidub looduses uraani ja muude maakide osana. Seda kasutatakse energiaallikana ja see on üsna võimas. See on strateegiline metall, kuna seda kasutatakse tuumarelvade valmistamiseks. Kogus on rangelt piiratud ja on iga osariigi kontrolli all.
Kasutatakse ka õhu ioniseerimiseks, staatilise elektri kõrvaldamiseks ruumis, ruumi tootmiselküttekehad ja muud sarnased esemed.
Mõju inimkehale
Kõigil radioaktiivsetel metallidel on võime tungida läbi inimese naha ja koguneda kehasse. Jääkainetega erituvad nad väga halvasti, higiga ei eritu üldse.
Aja jooksul hakkavad need mõjutama hingamis-, vereringe-, närvisüsteeme, põhjustades neis pöördumatuid muutusi. Need mõjutavad rakke, põhjustades nende ebaõiget toimimist. Selle tulemusena tekivad pahaloomulised kasvajad, tekivad onkoloogilised haigused.
Seetõttu on iga radioaktiivne metall inimestele suur oht, eriti kui me räägime neist puhtal kujul. Ärge puudutage neid kaitsmata kätega ja viibige nendega siseruumides ilma spetsiaalsete kaitsevahenditeta.
