من بين جميع عناصر الجدول الدوري ، ينتمي جزء كبير إلى العناصر التي يتحدث عنها معظم الناس بخوف. و إلا كيف؟ بعد كل شيء ، فهي مشعة ، مما يعني أنها تشكل خطرا مباشرا على صحة الإنسان.
دعونا نحاول معرفة ما هي العناصر الخطرة بالضبط وما هي ، وكذلك معرفة تأثيرها الضار على جسم الإنسان.
المفهوم العام لمجموعة العناصر المشعة
تشمل هذه المجموعة المعادن. يوجد الكثير منهم في النظام الدوري مباشرة بعد المقدمة وحتى الخلية الأخيرة. المعيار الرئيسي الذي من المعتاد أن ينسب به عنصر أو آخر إلى المجموعة المشعة هو قدرتها على الحصول على نصف عمر معين.
بعبارة أخرى ، الانحلال الإشعاعي هو تحول نواة معدنية إلى نواة أخرى ، طفل ، مصحوبًا بانبعاث إشعاع من نوع معين. في نفس الوقت يتم تحويل بعض العناصر إلى عناصر أخرى.
المعدن المشع هو المعدن الذي يكون فيه نظير واحد على الأقل مشعًا. حتى لو كل الأصنافسيكون هناك ستة ، وفي نفس الوقت سيكون واحد منهم فقط حاملًا لهذه الخاصية ، سيتم اعتبار العنصر بأكمله مشعًا.
أنواع الإشعاع
الأنواع الرئيسية للإشعاع المنبعث من المعادن أثناء الاضمحلال هي:
- جسيمات ألفا ؛
- جسيمات بيتا أو اضمحلال النيوترينو ؛
- انتقال الايزومير (أشعة جاما).
هناك خياران لوجود مثل هذه العناصر. الأول طبيعي ، أي عندما يحدث معدن مشع في الطبيعة وبأبسط طريقة ، تحت تأثير القوى الخارجية ، بمرور الوقت يتحول إلى أشكال أخرى (يظهر نشاطه الإشعاعي ويتحلل).
المجموعة الثانية عبارة عن معادن تم إنشاؤها صناعياً بواسطة العلماء ، وقادرة على التحلل السريع والإطلاق القوي لكميات كبيرة من الإشعاع. يتم ذلك للاستخدام في مجالات نشاط معينة. المنشآت التي يتم فيها إنتاج التفاعلات النووية عن طريق تحويل عنصر إلى آخر تسمى synchrophasotrons.
الفرق بين الطريقتين المحددتين لعمر النصف واضح: في كلتا الحالتين يكون الأمر تلقائيًا ، ومع ذلك ، فإن المعادن التي تم الحصول عليها صناعياً فقط هي التي تعطي تفاعلات نووية بالضبط في عملية التدمير.
التعيين الأساسي للذرات المتشابهة
نظرًا لأن معظم العناصر تحتوي على نظير واحد أو نظيرين مشعين فقط ، فمن المعتاد الإشارة إلى نوع معين في التعيينات ، وليس العنصر بأكمله. على سبيل المثال ، الرصاص هو مجرد مادة. إذا أخذنا في الاعتبار أنه معدن مشع ، إذنيجب أن تسمى ، على سبيل المثال ، "الرصاص 207".
يمكن أن تختلف فترات نصف عمر الجسيمات المعنية اختلافًا كبيرًا. هناك نظائر موجودة فقط لمدة 0.032 ثانية. لكن على قدم المساواة معهم هناك تلك التي تتحلل لملايين السنين في أحشاء الأرض.
قائمة المعادن المشعة
يمكن أن تكون القائمة الكاملة لجميع العناصر التي تنتمي إلى المجموعة قيد الدراسة مثيرة للإعجاب ، لأنها تشتمل في المجموع على حوالي 80 معدنًا. بادئ ذي بدء ، هؤلاء هم كل أولئك الذين يقفون في النظام الدوري تلو الآخر ، بما في ذلك مجموعة اللانثانيدات والأكتينيدات. وهذا هو ، البزموت ، البولونيوم ، الأستاتين ، الرادون ، الفرانسيوم ، الراديوم ، الرذرفورديوم ، وما إلى ذلك في الأرقام التسلسلية.
يوجد فوق الحدود المشار إليها العديد من الممثلين ، ولكل منهم أيضًا نظائر. ومع ذلك ، قد يكون بعضها مشعًا فقط. لذلك ، من المهم أنواع الأصناف التي يحتوي عليها العنصر الكيميائي. يوجد معدن مشع ، أو بالأحرى أحد أصنافه النظيرية ، في كل ممثل للجدول تقريبًا. على سبيل المثال ، لديهم:
- الكالسيوم ؛
- السيلينيوم ؛
- الهافنيوم
- التنغستن ؛
- أوزميوم ؛
- البزموت ؛
- إنديوم ؛
- بوتاسيوم
- روبيديوم ؛
- الزركونيوم ؛
- اليوروبيوم ؛
- راديوم و غيرها
وهكذا ، من الواضح أن هناك الكثير من العناصر التي تظهر خصائص النشاط الإشعاعي - الغالبية العظمى. بعضها آمن نظرًا لعمر نصف طويل جدًا وتوجد في الطبيعة ، بينما يتم إنشاء البعض الآخر بشكل مصطنع من قبل الإنسان.لاحتياجات مختلفة في العلوم والتكنولوجيا وهو خطير للغاية على جسم الإنسان.
توصيف الراديوم
أطلق مكتشفوه اسم العنصر - زوجا كوري ، بيير وماريا. كان هؤلاء الأشخاص هم أول من اكتشف أن أحد نظائر هذا المعدن - الراديوم 226 - هو الشكل الأكثر استقرارًا ، وله خصائص خاصة للنشاط الإشعاعي. حدث هذا في عام 1898 ، ولم تُعرف سوى ظاهرة مماثلة. تولى أزواج الكيميائيين دراسة مفصلة عنه.
أصل الكلمة مشتق من اللغة الفرنسية ، حيث تبدو مثل الراديوم. يُعرف ما مجموعه 14 تعديلاً نظيريًا لهذا العنصر. لكن الأشكال الأكثر استقرارًا ذات الأعداد الكتلية هي:
- 220 ؛
- 223 ؛
- 224 ؛
- 226 ؛
- 228.
الشكل 226 له نشاط إشعاعي واضح ، الراديوم نفسه عنصر كيميائي برقم 88. الكتلة الذرية [226]. كيف يمكن للمادة البسيطة أن توجد. إنه معدن مشع أبيض فضي مع نقطة انصهار تبلغ حوالي 6700C.
من وجهة نظر كيميائية ، فإنه يُظهر درجة عالية إلى حد ما من النشاط وقادر على التفاعل مع:
- ماء ؛
- أحماض عضوية ، تشكل مجمعات مستقرة ؛
- أكسيد تشكيل الأكسجين.
الخصائص والتطبيقات
أيضًا ، الراديوم عنصر كيميائي يشكل سلسلة من الأملاح. نيتريده وكلوريداته وكبريتاته ونتراته وكربوناته وفوسفاته وكروماته معروفة. هناك أيضا أملاح مزدوجة مع التنغستن والبريليوم
حقيقة أن الراديوم 226 يمكن أن يكون خطيرًا على الصحة ، لم يتعرف مكتشفه بيير كوري على الفور. ومع ذلك ، تمكن من التحقق من ذلك عندما أجرى تجربة: مشى ليوم واحد مع أنبوب اختبار مع ربط المعدن بكتف ذراعه. ظهرت قرحة غير قابلة للشفاء في موقع التلامس مع الجلد ، والتي لم يستطع العالم التخلص منها لأكثر من شهرين. لم يرفض الزوجان تجاربهما على ظاهرة النشاط الإشعاعي ، وبالتالي مات كلاهما من جرعة كبيرة من الإشعاع.
بالإضافة إلى كونه سلبيًا ، هناك عدد من المجالات حيث يتم استخدام الراديوم 226 والمفيد:
- مؤشر تغير مستوى مياه المحيط
- يستخدم لتحديد كمية اليورانيوم في الصخر
- مشمول في مزيج الإضاءة.
- يستخدم في الطب لتشكيل حمامات الرادون العلاجية.
- يستخدم لإزالة الشحنات الكهربائية.
- بمساعدتها ، يتم الكشف عن الخلل في المصبوبات ويتم لحام طبقات الأجزاء.
البلوتونيوم ونظائره
اكتشف العلماء الأمريكيون هذا العنصر في الأربعينيات من القرن العشرين. تم عزله لأول مرة من خام اليورانيوم ، حيث تشكل من النبتونيوم. هذا الأخير هو نتيجة اضمحلال نواة اليورانيوم. أي أن كل منهم مترابط بشكل وثيق من خلال التحولات المشعة الشائعة.
هناك العديد من النظائر المستقرة لهذا المعدن. ومع ذلك ، فإن الصنف الأكثر شيوعًا والأكثر أهمية من الناحية العملية هو البلوتونيوم 239. تعرف التفاعلات الكيميائية لهذاج معدن:
- أكسجين
- أحماض ؛
- ماء ؛
- قلوي
- هالوجينات.
من حيث الخصائص الفيزيائية ، البلوتونيوم 239 هو معدن هش مع نقطة انصهار من 640 0C. الطرق الرئيسية للتأثير على الجسم هي التكوين التدريجي لأمراض الأورام ، والتراكم في العظام والتسبب في تدميرها ، وأمراض الرئة.
مجال الاستخدام هو بشكل أساسي الصناعة النووية. من المعروف أنه أثناء تحلل جرام واحد من البلوتونيوم 239 ، يتم إطلاق كمية من الحرارة تعادل 4 أطنان من الفحم المحترق. هذا هو السبب في أن هذا النوع من المعدن يستخدم على نطاق واسع في التفاعلات. البلوتونيوم النووي هو مصدر للطاقة في المفاعلات النووية والقنابل النووية الحرارية. كما أنها تستخدم في تصنيع بطاريات تخزين الطاقة الكهربائية ، والتي يمكن أن تصل مدة خدمتها إلى خمس سنوات.
اليورانيوم مصدر إشعاع
تم اكتشاف هذا العنصر في عام 1789 بواسطة الكيميائي الألماني كلابروث. ومع ذلك ، تمكن الناس من استكشاف خصائصه وتعلم كيفية وضعها موضع التنفيذ فقط في القرن العشرين. السمة المميزة الرئيسية هي أن اليورانيوم المشع قادر على تكوين نوى أثناء الاضمحلال الطبيعي:
- الرصاص 206 ؛
- كريبتون ؛
- بلوتونيوم -239 ؛
- رصاص -207 ؛
- زينون.
في الطبيعة ، هذا المعدن ذو لون رمادي فاتح ، وله نقطة انصهار تزيد عن 11000C. وجدت في المعادن:
- ميكا اليورانيوم.
- يورانينيت.
- ناستوران.
- المصادقة.
- Tyuyanmunit
ثلاثة نظائر طبيعية مستقرة و 11 نظيرًا اصطناعيًا معروفة ، بأعداد جماعية من 227 إلى 240.
في الصناعة ، يستخدم اليورانيوم المشع على نطاق واسع ، وهو قادر على التحلل السريع مع إطلاق الطاقة. لذلك ، يتم استخدامه:
- في الجيوكيمياء ؛
- التعدين ؛
- مفاعلات نووية ؛
- في صناعة الاسلحة النووية
التأثير على جسم الإنسان لا يختلف عن المعادن المدروسة سابقاً - يؤدي التراكم إلى زيادة جرعة الإشعاع وحدوث أورام سرطانية.
عناصر عبر اليورانيوم
أهم المعادن التي تلي اليورانيوم في الجدول الدوري هي تلك التي تم اكتشافها مؤخرًا. حرفيًا في عام 2004 ، تم نشر المصادر التي تؤكد ولادة العنصر 115 من النظام الدوري.
أصبحوا أكثر المعادن المشعة المعروفة اليوم - أونبنتيوم (Uup). تظل خصائصه غير مكتشفة حتى الآن ، لأن نصف العمر هو 0.032 ثانية! من المستحيل ببساطة التفكير في تفاصيل الهيكل والميزات الظاهرة في ظل هذه الظروف والكشف عنها.
ومع ذلك ، فإن نشاطه الإشعاعي أعلى بعدة مرات من مؤشرات العنصر الثاني من حيث هذه الخاصية - البلوتونيوم. ومع ذلك ، لا يتم استخدام ununpentium في الممارسة العملية ، ولكن رفاقه "الأبطأ" في الجدول - اليورانيوم والبلوتونيوم والنبتونيوم والبولونيوم وغيرها.
عنصر آخر - اللابيبيوم - موجود نظريًا ، لكن لإثباتهعمليا العلماء من مختلف البلدان لا يستطيعون منذ عام 1974. كانت المحاولة الأخيرة في عام 2005 ، لكن لم يتم تأكيدها من قبل المجلس العام للكيميائيين.
ثوريوم
اكتشفه برزيليوس في القرن التاسع عشر وسمي على اسم الإله الاسكندنافي ثور. إنه معدن ضعيف النشاط الإشعاعي. خمسة من 11 نظائر لها هذه الميزة.
التطبيق الرئيسي في الطاقة النووية لا يعتمد على القدرة على إصدار كمية هائلة من الطاقة الحرارية أثناء الاضمحلال. تكمن الميزة في أن نوى الثوريوم قادرة على التقاط النيوترونات وتحويلها إلى يورانيوم 238 وبلوتونيوم 239 ، والتي تدخل بالفعل مباشرة في التفاعلات النووية. لذلك ، يمكن أيضًا أن يُعزى الثوريوم إلى مجموعة المعادن التي ندرسها.
بولونيوم
معدن فضي-أبيض مشع رقم 84 في النظام الدوري. اكتشفه نفس الباحثين المتحمسين للنشاط الإشعاعي وكل ما يتعلق به ، الزوجان ماري وبيير كوري في عام 1898. السمة الرئيسية لهذه المادة هي أنها موجودة بحرية لمدة 138.5 يومًا تقريبًا. هذا هو نصف العمر لهذا المعدن.
يوجد في الطبيعة كجزء من اليورانيوم وخامات أخرى. يتم استخدامه كمصدر للطاقة ، وقوي للغاية. وهو معدن استراتيجي حيث يستخدم في صنع أسلحة نووية. الكمية محدودة بشكل صارم وتخضع لسيطرة كل ولاية.
يستخدم أيضًا في تأين الهواء ، والقضاء على الكهرباء الساكنة في الغرفة ، في صناعة الفضاءسخانات وأشياء أخرى مماثلة.
التأثير على جسم الإنسان
جميع المعادن المشعة لها القدرة على اختراق جلد الإنسان والتراكم داخل الجسم. يتم إفرازها بشكل سيء للغاية مع النفايات ، ولا يتم إفرازها مع العرق على الإطلاق.
مع مرور الوقت ، تبدأ في التأثير على الجهاز التنفسي والدورة الدموية والجهاز العصبي ، مما تسبب في تغيرات لا رجعة فيها. إنها تؤثر على الخلايا ، مما يجعلها تعمل بشكل غير صحيح. نتيجة لذلك تكون الأورام الخبيثة تحدث أمراض الأورام.
لذلك فكل معدن مشع يشكل خطرا كبيرا على الانسان خاصة اذا تحدثنا عنها بشكلها النقي. لا تلمسهم بأيدي غير محمية وكن في الداخل معهم بدون معدات حماية خاصة.
