Радиоактивни хемијски елемент. Вештачки радиоактивни елемент

24. 3. 2019.

До краја КСИКС века, сви хемијски елементи изгледали су трајно и недељиво. Није било питања о томе како претворити непромјењиве елементе. Међутим, откриће радиоактивности преокренуло је свет који је нама познат и отворио пут откривању нових супстанци.

Откриће радиоактивности

Част открића трансформације елемената припада француском физичару Антоине Бецкуерелу. За једног хемијско искуство Требали су му кристали уранил калијум сулфат. Омотао је супстанцу у црни папир и ставио торбу близу фотографске плоче. Након што је развио филм, научник је уочио обрисе кристала уранила на слици. Упркос дебелом слоју папира, они су се јасно разликовали. Бекерел је поновио овај експеримент неколико пута, али резултат је био исти: обриси кристала који садрже уранијум били су јасно видљиви на фотографским плочама.

радиоактивни елемент гас

Резултати открића Бекерела најавили су на наредном састанку, који је одржала Паришка академија наука. Његов извештај је почео речима "невидљиво зрачење". Тако је описао резултате својих експеримената. Након тога, физика је применила концепт зрачења.

Цурие експерименти

Резултати Бецкуерелових запажања заинтересовали су француске научнике Марие и Паул Цурие. С правом су сматрали да не само да уранијум може имати радиоактивна својства. Истраживачи су приметили да су остаци руде из којих се ова супстанца издваја још увек високо радиоактивни. Претраживање елемената који се разликују од почетних довело је до открића супстанце са својствима сличним уранијуму. Нови радиоактивни елемент добио је име полонијум. Такво име Марие Цурие дала супстанцу у част своје домовине - Пољске. Након тога, откривен је радијум. Радиоактивни елемент је био производ распадања чистог уранијума. После тога, у хемији је почела ера нових, раније непознатих у природи. хемикалија.

Итемс

Већина тренутно познатих језгара хемијских елемената је нестабилна. Временом се таква једињења спонтано разбијају у друге елементе и разне ситне честице. Тежи родитељски елемент у заједници физичара се назива изворни материјал. Производи који се формирају током распадања супстанце називају се дјецом или производи разградње. Сам процес прати ослобађање различитих радиоактивних честица.

радиоактивни елемент радијума

Изотопи

Нестабилност хемијских елемената може се објаснити постојањем различитих изотопа исте супстанце. Изотопи су варијације неких елемената периодичног система са истим својствима, али са различитим бројем неутрона у језгру. Многе обичне хемијске супстанце имају најмање један изотоп. Чињеница да су ови елементи широко распрострањени и добро проучени потврђује да су они у стабилном стању, произвољно дуго. Али сваки од ових "дуговјечних" елемената садржи изотопе. Њихови научници производе језгре током лабораторијских реакција. Вештачки радиоактивни елемент произведен синтетичким средствима не може дуго да постоји у стабилном стању и распада током времена. Овај процес може ићи на три начина. По имену елементарних честица, које су нуспроизводи термонуклеарне реакције, сва три типа пропадања добила су своја имена.

Алфа пропадање

Радиоактивни хемијски елемент се може трансформисати према првој схеми распада. У овом случају, алфа честица, чија енергија достиже 6 милиона еВ, избачена је из језгра. Детаљном студијом резултата реакције, утврђено је да је ова честица атом хелијума. Он преноси два протона из језгре, тако да ће резултујући радиоактивни елемент имати атомски број у периодичном систему два положаја нижа од оног за основну супстанцу.

радиоактивни хемијски елемент

Бета пропадање

Реакција бета распадања праћена је емисијом једног електрона из језгра. Појава ове честице у атому повезана је са распадом неурона у електрон, протон и неутрино. Како електрон одлази из језгра, радиоактивни хемијски елемент повећава свој атомски број за једну јединицу и постаје тежи од свог родитеља.

вештачки изведени радиоактивни елемент

Гама распад

Са гама распадом, нуклеус емитује фотонски зрак са различитим енергијама. Ове зраке се називају гама зрачење. У овом процесу радиоактивни елемент није модификован. Само губи енергију.

вештачки радиоактивни елемент

Сама по себи, нестабилност коју поседује радиоактивни елемент уопште не значи да са одређеном количином изотопа наша супстанца одједном нестаје, ослобађајући огромну енергију. У стварности, распадање језгра подсећа на кување кокица - хаотично кретање зрна кукуруза у тигању, а потпуно је непознато који ће од њих бити први откривен. Закон реакције радиоактивног распада може гарантирати само да ће у одређеном временском периоду број честица из језгра, пропорционалан броју преосталих нуклеона у језгру, излетјети из језгра. На језику математике, овај процес се може описати следећом формулом:

дН = λНдт.

Овде, на лицу је пропорционална зависност броја нуклона дН који напуштају нуклеус током периода дт, на број свих нуклеона присутних у нуклеусу Н. Коефицијент λ је константа радиоактивности разградне супстанце.

Број нуклеона који остају у језгру у времену т описан је формулом:

Н = Н 0 е –тл ,

у којој је Н 0 број нуклеона у нуклеусу на почетку посматрања.

На пример, радиоактивни елемент халоген са атомским бројем 85 откривен је тек 1940. године. Његов полу-живот је прилично дуг - 7,2 сата. Садржај радиоактивног халогена (астатина) на целој планети не прелази један грам чисте супстанце. Према томе, за 3,1 сат његова природа би, у теорији, требала бити преполовљена. Међутим, константни процеси распадања уранијума и торијума доводе до стварања нових и нових астаминских атома, иако у веома малим дозама. Дакле, његова количина у природи остаје стабилна.

радиоактивни елемент халоген

Пола живота

Константа радиоактивности служи да утврди са њеном помоћи колико брзо ће се елеменат који се истражује распасти. Али за практичне проблеме, физичари често користе количину која се назива полуживот. Овај индикатор говори колико дуго ће супстанца изгубити тачно половину својих нуклеона. За различите изотопе овај период варира од ситних фракција секунде до милијарди година.

Важно је разумети да се време у овој једначини не сабира, већ се множи. На пример, ако током периода времена т супстанца изгуби половину својих нуклеона, онда ће током периода од 2т изгубити још половину остатка - то јест, једну четвртину оригиналног броја нуклеона.

Појава радиоактивних елемената

Наравно, радиоактивне супстанце настају у горњој атмосфери Земље, у јоносфери. Под дејством космичког зрачења, гас на високој надморској висини пролази кроз различите промене које стабилну супстанцу претварају у радиоактивни елемент. Најчешћи гас у нашој атмосфери је Н2, на пример, из стабилног изотопа, азот-14 се претвара у радиоактивни изотоп угљеника-14.

Данас се много чешће јавља радиоактивни елемент у ланцу реакција атомске фисије које је направио човек. То је назив процеса у којем се језгро супстанце родитеља дијели на двије подружнице, а затим на четири радиоактивна унука. Класичан пример је изотоп уранијума 238. Његов полу-живот је 4,5 милијарди година. Скоро исто толико наших планета постоји. После десет фаза распадања, радиоактивни уранијум се трансформише у стабилан олово 206. Вештачки добијени радиоактивни елемент се не разликује по својим својствима од свог природног партнера.

радиоактивни елемент

Практични значај радиоактивности

Након катастрофе у Чернобилу, многи су озбиљно говорили о ограничавању развојних програма. нуклеарне електране. Али у домаћим терминима, радиоактивност доноси огромну корист човечанству. Проучавање могућности његове практичне примене бави се науком о радиографији. На пример, радиоактивни фосфор се даје пацијенту да би се добила потпуна слика фрактура костију. Нуклеарна енергија служи и за производњу топлоте и електричне енергије. Можда у будућности чекамо нова открића у овом невероватном пољу науке.