Какой самый радиоактивный элемент. радиоактивный химический элемент

Водород

Многие химические элементы каждый по-своему удивителен и уникален. Например, уран способен к массовому разрушению, цезий (читайте о нем выше) имеет крутой эффект взрыва при контакте с водой, а галлий обладает очень низкой температурой плавления и не такой вредный, как ртуть. 

Но это всего лишь цветочки по сравнению с настоящим безумным элементом периодической таблицы Менделеева. Один элемент намного, намного более удивительный, чем любой в этой таблице, – речь идет о невероятном водороде. Вот лишь некоторые из уникальных свойств водорода.

Это основной компонент звезд во Вселенной – солнечных гигантских огненных шаров с невероятным количеством энергии. Вы только вдумайтесь: 0,0000066% энергии нашего Солнца питает всю Землю.

thoughtco.com

Водород стоит за созданием всех других элементов. Этот элемент самый распространенный во Вселенной. От всей барионной массы водород во Вселенной составляет 75 процентов. Звезды чаще всего состоят из водородной плазмы. По сути, без водорода не было бы ничего. 

Вы наверняка еще со школы помните, что водород является компонентом воды. А вода именно та вещь, из чего состоят практически большинство всех живых существ на нашей планете. 

Также некоторые спирты в значительной степени зависят от водорода. Да-да, речь идет о знакомом нам этаноле (алкоголе), который может затуманить нам мозг на какой-нибудь вечеринке. 

На самом деле есть безумное количество вещей, за которыми стоит водород. Включая каждого из нас. То есть без водорода не было бы и нас. 

Хотите узнать, на что способен чистый водород? Тогда посмотрите на аварию дирижабля Гинденбург. Это была настоящая трагедия, виной которой был безумный водород. 

1937г. - Катастрофа германского дирижабля LZ-129 "Гинденбург"1937г. — Катастрофа германского дирижабля LZ-129 «Гинденбург»

Водород особняком стоит в периодической таблице химических элементов. Он изолирован от любого другого элемента и является единственным элементом, который не имеет ни одного нейтрона.

Если вы хотите игрушку, тогда используйте галлий. Это очень весело. Но если вы хотите почувствовать вкус настоящего безумия, ни один элемент не может быть более безумным, чем всем знакомый водород. Да, для всех нас водород – знакомый всем элемент, но это не меняет его свойства.

Альфа излучение

  • излучаются: два протона и два нейтрона
  • проникающая способность: низкая
  • облучение от источника: до 10 см
  • скорость излучения: 20 000 км/с
  • ионизация: 30 000 пар ионов на 1 см пробега
  • биологическое действие радиации: высокое

Альфа (α) излучение возникает при распаде нестабильных изотопов элементов.

Альфа излучение — это излучение тяжелых, положительно заряженных альфа частиц, которыми являются ядра атомов гелия (два нейтрона и два протона). Альфа частицы излучаются при распаде более сложных ядер, например, при распаде атомов урана, радия, тория.

Альфа частицы обладают большой массой и излучаются с относительно невысокой скоростью в среднем 20 тыс. км/с, что примерно в 15 раз меньше скорости света. Поскольку альфа частицы очень тяжелые, то при контакте с веществом, частицы сталкиваются с молекулами этого вещества, начинают с ними взаимодействовать, теряя свою энергию и поэтому проникающая способность данных частиц не велика и их способен задержать даже простой лист бумаги.

Однако альфа частицы несут в себе большую энергию и при взаимодействии с веществом вызывают его значительную ионизацию. А в клетках живого организма, помимо ионизации, альфа излучение разрушает ткани, приводя к различным повреждениям живых клеток.

Из всех видов радиационного излучения, альфа излучение обладает наименьшей проникающей способностью, но последствия облучения живых тканей данным видом радиации наиболее тяжелые и значительные по сравнению с другими видами излучения.

Облучение радиацией в виде альфа излучения может произойти при попадании радиоактивных элементов внутрь организма, например, с воздухом, водой или пищей, а также через порезы или ранения. Попадая в организм, данные радиоактивные элементы разносятся током крови по организму, накапливаются в тканях и органах, оказывая на них мощное энергетическое воздействие. Поскольку некоторые виды радиоактивных изотопов, излучающих альфа радиацию, имеют продолжительный срок жизни, то попадая внутрь организма, они способны вызвать в клетках серьезные изменения и привести к перерождению тканей и мутациям.

Радиоактивные изотопы фактически не выводятся с организма самостоятельно, поэтому попадая внутрь организма, они будут облучать ткани изнутри на протяжении многих лет, пока не приведут к серьезным изменениям. Организм человека не способен нейтрализовать, переработать, усвоить или утилизировать, большинство радиоактивных изотопов, попавших внутрь организма.

Виды радиоактивного излучения

Радиоактивное излучение бывает нескольких типов, о которых сейчас и пойдет речь. Уже упоминалось альфа- и бета-излучение, но это не весь список.

Альфа-излучение — это самое слабое излучение, которое представляет опасность в том случае, если частицы попадают непосредственно в тело человека. Такое излучение реализуется тяжелыми частицами, и именно поэтому легко останавливается даже листом бумаги. По этой же причини альфа-лучи не пролетают больше 5 см.

Бета-излучение более сильное, чем предыдущее. Это излучение электронами, которые намного легче альфа-частиц, поэтому могут проникать на несколько сантиметров в кожу человека.

Гамма-излучение реализуется фотонами, которые достаточно легко проникают еще дальше к внутренним органам человека.

Самое мощное по проникновению излучение — это нейтронное. От него спрятаться достаточно сложно, но в природе его, по сути, и не существует, разве что в непосредственной близости к ядерным реакторам.

Что от неё бывает[править]

Если кратко — ничего хорошего. От радиации нельзя стать супергероем, суперзлодеем или существом, превращающим людей в супергероев с помощью укуса. Также от неё не вырастает щупалец, третьих ног и шестых пальцев. А что же от нее можно схватить?

  • Лучевую болезнь. Её основные симптомы — это разрушение костного мозга, отравление радиотоксинами

    Бывает не только острой (схватил сразу и много), но и хронической (хватал поменьше, но регулярно).

     — продуктами расщепления тушки радиацией (обломками белков и жиров, раздолбанных частицами), расстройства пищеварения и нервной системы. Самое опасное в этом списке — первое: костный мозг является кроветворным органом, и при его разрушении производство новых кровяных клеток останавливается и кровь быстро превращается в водицу. Отчего и наступает смерть.

  • Рак. Случайное и не гарантированное, но очень неприятное последствие облучения.
  • Генные мутации и хромосомные аберрации. Вот они, добрались до самой мякотки. На самом облучённом человеке они в основном никак не проявляются (если проявляются, то всё тем же раком), зато встают в полный рост при рождении потомства. И в большинстве случаев приводят к тому, что ребёнок просто не рождается, а происходит выкидыш или мертворождение. Или рождается, но хронически больной.
    • Яички легко поражаются, но после поражения спустя время относительно восстанавливаются (разумеется, шансы на рождения дефектного ребёнка и после «восстановления» не возвращаются к уровню непострадавшего человека). Почему так? Яички находятся вне тела и защищены только тонким слоем кожи. Так природа захотела, ибо спермогенез лучше протекает при температуре ниже температуры тела на градус. Поэтому так популярна шутка о просвинцованных трусах. При этом сам спермогенез — процесс постоянно обновляющийся: в процессе митоза все новые и новые клетки делятся напополам и образуют сперматозоиды. Миллионами. И если яички не были поражены фатально, т. е. до полной неспособности производить сперматозоиды, то шансы произвести здоровое потомство ненамного ниже среднего.
    • Яичники трудно поразить, но если уж они поражены — значит, отхватили дозу, от которой не восстановиться. Почему так? Женщина уже рождается с полным набором яйцеклеток. В дальнейшем часть из них будет понемногу созревать и каждый месяц покидать организм по нескольку штук за раз, а часть просто отомрёт, не достигнув созревания. Яичники спрятаны глубоко внутри тела и хорошо защищены — плюс. Минус в том, что клетки тела сами по себе не защита от тяжёлых частиц, и если яйцеклетка разрушится, то новой взять негде, а если под бомбёжку радиацией попал весь орган целиком — то он пострадает невосстановимо. Впрочем, учитывая, что тяжёлое облучение обычно приходится на весь организм, «пострадает невосстановимо» означает ещё и физическую невозможность выносить вообще какого-либо ребёнка и большие-пребольшие проблемы с гормональной системой на всю оставшуюся недолгую жизнь.

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.

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 640С. 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.

Радиогенные элементы — полоний и ра́дий

Дата: 11.12.2019

Химические элементы полоний и ра́дий неотделимы от имён их первооткрывателей – супругов Кюри, которые потратили на их поиски годы непрерывного титанического труда. Кюри пытались добыть новые элементы посредством долгих процедур очистки урановой руды, её выщелачивания, дистилляции и заморозки. За четыре года работы через их руки прошло более восьми тонн урановой смоляной руды!


Урановая смоляная руда UO2, размер 12 см. Остравский технический университет (Чехия).

После того, как в 1896 году французский физик Антуан Беккерель открыл явление «радиоактивности», тут же встал вопрос о том: что же представляют собой открытые им лучи, и существуют ли в природе элементы, кроме урана, способные их испускать? Заняться решением этой задачи он предложил молодому физику Пьеру Кюри, который, в свою очередь, подключил к поискам свою супругу Марию Склодовскую-Кюри. Они установили, что интенсивность излучения пропорциональна количеству чистого урана, заключенного в соединении, и не зависит от формулы соединения и внешних условий, в которых оно находится — освещённость или температура. Вскоре супруги натолкнулись на необъяснимое явление: два исследуемых ими урановых минерала давали более интенсивное излучение, чем чистый уран. Родилось предположение, что минералы содержат примесь какого-то нового элемента, с более мощным излучением, чем у урана. В1898 году Мария Склодовская-Кюри доложила французской академии о том, что радиоактивным может быть не только урановое излучение. Скепсис коллег на эту тему только подстегнул супругов. Они были настолько убеждены в своей правоте, что даже придумали название новому элементу – полоний ( Po, в честь родины Марии Склодовской-Кюри — Польши, лат. Polonia).

Их каторжный труд был оправдан с лихвой. Поиски «иголки в стоге сена» завершились успехом гораздо большего масштаба, чем ожидали. В июле 1898 г. Кюри сделали сообщение об открытии нового элемента полония, а в декабре того же года сообщили о другом неизвестном элементе – радии (Ra, от лат. radius — луч), интенсивность излучения которого в сотни раз превосходила урановое. Однако, почему искали один элемент, а нашли в итоге – два? Было замечено, что после фильтрации урановых руд осадок оставался по-прежнему радиоактивным. После его детального изучения оказалось, что будущий полоний осаждался с висмутом, а будущий радий — с барием.
Так были открыты два новых радиоактивных элемента, занимающие в Таблице Менделеева клетки 84 и 88. Позже выяснится, что все природные запасы полония и радия порождены радиоактивным распадом долгоживущих изотопов урана и тория, поэтому их называют радиогенными.

В 1903 году Беккерель и супруги Кюри получили Нобелевскую премию по физике за исключительные заслуги перед наукой при исследовании явлений радиоактивности.

В настоящее время радий применяют для кратковременного облучения при лечении злокачественных опухолей и как источник радона для приготовления радоновых ванн. Один из изотопов элемента №84 — полоний-210 используют для производства мощных и компактных источников тепла для автономных установок на космических кораблях. Полоний-210 в сплаве с лёгким изотопом лития становится веществом, которое способно существенно снизить критическую массу ядерного заряда и послужить ядерным детонатором. Поэтому полоний является стратегическим металлом, и его получение и хранение должны находиться под строжайшим контролем государства!

Виды радиоактивных излучений

Изучая природу радиоактивного излучения, его подвергли воздействию электрического и магнитного полей. Результатом эксперимента стало разделение лучей на положительные и отрицательные, и понимание их неоднородности.

Были открыты закон распада, виды излучений и типы радиоактивности: α-распад, β-превращение, γ-излучение, нейтронное излучение, протонная, кластерная радиоактивности.

Проникая в среду, радиация взаимодействует с атомами, возбуждает их и вырывает электроны. Нейтральные атомы превращаются в положительно заряженные ионы – первичная ионизация. Выбитые электроны за счет собственной энергии сталкиваются с атомами среды и создают вторичную ионизацию.

Растеряв энергию, электроны становятся свободными и образуют отрицательные ионы.

Альфа излучение

Есть 40 природных α-активных ядер и 200 созданных человеком. Альфа излучение – это поток частиц из них.

Проникая через слой вещества, α-частица вступает в неупругое взаимодействие с его атомами и молекулами, ускоряет электроны до преодоления кулоновских ядерных сил и производит ионизацию.

Впоследствии, когда энергия частицы уменьшается, она присоединяет 2 свободных электрона и становится атомом гелия.

Пробег частицы в воздухе 10-11 см, а в тканях тела человека – микроны. Ее большая масса препятствует отклонению от прямого пути.

При внешнем воздействии этого типа излучения на кожу – опасности нет. Если радиоактивный элемент попадет во внутрь с пищей, водой или через рану, то нанесет непоправимые последствия для организма за счет продолжительного времени распада.

Нейтронное излучение

Этот тип излучения используется в оружии массового поражения – нейтронной бомбе. Она способна уничтожать живые объекты, оставляя нетронутыми здания, сооружения, технику.

Нейтральные частицы легко проникают сквозь любую среду и взаимодействуют с ядрами элементов. Отдавая им часть своей энергии, создают вторичную (наведенную) радиацию. Надежной защиты от поражающего фактора не существует. Задержать частицы способны большие объемы воды и некоторые виды полимеров, многослойные среды.

Бета-излучение

Бета-излучение представляет собой поток позитронов и нейтрино или электронов и антинейтрино. Существует третий вариант – k-эффект (захват электрона). Ядро поглощает электрон из оболочки и один из протонов становится нейтроном, при этом испускает нейтрино.

β-излучение распространяется со скоростью близкой к скорости света, сильно отклоняется в электромагнитных полях, но обладает меньшей в сотни раз ионизирующей способностью, чем α-частицы.

За счет лучшего сохранения энергии бета-частицы пробегают большее расстояние – от десятков метров в газах до нескольких мм в металлах. Проникновение в живые ткани – 1,5 см.

Гамма излучение

Y-излучение проникает в свинец на 5 см. В газах распространяется на сотни метров, тело человека «прошивает» насквозь.

Y-частицы – фотоны, создают Комптон-эффект и фотоэффект, образуют электронно-позитронные пары, что подтверждает возможность превращения электромагнитной волны в вещество – единую картину мира.

Рентгеновское излучение

В волновом спектре рентгеновское излучение расположено между ультрафиолетовыми лучами и γ-излучением.

Для создания потока фотонов на рентгеновских частотах используют электровакуумные приборы – трубки. В них 99% затрат энергии – тепловые потери, и 1% создает требуемое излучение.

По степени воздействия лучи относят к мягким или жестким. Для биологических объектов они мутагенные, приводят к ожогам, раку и лучевой болезни.

Урок 18 Последствия радиационных аварий

Последствия радиационных аварий

Для аварий на радиационно опасных объектах характерен выброс радиоактивных продуктов в окружающую среду. Он приводит к радиационному загрязнению воздуха, воды, почвы и, следовательно, к облучению персонала объекта, а в некоторых случаях и населения (см. схему 11). При этом из атомных реакторов выбрасываются в атмосферу радиоактивные вещества в виде мельчайших пылинок и аэрозолей. Может произойти разлив жидкости, приводящий к радиоактивному загрязнению местности, водоемов.

Радиоактивные вещества имеют специфические свойства:

— у них нет запаха, цвета, вкусовых качеств или других внешних признаков, из-за чего только приборы могут указать на заражение людей, животных, местности, воды, воздуха, предметов домашнего обихода, транспортных средств, продуктов питания; — они способны вызывать поражение не только при непосредственном соприкосновении, но и на расстоянии (до сотен метров) от источника загрязнения; — поражающие свойства радиоактивных веществ не могут быть уничтожены химическим и/или каким-либо другим способом, так как их радиоактивный распад не зависит от внешних факторов, а определяется периодом полураспада данного вещества.

Период полураспада — это время, в течение которого распадается половина всех атомов радиоактивного вещества. Период полураспада различных радиоактивных веществ колеблется в широких временных пределах.

При радиационной аварии происходит загрязнение продуктов питания, воды и водоемов, что влечет за собой возникновение у людей и животных различных форм лучевой болезни, тяжелых отравлений, инфекционных заболеваний.

В результате аварийного выброса радиоактивных веществ в атмосферу возможны виды радиационного воздействия на людей и животных, приведеиные на рисунке.

Особенности радиоактивного загрязнения (заражения) местности

Радиоактивное загрязнение при аварии на предприятии (объекте) ядерной энергетики имеет несколько особенностей:

— радиоактивные продукты легко проникают внутрь помещений, так большая часть их находится в парообразном или аэрозольном состоянии; — наибольшую опасность представляет внутреннее облучение, обусловленное попаданием радиоактивных веществ внутрь организма; — при большой продолжительности радиоактивного выброса, когда направление ветра может многократно меняться, возникает вероятность радиоактивного загрязнения местности практически во все стороны от источника аварии.

Рассмотрим характерные особенности радиоактивного загрязнения местности при авариях на АЭС в отличие от радиоактивного загрязнения местности при ядерных взрывах.

При наземном ядерном взрыве в его облако вовлекаются десятки тысяч тонн грунта. Радиоактивные частицы смешиваются с минеральной пылью, оплавляются и оседают на местности.

Воздух загрязняется незначительно. Формирование следа радиоактивного облака завершается за несколько часов. За это время метеорологические условия, как правило, резко не изменяются, и след облака имеет конкретные геометрические размеры и очертания. В этом случае главную опасность для людей, оказавшихся на следе радиоактивного облака, представляет внешнее облучение (90—95% общей дозы облучения). Доза внутреннего облучения незначительна. Она обусловлена попаданием внутрь организма радиоактивных веществ через органы дыхания и с продуктами питания.

При авариях на АЭС значительная часть продуктов деления ядерного топлива находится в парообразном или аэрозольном состоянии. Их выброс в атмосферу может продолжаться от нескольких суток до нескольких недель. Воздействие радиоактивного загрязнения окружающей среды на людей в первые часы и сутки после аварии определяется как внешним облучением от радиоактивного облака и радиоактивных выпадений на местности, так и внутренним облучением в результате вдыхания радионуклидов из облака выброса. В последующем в течение многих лет вредное воздействие и накопление дозы облучения у людей будет обусловлено вовлечением в биологическую цепочку выпавших радионуклидов и употреблением загрязненных продуктов питания и воды. Суммарную дозу облучения, прогнозируемую на 50 ближайших после аварии лет, в этом случае принято рассчитывать следующим образом: 15% —внешнее облучение, 85% — внутреннее облучение.

Влияние высокоэнергетической радиации на здоровье человека

Радиоактивные вещества относятся к числу наиболее токсичных известных веществ. Мария Кюри, лауреат Нобелевской премии за открытие радиоактивности в 1903 году, стала жертвой радиоактивного загрязнения и умерла от лейкемии.

Низкие уровни воздействия радиации на небольшую часть тела могут повлиять на клеточные мембраны и вызывают раздражение кожи. Другие непосредственные эффекты воздействия ядерного излучения являются тошнота, рвота, диарея, потеря волос и ногтей, синяки из-за подкожного кровотечения и т. д.

Высокая мощность дозы облучения вызывает сильную острую токсичность и может быстро убить жертву. У жертвы снижаются жизненные силы и человек умирает от анемии, инфекции и кровотечения.

Высокое радиационное облучение в период беременности приводит к повреждению мозга. Младенцы между восьмой и пятнадцатой неделями беременности, которые подверглись воздействию атомной атаки на Хиросиму и Нагасаки во время Второй Мировой войны, как сообщалось, имели большую частоту поражения мозга с побочными эффектами, в т. ч. низкий интеллектуальный коэффициент и тяжелая умственная отсталость во многих случаях.

К другим негативным особенностям облучения является катаракта, лейкемия, злокачественные опухоли, сердечно-сосудистые заболевания, преждевременное старение и сокращение продолжительности жизни.

Излучение может нанести непоправимый ущерб генетическому материалу и привести к угрожающему жизни состоянию. Излучение вызывает генетические мутации, которые способствуют росту раковых клеток в организме. Последствия генетической мутации, как правило, передаются будущему поколению.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий