Виды и характеристики радиоактивных металлов

Радиоактивные металлы занимают значительную часть периодической таблицы Менделеева. Одни о них говорят со страхом, другие с интересом. Данные элементы обладают уникальными свойствами, за которые ценятся научным сообществом, но вредны для человека. Излучение, которое исходит от этих металлов, провоцирует разрушение внутренних органов.

Какие элементы относятся к радиоактивным?

Группа радиоактивных элементов в периодической таблице Менделеева начинается от свинца и заканчивается последней ячейкой. Излучение происходит из-за определенного периода полураспада — преобразования металлического ядра в дочернее.  Радиоактивные элементы:

• уран;
• плутоний;
• радий;
• берклий;
• торий;
• нептуний;
• франций;
• эйнштейний;
• технeций.

Среди них присутствуют цветные и черные радиоактивные металлы.

Существуют три вида радиоактивного излучения — альфа, бета, гамма. Они отличаются длиной волны, проникающей способностью. Если альфа излучение может сдержать плотная бумага или картон, то гамма излучение остановит только слой свинца.

История открытия

Открытием радиации человечество обязано прусскому физику Вильгельму Рентгену. В 1895 году он смог увидеть радиоактивное излучение. Благодаря работам этого ученого был разработан рентгеновский аппарат.

Изучение радиоактивности продолжил Анри Беккерель в 1896 году. Этот ученый проводил эксперименты с солями урана. Прорыв в данной области произошел через 2 года. Пьер Кюри получил первый чистый радиоактивный материал — радий. После открытия этого элемента ученый не смог продолжить его изучение, поскольку умер от излучения.

Следующее продвижение в этой области произошло в 1934 году. В этот год ученые смогли синтезировать искусственный радиоактивный изотоп. Сейчас эта область является одной из самых актуальных. Ее изучением занято огромное количество ученых, крупных научных организаций.

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.

Добыча и промышленное получение

В чистом виде естественные радиоактивные металлы найти невозможно. Чаще их синтезируют из урановых руд. Это затратный, трудоемкий процесс, состоящий из нескольких этапов:

1. Концентрирование. Руду дробят в воде для выделения осадка.
2. Выщелачивание. Осадок переводится в раствор.
3. Выделение чистого урана.
4. Перевод в твердое состояние.

После обработки из тонны руды получается несколько грамм чистого вещества. Проводить подобные процедуры можно только в специальных цехах.

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.

Сферы применения

Радиоактивные металлы применяются в разных направлениях. С их помощью проводят эксперименты, изучают влияние на другие материалы, живые организмы. Часто используются для выработки энергии в реакторах.

Влияние на организм

Радиоактивное излучение разрушает внутренние органы. Естественные механизмы защиты организма справляются только с малыми дозами излучения. Когда они становятся большими, развивается лучевая болезнь, повышается риск поражения организма раком.

Радиоактивные металлы обладают уникальными свойствами. Их изучением ученые занимаются постоянно. Исследователи находят новые способы получения металлов, сферы для их применения.