Радиоактивный металл и его свойства. Какой самый радиоактивный металл

Нахождение в природе

Радий довольно редок. За прошедшее с момента его открытия время — более столетия — во всём мире удалось добыть всего только 1,5 кг чистого радия. Одна тонна урановой смолки, из которой супруги Кюри получили радий, содержит лишь около 0,0001 г радия-226. Весь природный радий возникает при распаде урана-238, урана-235 или тория-232; наиболее распространённым и долгоживущим изотопом (период полураспада 1602 года) является радий-226, входящий в радиоактивный ряд урана-238. В равновесии отношение содержания урана-238 и радия-226 в руде равно отношению их периодов полураспада: (4,468×10⁹ лет)/(1602 года)=2,789×10⁶. Таким образом, на каждые три миллиона атомов урана в природе приходится лишь один атом радия.

Читайте также:

Как был открыт

Открытие радия (1898 год) – заслуга Марии Кюри:

• Годами она работала с урановой смолкой. Это были отходы с местного предприятия. После извлечения урана они должны были быть «чистыми», но «фонили» сильнее чистого урана.
• Позднее к ней присоединился супруг Пьер и коллега Жан Бемон.
• Лишь через 12 лет была получена первая в истории «песчинка» чистого радия.

В тонне урановой смолки, которую перерабатывали супруги Кюри, было 0,1 г радия.

• Первые образцы стали самым дорогим веществом на планете: цена 1 г радия превосходила стоимость двух центнеров золота.

Попутно Мария открыла элемент, который назвала полонием – в честь своей родной страны Польши.

За открытие радия Марии Склодовской-Кюри присудили в 1911 году Нобелевскую премию.

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:

1. Индикатор смещения уровня океанских вод.
2. Используется для определения количества урана в породе.
3. Входит в состав осветительных смесей.
4. В медицине используется для формирования лечебных радоновых ванн.
5. Применяют с целью снятия электрических зарядов.
6. С его помощью проводится дефектоскопия литья и свариваются швы деталей.

Запасы и месторождения

Запасы и месторождения представителей радиоактивной группы:

1. Уран. Залежи металла в слоях литосферы на толщину 20 км — 1.3х1014 т. Содержание в морской воде — 3 мкг/л. Больше всего урана содержится в кислых породах, содержащих кремний.
2. Радий. Редкий элемент. За все время было добыто не более 1,5 килограмма чистого радия. Природный радий появляется после распада урана 235 и урана 238.
3. Плутоний. Из-за отсутствия стабильных изотопов его сложно найти в природе. Изотопы, с длительным периодом полураспада — 239, 244. В природе он встречается в виде соединения PuO2. Его добыча не имеет смысла из-за малого количества.
4. Торий. Был открыт в 1815 году. Все природные изотопы элемента состоят из этого нуклида. В большом количестве содержится в природе. Самые стабильные изотопы — 232, 230, 229.
5. Берклий. Некоторые изотопы этого радиоактивного элемента можно получить при облучении урановых, плутониевых руд в ядерных реакторах. Самые стабильные изотопы — 247, 249.

Большинство радиоактивных металлов редко встречаются в природе, добывать их сложно.

Биологическая роль

Радий чрезвычайно радиотоксичен. В организме он ведёт себя подобно кальцию — около 80 % поступившего в организм радия накапливается в костной ткани. Большие концентрации радия вызывают остеопороз, самопроизвольные переломы костей и злокачественные опухоли костей и кроветворной ткани. Опасность представляет также радон — газообразный радиоактивный продукт распада радия.

Преждевременная смерть Марии Кюри произошла вследствие хронического отравления радием, так как в то время опасность облучения ещё не была осознана.

В начале XX века радий даже считался полезным и включался в состав многих продуктов и бытовых предметов: хлеб, шоколад, питьевая вода, зубная паста, пудры и кремы для лица, краска циферблатов наручных часов, средства для повышения тонуса и потенции.

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.

Свойства и характеристики

Знание характеристик радиоактивных металлов поможет выявить уникальные свойства этих элементов, понять, где их лучше применять.

Уран

Свойства:

1. В свободном состоянии — светло-серый металл.
2. Плотность — 18700 кг/м3.
3. Атомный номер — 92.
4. Электросопротивление — 29,0•10-4 (Ом•м).
5. Температура плавления — 1135°C.
6. Теплоемкость — 27,66 Дж/(моль•К).
7. Температура кипения — 3818°C.
8. Теплопроводность — 22,5 Вт/(м•К).
9. Степень окисления — до +6.
10. Коэффициент линейного расширения — 10,7•10-6 К-1.

Уран растворяется в азотной и соляной кислоте, не взаимодействует с щелочами. При нагревании может вступать в реакции с азотом, фосфором.

Радий

Характеристики:

1. В нормальном состоянии — серебристо-белый металл.
2. Показатель плотности — 5500 кг/м3.
3. Атомный номер — 88.
4. Показатель теплоемкости — Cp0 29 Дж/(моль•К).
5. Температура плавления — 969°C.
6. Степень окисления — +2.
7. Температура кипения — 1500°C.

По химической активности радий можно сравнить с барием. На воздухе быстро окисляется. При соединении с водой возникает бурная реакция с нагреванием жидкости.

Плутоний

Характеристики:

1. При нормальном состоянии — серебристо-белый металл.
2. Показатель плотности — 19,82 (25°C, г/см3).
3. Атомный норме — 94.
4. Удельное электрическое сопротивление — 150 мкОм·см (при +22 °C).
5. Температура плавления — 640°C.
6. Температура кипения — 3235°C.

Вступает в реакцию с водой.

Биологическое воздействие

Радий проникает в живые организмы:

• В растительном мире его больше в стволах деревьев.
• Организм животных и человека получает его с водой, пищей.
• Четыре пятых поступившего радия оседает в костях.
• Концентрация вещества определяется пищевым рационом и районом проживания.

По стандартам РФ, кубический метр воздуха не должен содержать более 0,000001 мкг радия.

Нанодозы вещества полезны, превышение чревато онкологией. Поэтому критически важно видеть барьер, после которого достоинства материала становятся недостатками.

Теги