L'uomo ha sempre cercato di trovare materiali che non lascino scampo ai concorrenti. Sin dai tempi antichi, gli scienziati hanno cercato i materiali più duri del mondo, i più leggeri e i più pesanti. La sete di scoperta ha portato alla scoperta di un gas ideale e di un corpo nero ideale. Ti presentiamo le sostanze più sorprendenti del mondo.

1. La sostanza più nera

La sostanza più nera al mondo si chiama Vantablack e consiste in un insieme di nanotubi di carbonio (vedi carbonio e sue modificazioni allotropiche). In poche parole, il materiale è costituito da innumerevoli "peli", colpendoli, la luce rimbalza da un tubo all'altro. In questo modo viene assorbito circa il 99,965% del flusso luminoso e solo una parte trascurabile viene riflessa all'esterno.
La scoperta di Vantablack apre ampie prospettive per l'uso di questo materiale in astronomia, elettronica e ottica.

2. La sostanza più combustibile

Il trifluoruro di cloro è la sostanza più infiammabile mai conosciuta dall'umanità. È l'agente ossidante più forte e reagisce con quasi tutti gli elementi chimici. Il trifluoruro di cloro può bruciare attraverso il cemento e accende facilmente il vetro! L'uso del trifluoruro di cloro è quasi impossibile a causa della sua fenomenale infiammabilità e dell'incapacità di garantire la sicurezza d'uso.

3. La sostanza più velenosa

Il veleno più potente è la tossina botulinica. Lo conosciamo sotto il nome di Botox, così viene chiamato in cosmetologia, dove ha trovato la sua principale applicazione. La tossina botulinica è una sostanza chimica prodotta dai batteri Clostridium botulinum. Oltre al fatto che la tossina botulinica è la sostanza più tossica, ha anche il più grande peso molecolare tra le proteine. La fenomenale tossicità della sostanza è evidenziata dal fatto che solo 0,00002 mg min/l di tossina botulinica sono sufficienti per rendere l'area interessata mortale per l'uomo per mezza giornata.

4. La sostanza più calda

Questo è il cosiddetto plasma di quark-gluoni. La sostanza è stata creata utilizzando la collisione di atomi d'oro quasi alla velocità della luce. Il plasma di quark-gluoni ha una temperatura di 4 trilioni di gradi Celsius. Per fare un confronto, questa cifra è 250.000 volte superiore alla temperatura del Sole! Sfortunatamente, la vita di una sostanza è limitata a un trilionesimo di trilionesimo di secondo.

5. L'acido più corrosivo

Il fluoruro di antimonio H diventa il campione in questa nomination. Il fluoruro di antimonio è 2×10 16 (duecento quintilioni) volte più caustico dell'acido solforico. Questa è una sostanza molto attiva che può esplodere quando viene aggiunta una piccola quantità di acqua. I fumi di questo acido sono mortalmente velenosi.

6. La sostanza più esplosiva

La sostanza più esplosiva è l'eptanitrocubano. È molto costoso e viene utilizzato solo per la ricerca scientifica. Ma un HMX leggermente meno esplosivo viene utilizzato con successo negli affari militari e in geologia durante la perforazione di pozzi.

7. La sostanza più radioattiva

Il polonio-210 è un isotopo del polonio che non esiste in natura, ma è prodotto dall'uomo. Viene utilizzato per creare fonti di energia in miniatura, ma allo stesso tempo molto potenti. Ha un'emivita molto breve ed è quindi in grado di causare gravi malattie da radiazioni.

8. La sostanza più pesante

Ovviamente è fullerite. La sua durezza è quasi 2 volte superiore a quella dei diamanti naturali. Puoi leggere di più sulla fullerite nel nostro articolo I materiali più duri al mondo.

9. Magnete più potente

Il magnete più potente del mondo è composto da ferro e azoto. Al momento, i dettagli su questa sostanza non sono disponibili al grande pubblico, ma è già noto che il nuovo super-magnete è il 18% più potente dei magneti più potenti attualmente in uso: il neodimio. I magneti al neodimio sono realizzati in neodimio, ferro e boro.

10. La sostanza più fluida

L'elio superfluido II non ha quasi viscosità a temperature vicine allo zero assoluto. Questa proprietà è dovuta alla sua capacità unica di filtrare e fuoriuscire da un recipiente fatto di qualsiasi materiale solido. L'elio II ha il potenziale per essere utilizzato come conduttore termico ideale in cui il calore non si dissipa.

Gli elementi radioattivi (radionuclidi) sono ampiamente presenti nei suoli e nelle rocce che formano il suolo. La radioattività (naturale) è un fenomeno di trasformazione spontanea (decadimento) di isotopi instabili di un elemento chimico in un isotopo di un altro, accompagnata da radiazioni ά-, β- e γ. La radioattività dei suoli è dovuta alla presenza in essi di elementi radioattivi di origine naturale e antropica. A questo proposito si distingue tra radioattività naturale e artificiale. È espresso dal numero di decadimenti nucleari per unità di tempo e si misura in becquerel (1 Bq = 1 decadimento/s) o in unità di attività degli isotopi radioattivi - curie (1 Ci = 3,7 10 10 Bq).

radioattività naturale. I radionuclidi naturali sono considerati quelli che si sono formati e si riformano costantemente senza l'intervento umano.

La radioattività naturale è dovuta a due gruppi di elementi radioattivi: primari, che sono contenuti nelle rocce madri e sono inclusi nella composizione dei suoli, e cosmogenici - che entrano nel suolo dall'atmosfera, la cui formazione avviene durante l'interazione della radiazione cosmica con i nuclei degli elementi stabili.

Tutti gli elementi radioattivi naturali primari sono per lo più longevi, con un'emivita di 10 8 -10 17 anni, che probabilmente sono comparsi contemporaneamente alla formazione della Terra. Il maggior contributo alla radioattività naturale dei suoli è dato dall'isotopo radioattivo 40 K, che rappresenta oltre il 50% della radioattività naturale dei suoli, così come calcio (48 Ca), rubidio (87 Rb), uranio (238 U), radio (226 Ra), torio (232Th). La principale fonte di questi elementi nei suoli sono le rocce che formano il suolo. Differiscono in modo significativo l'uno dall'altro nella concentrazione di elementi radioattivi naturali.

Il contributo maggiore alla dose di radiazioni da un gran numero di elementi radioattivi cosmogenici è dato da trizio (3 H), berillio (7 Be, 10 Be), carbonio (14 C, 13 C), fosforo (32 P, 33 P) , zolfo (35 S), cloro (35 Cl) e sodio (22 Na). I seguenti isotopi cosmogenici influenzano la radioattività naturale dei suoli: radiocarbonio (14 C) e trizio (3 H), un isotopo superpesante dell'idrogeno, che entra nel suolo dall'atmosfera. Questi radioisotopi sono relativamente di breve durata. Il radiocarbonio ha un'emivita di 5760 anni, il trizio ha un'emivita di 12,3 anni. Poiché entrano nel suolo dall'atmosfera, il loro contenuto viene mantenuto a un livello relativamente costante.

In totale sono noti più di 300 radionuclidi naturali, la cui presenza nel suolo ne determina la radioattività naturale. La concentrazione di radionuclidi naturali in natura varia ampiamente. Di tutte le sostanze radioattive, la crosta terrestre contiene la maggior parte del potassio (circa il 2,5%), mentre il contenuto di uranio e torio è di decine e centinaia e il radio è milioni di volte inferiore rispetto al contenuto di potassio radioattivo (40 K). Questo elemento in natura è rappresentato da una miscela di tre isotopi: 39 K, 40 K e 41 K, di cui due (39 K e 41 K) sono stabili e uno (40 K) è radioattivo a vita lunga, la metà -la cui vita è misurata in centinaia di milioni di anni (Annenkov B.N., Yudintseva E.V., 1991).

Il contenuto totale di radionuclidi nel suolo dipende principalmente dalle rocce madri. La massima radioattività è stata riscontrata nei suoli sviluppati su rocce ignee acide rispetto ai suoli formati su rocce basiche e ultrabasiche, e la più alta concentrazione di radionuclidi si osserva nella frazione finemente dispersa dei suoli - nelle particelle di argilla. Ad esempio, i suoli formati su rocce ricche di fosforo contengono elevate concentrazioni di uranio.

Argille, loesse e argille fasciate di copertura e simili a loess contengono 2-4 volte più elementi radioattivi rispetto ai depositi fluvioglaciali argillosi sabbiosi e sabbiosi. Nei suoli formati sull'eluvio delle rocce carbonatiche, il contenuto di elementi radioattivi è parecchie volte superiore a quello delle rocce. Questi elementi si accumulano nel terreno durante la trasformazione (degradazione degli agenti atmosferici) delle rocce carbonatiche.

Nei suoli gli elementi radioattivi naturali sono presenti in ultramicroconcentrazioni entro n10 -4 - n10 -12%. Sul globo ci sono aree con un livello aumentato di radioattività naturale del suolo. Sostanze naturalmente radioattive in alte concentrazioni si trovano nei luoghi della loro estrazione, uso tecnico e sepoltura.

Tabella 33

Concentrazione dei principali radioisotopi naturali nel suolo (Kovrigo V.P., 2008)

La particolarità della distribuzione della radioattività nel piano verticale (lungo gli orizzonti genetici) dipende dalla natura del processo di formazione del suolo.

Nei suoli fradici e calcarei, il più alto contenuto di radionuclidi naturali si osserva negli orizzonti dell'humus e diminuisce gradualmente con il passaggio alla roccia madre.

In chernozem, terreni grigio scuro di foreste, castagneti, semidesertici e desertici, la cui formazione non è associata alla trasformazione attiva e al movimento dei componenti della fase solida, la distribuzione degli elementi radioattivi naturali lungo il profilo del suolo è caratterizzata da una debole differenziazione. Nei suoli forestali-steppici e nei suoli delle regioni steppiche, la differenziazione del profilo del contenuto di radioelementi coincide con i tipici schemi di profilo delle variazioni della loro composizione granulometrica, ossidi di ferro e di alluminio.

Podzolizzazione, salinizzazione, lessivage, solonetzizzazione portano alla rimozione dei radionuclidi naturali dagli orizzonti eluviali (superiori) a quelli illuviali con successivo accumulo, dove la concentrazione di radionuclidi aumenta di 1,5-3 volte rispetto alla roccia madre. L'uranio si deposita sulle barriere di gley, il che si traduce nell'arricchimento dei suoli idromorfici con questo elemento.

radioattività artificiale. Attualmente sono noti più di 1300 radionuclidi artificiali, di cui gli isotopi 90 Sr, 137 Cs, 144 Ce sono i più pericolosi. L'emivita dello stronzio è di 28 anni e quella del cesio è di 30 anni. Sono caratterizzati da un'elevata energia di radiazione e sono in grado di partecipare attivamente al ciclo biologico. I radionuclidi artificiali (tecnogenici) sono suddivisi condizionatamente in tre gruppi: prodotti di fissione radioattiva (i più significativi dei quali sono 89 Sr, 90 Sr, 137 Cs, 134 Cs, 131 I, 131 Ce, 144 Ce); prodotti di attivazione indotta (inclusi 54 Mn, 60 Co, 55 Fe, 59 Fe, 65 Zn); elementi transuranici (tra i quali i più longevi sono 237 Np, 239 Np, 239 Pu, 244 Pu, 241 Am, 242 Cm, 243 Cm, 244 Cm).

La radioattività artificiale è causata dall'ingresso nel suolo di isotopi radioattivi prodotti a seguito di esplosioni atomiche e termonucleari, sotto forma di rifiuti dell'industria nucleare, a seguito di incidenti negli impianti nucleari, applicazione di fertilizzanti al fosforo (spesso contenenti isotopi di uranio), emissioni di ceneri da centrali termoelettriche alimentate a carbone e scisti combustibili contenenti uranio, radio, torio, polonio. Gli elementi radio sono trasportati dal vento, dalla pioggia e dai flussi di fusione, espandendo le zone di contaminazione radioattiva della copertura del suolo e delle acque naturali, esponendo gli organismi viventi all'irradiazione radioattiva. Durante il funzionamento della centrale nucleare, i prodotti di fissione che migrano intensamente - 90 Sr, 137 Cs, 131 I, così come i nuclidi con attività indotta - 54 Mn, 60 Co, 65 Zn entrano nell'ambiente esterno.

Il contenuto di radionuclidi nel suolo aumenta con l'introduzione di miglioranti, fertilizzanti organici e minerali contenenti sostanze radioattive. Pertanto, l'attività di 1 kg di fertilizzanti fosfatici è: superfosfato - 120 Bq, concentrato arricchito - 70 Bq. A dosi medie di questi fertilizzanti (60 kg/ha), i radionuclidi sono inoltre coinvolti nel suolo, la cui attività in 60 kg di fertilizzanti è di 1,35 10 6 Bq. La radioattività del suolo aumenta durante la calcinazione a causa del 48 Ca, la cui concentrazione nella miscela naturale di isotopi di calcio è dello 0,19%.

La contaminazione radioattiva del suolo non influisce sul livello di fertilità, ma porta all'accumulo di radionuclidi nella produzione vegetale. Tuttavia, con un aumento del livello di fertilità, la concentrazione di radionuclidi nella coltura diminuisce a causa dell'aumento della biomassa della coltura. Il rafforzamento dell'antagonismo tra gli ioni dei radionuclidi ei sali introdotti (Ca - Sr, K - Cs) impedisce l'ingresso di stronzio e cesio nelle piante.

Attualmente, il suolo è la principale fonte di radionuclidi nei prodotti agricoli. (Raccomandazioni, 1991). La maggior parte dei radionuclidi artificiali sono fissati dai componenti della fase solida del suolo, per cui si accumulano nella parte superiore del profilo del suolo. Nei terreni di composizione granulometrica leggera, i radionuclidi penetrano più in profondità rispetto ai terreni pesanti, per cui possono raggiungere il livello del suolo e delle acque sotterranee ed entrare con essi nella rete fluviale.

La fissazione dei radionuclidi è influenzata dal contenuto dell'humus, dalle composizioni granulometriche e mineralogiche e dalla reazione dell'ambiente. All'aumentare del contenuto di materia organica e del grado di dispersione delle particelle di suolo, aumenta l'assorbimento di 90 Sr. I minerali argillosi, in particolare illite e vermiculite, svolgono il ruolo principale nell'assorbimento di 137C. Quando l'ambiente è acidificato, la mobilità dei radionuclidi artificiali solitamente aumenta, mentre nei suoli neutri e alcalini diminuisce. La quantità principale di stronzio e cesio che è entrata nella pianta si accumula nella loro massa fuori terra e i restanti radionuclidi - nelle radici.

In generale, il più alto assorbimento di radionuclidi si osserva in suoli di composizione granulometrica pesante con un alto contenuto di humus e minerali come vermiculite, montmorillonite e idromica. In tali suoli, i radionuclidi artificiali sono saldamente fissati da componenti FPC, che ne impediscono il coinvolgimento nei processi di migrazione e l'ingresso nelle piante.

La migrazione dei radionuclidi nei suoli è lenta e la maggior parte di essi si trova attualmente nello strato di 0-5 cm L'attività economica umana, in particolare l'aratura dei terreni, porta ad una distribuzione abbastanza uniforme dei radionuclidi all'interno dello strato arabile. L'aratura con il turnover dello strato provoca il movimento dei radionuclidi nelle profondità del terreno e l'applicazione di fertilizzanti e calce riduce drasticamente il loro ingresso nelle piante coltivate (di 4-5 volte).

L'uranio, il torio e alcuni altri elementi hanno la proprietà di emettere continuamente e senza influenze esterne (cioè sotto l'influenza di cause interne) radiazioni invisibili, che, come i raggi X, sono in grado di penetrare attraverso schermi opachi ed esercitare effetti fotografici e di ionizzazione.

La proprietà dell'emissione spontanea di tale radiazione è chiamata radioattività. Gli elementi che hanno questa proprietà sono chiamati elementi radioattivi e la radiazione che emettono è chiamata radiazione radioattiva. Le proprietà radioattive furono scoperte per la prima volta nell'uranio nel 1896 dal fisico francese Antoine Henri Becquerel (1852-1908).

La scoperta della radioattività è seguita alla scoperta dei raggi X. L'emissione di raggi X è stata osservata per la prima volta quando le pareti di vetro di un tubo di scarica sono state bombardate con raggi catodici. Il risultato più efficace di un tale bombardamento è l'intenso bagliore verde del vetro, la luminescenza (vedi Volume II, § 102). Questa circostanza ha portato all'idea che la radiazione di raggi X è un prodotto della luminescenza e accompagna tutta la luminescenza, e accompagna “condannato dalla luce.

Becquerel si è impegnato in una verifica sperimentale di questa ipotesi. Eccitò sostanze luminescenti con la luce, quindi le portò su una lastra fotografica avvolta in carta nera. L'emissione di radiazione penetrante dovrebbe essere rilevata dall'annerimento della lastra fotografica dopo lo sviluppo. Di tutte le sostanze luminescenti testate da Becquerel, solo il sale di uranio ha causato l'annerimento della plastica attraverso la carta nera. Ma allo stesso tempo si è scoperto che il campione, precedentemente eccitato da una forte assimilazione, dava lo stesso annerimento del campione non eccitato. Da ciò ne consegue che la radiazione emessa dal sale di uranio non è associata alla luminescenza, ma viene emessa indipendentemente da influenze esterne. Questa conclusione è stata confermata da esperimenti con composti di uranio non luminescenti: tutti producevano radiazioni penetranti.

Dopo la scoperta della radioattività dell'uranio da parte di Becquerel, la fisica polacca e francese Marie Sklodowska-Curie (1867-1934), che svolse il principale lavoro scientifico in collaborazione con il marito Pierre Curie (1859-1906), indagò la maggior parte delle elementi noti e molti dei loro composti al fine di stabilire se qualcuno di essi abbia proprietà radioattive. Nei suoi esperimenti, M. Curie ha utilizzato la capacità delle sostanze radioattive di ionizzare l'aria come segno di radioattività. Questo segno è molto più sensibile della capacità delle sostanze radioattive di agire su una lastra fotografica. L'effetto ionizzante di un preparato radioattivo è facilmente rilevabile utilizzando l'esperimento mostrato in Fig. 376 (cfr. vol. II, § 92). Gli esperimenti di M. Curie hanno portato ai seguenti risultati.

Riso. 376. Misura della corrente di ionizzazione: 1 - corpo della camera di ionizzazione, 2 - elettrodo separato da 1 da un tampone isolante 3.4 - preparazione dello studio, 5 - elettrometro. Resistenza . A una tensione della batteria sufficientemente alta, tutti gli ioni formati nel volume della camera dalle radiazioni ionizzanti vengono raccolti sugli elettrodi e una corrente proporzionale all'effetto ionizzante del farmaco passa attraverso la camera dei punti. In assenza di agenti ionizzanti, l'aria nella camera non è conduttiva e la corrente è zero

1. La radioattività è rilevata non solo dall'uranio, ma da tutti i suoi composti chimici. Inoltre, le proprietà radioattive sono state trovate in un altro elemento: il torio e tutti i suoi composti chimici.

2. La radioattività di un preparato con qualsiasi composizione chimica è uguale alla radioattività dell'uranio o del torio puri, presi nella quantità in cui sono contenuti in questo preparato.

Quest'ultimo risultato significa che le proprietà di una molecola contenente un elemento radioattivo non influiscono sulla radioattività. Pertanto, la radioattività non è un fenomeno molecolare, ma una proprietà interna degli atomi di un elemento radioattivo.

Oltre agli elementi puri e ai loro composti, Curie ha anche studiato vari minerali naturali. La radioattività dei minerali si è rivelata dovuta alla presenza di uranio o torio in essi. Allo stesso tempo, tuttavia, alcuni minerali hanno mostrato una radioattività inaspettatamente elevata. Quindi, il minerale di resina di uranio ha dato una ionizzazione quattro volte maggiore dell'uranio in esso contenuto.

L'aumentata attività del minerale di resina potrebbe essere spiegata solo da una miscela di un elemento radioattivo sconosciuto in una quantità così piccola da sfuggire all'analisi chimica. Nonostante il basso contenuto, questo elemento emette più radiazioni radioattive dell'uranio, che è presente in grandi quantità. Pertanto, la radioattività di questo elemento deve essere molte volte più forte della radioattività dell'uranio.

Sulla base di queste considerazioni, Pierre e Marie Curie hanno intrapreso l'isolamento chimico di un ipotetico elemento dal minerale di resina di uranio. Il controllo del successo delle operazioni chimiche in corso era la radioattività per unità di massa del prodotto risultante, che doveva aumentare all'aumentare del contenuto del nuovo elemento in esso contenuto. Dopo diversi anni di duro lavoro, fu infatti possibile ottenere pochi decimi di grammo di un elemento puro, la cui radioattività era più di un milione di volte maggiore di quella dell'uranio. Questo elemento è stato chiamato radio (cioè radiante).

Secondo le sue proprietà chimiche, il radio appartiene ai metalli alcalino terrosi. La sua massa atomica risultò essere 226. Sulla base delle sue proprietà chimiche e della massa atomica, il radio fu collocato nella cella fino a quel momento vuota n. 88 del sistema periodico di Mendeleev.

Il radio è un compagno costante dell'uranio nei minerali, ma è contenuto in quantità trascurabili - circa radio per uranio; in considerazione di ciò, l'estrazione del radio è un processo molto laborioso. Il radio è uno dei metalli più rari e costosi. È apprezzato come una fonte concentrata di emissioni radioattive.

Ulteriori ricerche di Curie e di altri scienziati hanno notevolmente ampliato il numero di elementi radioattivi noti.

Tutti gli elementi con un numero atomico maggiore di 83 si sono rivelati radioattivi. Sono stati trovati come piccole impurità nell'uranio, nel radio e nel torio.

Allo stesso modo sono stati trovati gli isotopi radioattivi degli elementi tallio, piombo e bismuto. Va notato che solo rari isotopi di questi elementi mescolati con uranio, radio e torio sono radioattivi. Il tallio ordinario, il piombo e il bismuto non sono radioattivi.

Oltre agli elementi che formano i cavalli del sistema periodico di Mendeleev, anche i seguenti elementi si sono rivelati radioattivi: samario, potassio, rubidio. La radioattività di questi elementi è debole e difficile da rilevare.

Tutti gli elementi radioattivi conosciuti dovrebbero essere divisi in 2 gruppi (Tabella 2.1): naturale e artificiale (tecnogenico).

Fra elementi radioattivi naturali prodotti di decadimento di lunga durata (U, Th, K-40, Rb-87, ecc.), di breve durata di isotopi di lunga durata (radio, radon, ecc.) e nuclidi che si formano costantemente nell'ambiente naturale a causa di reazioni nucleari (C-14, H-3, Be-7, ecc.).

Radionuclidi artificiali può essere suddiviso in:

- frammentazione(prodotto della fissione dei nuclei di uranio-235 sotto l'influenza dei neutroni termici secondo lo schema):

90 Sr, 134 C, 137 C, 140 La, 131 I, 129 I, 99 Tc, 106 Ru, 141 Ce

- elementi radioattivi transuranici

- prodotti di attivazione- a causa dell'interazione di neutroni, gamma - quanti, ecc. con sostanza:

56 Fe, 22 Na, 60 Co, 65 Zn, 32 P

8 Dosi massime ammissibili di radiazioni sul corpo umano. Quali sono le principali tendenze nel cambiamento di questi standard?

Dose massima consentita (SDA) di radiazioni ionizzanti- uno standard igienico che regoli il valore massimo consentito di una dose equivalente individuale nell'intero corpo umano o nei singoli organi, che non provochi cambiamenti negativi nella salute delle persone che lavorano con sorgenti di radiazioni ionizzate. È utilizzato nel campo della sicurezza dalle radiazioni, stabilito dalla legge. Nella Federazione Russa, il documento legislativo è lo "Standard di sicurezza contro le radiazioni". SDA dipende dall'irradiazione di tutto il corpo, alcuni gruppi del cosiddetto. organi critici e varia da 5 a 30 rem (50-300 mSv) all'anno.

In relazione all'esposizione, la popolazione è suddivisa in 3 categorie.

Categoria A persone o personale esposto (lavoratori professionisti) - persone che lavorano permanentemente o temporaneamente direttamente con sorgenti di radiazioni ionizzanti.
Categoria B persone esposte o una parte limitata della popolazione - persone che non lavorano direttamente con sorgenti di radiazioni ionizzanti, ma a causa delle condizioni di residenza o di inserimento lavorativo possono essere esposte alle radiazioni ionizzanti.

Per categoria A vengono introdotte le dosi massime consentite: i valori più alti della dose equivalente individuale per un anno solare, in cui un'esposizione uniforme per 50 anni non può causare cambiamenti negativi nello stato di salute rilevati dai metodi moderni. Per categoria B il limite di dose è determinato.

Esistono tre gruppi di organi critici:

1 gruppo- tutto il corpo, gonadi e midollo osseo rosso.

2 gruppo- muscoli, tiroide, tessuto adiposo, fegato, reni, milza, tratto gastrointestinale, polmoni, lenti oculari e altri organi, ad eccezione di quelli che appartengono ai gruppi 1 e 3.

3 gruppo- pelle, tessuto osseo, mani, avambracci, gambe e piedi.

Oltre ai principali limiti di dose, per valutare l'effetto delle radiazioni vengono utilizzati standard derivati ​​e livelli di riferimento. Gli standard sono calcolati tenendo conto del non superamento dei limiti di dose di SDA (dose massima ammissibile) e PD (limite di dose). Il calcolo del contenuto ammissibile di un radionuclide nel corpo viene effettuato tenendo conto della sua radiotossicità e del non superamento dell'SDA nell'organo critico. I livelli di riferimento dovrebbero fornire i livelli di esposizione più bassi che possono essere raggiunti rispettando i limiti di dose di base.

L'assunzione annuale massima consentita del radionuclide MAP attraverso gli organi respiratori;

Contenuto ammissibile di radionuclidi in un organo critico DS A;

Tasso di dose di radiazioni consentito DMD A;

Densità di flusso di particelle consentita DPP A;

Attività volumetrica consentita (concentrazione) del radionuclide nell'aria dell'area di lavoro di DC A;

Contaminazione consentita di pelle, tute e superfici di lavoro DZ A.

Limite di assunzione annuale di GWP di un radionuclide attraverso gli organi respiratori o digestivi;

Attività volumetrica ammessa (concentrazione) del radionuclide DK B nell'aria e nell'acqua atmosferiche;

Dosaggio consentito DMD B;

Densità di flusso di particelle consentita DPP B;

Contaminazione consentita di pelle, indumenti e superfici con DZ B.

I valori numerici dei livelli consentiti sono contenuti per intero nelle "Norme di sicurezza contro le radiazioni".

I limiti di esposizione sono cambiati nel corso degli anni e, in generale, poiché la crescente conoscenza dei rischi di cancro da radiazioni ha indicato che la minaccia rappresentata dalle radiazioni è molto maggiore di quanto si pensasse in precedenza, si è verificata una tendenza al ribasso. Al fine di garantire che il personale non sia esposto oltre i livelli normali, le vie di esposizione più importanti devono essere adeguatamente controllate. Va inoltre tenuto conto del fatto che le radiazioni ionizzanti colpiscono le persone in vari modi.

9 Elementi di transuranio come rischio di radiazioni

Elementi radioattivi transuranici- elementi chimici con numero atomico maggiore di quello dell'uranio-92:

240 Pu, 239 Pu, 239 U, 239 Np, 247 Cm, 241 Am

Wikipedia:

Gli elementi con numero atomico maggiore di 100 sono detti elementi di transfermio. Undici degli elementi transuranici noti (93-103) sono attinidi. Gli elementi transuranici con numero atomico maggiore di 103 sono chiamati transattinoidi.

Tutti gli isotopi conosciuti degli elementi transuranici hanno un'emivita molto più breve dell'età della Terra. Pertanto, gli elementi transuranici sono praticamente assenti in natura e sono ottenuti artificialmente attraverso varie reazioni nucleari. Elementi fino al fermio incluso si formano nei reattori nucleari come risultato della cattura dei neutroni e del successivo decadimento beta. Gli elementi di transfermio si formano solo come risultato della fusione dei nuclei.

Il primo degli elementi transuranici, il nettunio Np (bp 93), fu ottenuto nel 1940 bombardando l'uranio con neutroni. Seguì la scoperta del plutonio (Pu, b.p. 94), americio (Am, b.p. 95), curium (Cm, b.p. 96), berkelium (Bk, b.p. 97), California( Cf, bp 98), einsteinium (Es , bp 99), fermio (Fm, bp 100), mendelevio (Md, bp 101), nobelio (No, bp 100) 102) e lawrencium (Lr, as 103). Ricevuto anche transattinoidi con numeri di serie 104-118; in questa serie i nomi sono assegnati agli elementi 104-112: rutherfordium (Rf, 104), dubnium (Db, 105), seaborgium (Sg, 106), borium (Bh, 107), hassium (Hs, 108), meitnerium ( Mt, 109 ), darmstadtium (Ds, 110), roentgenium (Rg, 111), copernicium (Cn, 112). Gli elementi 113-118 hanno ancora nomi temporanei derivati ​​dai corrispondenti numeri latini: ununtrium (Uut, 113), ununquadium (Uuq, 114), ununpentium (Uup, 115), unungexium (Uuh, 116), ununseptium (Uus, 117), ununoctius (Uuo, 118).

Le proprietà chimiche degli attinidi transuranici leggeri, ottenuti in quantità ponderali, sono state studiate più o meno completamente; gli elementi di transfermio (Md, No, Lr e così via) sono poco studiati a causa della difficoltà di ottenimento e delle brevi durate. Studi cristallografici, lo studio degli spettri di assorbimento delle soluzioni saline, le proprietà magnetiche degli ioni e altre proprietà hanno dimostrato che gli elementi con a. 93-103 - analoghi dei lantanidi. Di tutti gli elementi transuranici, il nuclide di plutonio 239Pu ha trovato il maggiore impiego come combustibile nucleare.

Elementi transuranici(MAR).

tutti questi radionuclidi subiscono un decadimento α e sono tutti di lunga durata.

I radionuclidi di transuranio (elementi) si formano a seguito di atti successivi ripetuti di cattura dei neutroni (n, γ) e successivo decadimento β:

1. 235 U(n,γ) 236 U(n,γ) 237 U 237 Np(n,γ) 238 Np 238 Pu

2. 238 U(n,γ) 239 U 239 Np 239 Pu

3. 239 Pu(n,γ 240 Pu

4. 240 Pu(n,γ) 241 Pu 241 Am

5. 241 Pu(n,γ) 242 Pu

Qui vengono fornite solo le principali trasformazioni, a seguito delle quali si formano radionuclidi significativi per la radioecologia.

Con un aumento di Z e A del nucleo sintetizzato, la sua resa diminuisce drasticamente. A differenza di un'esplosione nucleare, in cui la sintesi TUE avviene in 10 -6 ÷ 10 -8 s ad un flusso di neutroni integrale molto elevato (fino a 10 23 ÷ 10 23 nn/cm 2), in un reattore nucleare, la sintesi il tempo può durare per molti anni a un'intensità inferiore del flusso di neutroni. La resa più alta ha la reazione 2. La resa di 239 Np e 239 Pu a una densità di flusso di neutroni nel reattore di 10 13 n/cm 2 s è 0,1 Ci/1 g U.

La reazione 238U(n,γ) 239U → 239Np → 239Pu può avvenire anche in condizioni naturali sotto l'azione dei neutroni di fissione spontanea U(s,f) e dei neutroni della reazione (α,n) sull'uranio contenuto nei minerali di uranio. La resa di 239 nuclei di Pu in questo caso è dell'ordine di (0,4 ÷ 15)·10 -12 rispetto al contenuto di 238 nuclei di U nei minerali.

Gli elementi di transuranio sono prodotti più intensamente nei reattori nucleari (compresi quelli di potenza) e sono uno dei prodotti più preziosi del ritrattamento del combustibile nucleare esaurito. Oltre a NFC e NF, l'incidente di Chernobyl è stato una fonte di emissioni di TUE.

Tutti gli elementi transuranici sono chimicamente molto attivi. La loro caratteristica è la capacità di formare composti con idrogeno, azoto, ossigeno, alogeni e composti complessi. I loro stati di ossidazione vanno da 2+ a 7+.

La valenza dei radionuclidi di plutonio va da 2+ a 7+ (2+ è il meno tipico). Nella maggior parte dei casi, i radionuclidi di plutonio formano composti insolubili. Ossidi di plutonio PuO, Pu 2 O 3 , PuO 2 e fasi di composizione variabile da Pu 2 O 3 a Pu 4 O 7 . In soluzioni acquose, forma ioni (da 3 + a 7 +) e tutti gli ioni possono essere in soluzione contemporaneamente (tranne 7 +). Sono soggetti ad idrolisi (questa capacità aumenta nella serie PuO

La valenza di 241 Am va da 2 + a 7 + , dove 2 + e 7 + sono i meno caratteristici e stabile 3 + , allo stato solido e sotto forma di complessi in soluzione - 4 + . Ossidi AmO, Am 2 O 3 e AmO 2. Forma il nitruro di AmN, il solfuro di Am 2 S e il composto organometallico Am(C 5 H 5) 3 . L'americio forma composti solubili con alogeni (AmCl 2 , AmBr, AmJ 3). Forma composti complessi con acidi minerali e organici. A differenza del plutonio, i composti dell'americio sono più solubili e quindi più migratori.

Nello stato di ossidazione 3+, le proprietà di TUE sono simili a quelle dei lantanidi, ma hanno una capacità più pronunciata di formazione complessa (aumenta nella serie U

Nello stato di ossidazione 4 + formano ossidi, fluoruri, sono stabili in soluzioni acquose (U, Np, Pu) e formano complessi in soluzioni acquose. I composti (idrossidi, fluoruri, ioduri, fosfati, carbonati) sono scarsamente solubili. Agenti complessanti forti (la tendenza aumenta da U ad Am).

Nello stato di ossidazione 5 + esistono sotto forma di diacidi MeO 2 + . Questa forma ionica determina le proprietà chimiche: una bassa tendenza all'idrolisi e alla formazione di complessi. Nello stato di ossidazione 6 + sono sotto forma di ioni MeO 2 2+. È noto un numero significativo di composti complessi.

Nello stato di ossidazione 7+, Pu è il più stabile. Allo stato solido, esiste sotto forma di ioni MeO 5 5-, MeO 5 3-, 4- e MeO 4 - e in soluzioni - nella forma idrata dell'anione MeO 5 3+.

In generale, i modelli di migrazione del plutonio e dell'americio sono simili. Pertanto, basti considerare la particolarità della migrazione dei radionuclidi di plutonio.

Sono determinati dalla solubilità dei composti del plutonio nei mezzi naturali e, soprattutto, dalla forma chimica originaria. Nelle esplosioni nucleari, gli ossidi praticamente insolubili e, principalmente, i singoli atomi, che vengono sulla superficie terrestre con ricadute globali, sono una tale forma e possono formare composti solubili solo qui.

Le emissioni di NFC sono dominate dai composti solubili del plutonio, nonché dai suoi composti complessi con ligandi organici.

Le emissioni dell'incidente di Chernobyl si sono distinte per una composizione particolarmente complessa. Possono essere suddivisi in 4 gruppi :

MA- particelle fini di combustibile espulse meccanicamente dal nocciolo, vicine nella composizione di radionuclidi al combustibile esaurito; si stabilirono sulla superficie terrestre nella zona vicina (R ≤ 60 - 70 km).

B– combustibili fini e altri prodotti moderatamente arricchiti in radionuclidi volatili; il contenuto di radionuclidi di plutonio è ~ 2 volte superiore al previsto; si stabilirono sulla superficie terrestre nella zona R ≤ 100 km.

A– rilascia altamente arricchiti in radionuclidi volatili, compreso il plutonio; si stabilirono sulla superficie terrestre nella zona R ≤ 150 km e oltre.

G– rilasci arricchiti con radionuclidi di plutonio fino a 200 volte, compresi composti di plutonio parzialmente solubili; si stabilirono sulla superficie terrestre nella zona lontana.

Le differenze in questi gruppi di rilasci sono principalmente dovute alla differenza di temperatura nel reattore di emergenza al momento dell'esplosione. Il contenuto di forme solubili in acido di plutonio aumenta dai gruppi A e B ai gruppi C e D di 4-15 volte e raggiunge il 55-85%.

Attualmente, il principale serbatoio di plutonio e radionuclidi 241 Am sono la superficie del suolo e i sedimenti di fondo (oltre il 99% dell'ingresso e dell'uscita dalle ricadute globali e di Chernobyl e dalle emissioni delle imprese NFC). Negli oggetti biologici, questi elementi transuranici non sono più dell'1% (principalmente nelle piante e negli animali 5 ÷ 10 4 volte meno). I radionuclidi di plutonio sono prevalentemente nella forma 4+ insolubile. Coefficiente di diffusione nel suolo ~ 10 -9 cm/s.

Solo circa il 10% circa di questi radionuclidi può essere in una forma solubile e disponibile per la pianta. Tra le piante, le piante a bassa crescita (erbe, muschi, licheni) hanno la più alta concentrazione di radionuclidi di plutonio. Questa è una conseguenza del fatto che i radionuclidi di plutonio vengono ridistribuiti sulla superficie terrestre principalmente a causa del trasporto del vento e dell'erosione. Il coefficiente di accumulo degli elementi transuranici da parte delle piante è molto basso (10 -1 ÷ 10 -3).

I rapporti isotopici dei radionuclidi di plutonio contenuti nel suolo di diverse regioni differiscono in modo significativo a causa della differenza delle loro fonti di approvvigionamento (globale, dal ciclo del combustibile nucleare, dall'incidente di Chernobyl). Pertanto, il rapporto 240 Pu/239 Pu da esplosioni nucleari è (0,05 ÷ 0,06); dalla ricaduta globale - circa 0,176; dalle emissioni di NFC insieme alla ricaduta globale - (0,049 ÷ 0,150) e dalla ricaduta di Chernobyl - (0,30 ÷ 0,35).

I rapporti isotopici per le diverse regioni variano entro i seguenti limiti:

Si può vedere che 239 Pu è il principale radionuclide di plutonio nei rilasci. Le emissioni di 238 Pu e 242 Pu sono molto basse. Nonostante le emissioni relativamente basse di 241 Pu, svolgono un ruolo speciale, poiché il 241 Am di lunga durata si forma a causa del decadimento di questo radionuclide. Pertanto, il contenuto di 241 Am nell'ambiente è in continuo aumento. Quindi, nel periodo 1940 - 1990. il contenuto di 241 Am nell'atmosfera è raddoppiato.

Il contenuto assoluto di radionuclidi di plutonio nel suolo e negli aerosol atmosferici varia notevolmente, soprattutto a seconda della distanza dalla centrale nucleare di Chernobyl. Pertanto, negli aerosol atmosferici, il contenuto di plutonio diminuisce di un fattore 104 quando ci si sposta dalla zona vicina a quella lontana (in cui il contenuto di plutonio è a livello di 19 Bq/l), la densità di ricaduta diminuisce di un fattore di ~ 170 (a un livello di 1,25 105 Bq/l).m2), il contenuto sulla superficie del suolo diminuisce di un fattore di ~370 (a un livello di ~10 Bq/m2). In generale, all'aumentare della distanza dalla centrale nucleare di Chernobyl, il livello di inquinamento si avvicina allo sfondo dell'inquinamento globale - per la superficie terrestre (10 ÷ 60) Bq/m 2 . L'attività specifica media dei radionuclidi di plutonio nei suoli per la parte europea della Russia è di circa 140 Bq/kg sullo sfondo di una contaminazione globale di circa 60 Bq/kg.

I metalli radioattivi sono metalli che emettono spontaneamente nell'ambiente un flusso di particelle elementari. Questo processo è chiamato radiazione alfa(α), beta(β), gamma(γ) o semplicemente radiazioni radioattive.

Tutti i metalli radioattivi decadono nel tempo e si trasformano in elementi stabili (a volte attraversando un'intera catena di trasformazioni). Per elementi diversi decadimento radioattivo può durare da pochi millisecondi a diverse migliaia di anni.

Accanto al nome di un elemento radioattivo è spesso indicato il suo numero di massa. isotopo. Per esempio, tecnezio-91 o 91Tc. Diversi isotopi dello stesso elemento, di regola, hanno proprietà fisiche comuni e differiscono solo per la durata del decadimento radioattivo.

Elenco dei metalli radioattivi

nome russo	Nome ing.	Isotopo più stabile	Periodo di decadenza
tecnezio	tecnezio	Tc-91	4,21 x 10 6 anni
Prometeo	Prometeo	Pm-145	17,4 anni
Polonio	Polonio	Po-209	102 anni
Astato	Astato	A-210	8,1 ore
Francia	francio	Fr-223	22 minuti
Radio	Radio	Ra-226	1600 anni
Attinio	Attinio	Ac-227	21,77 anni
Torio	Torio	Th-229	7,54 x 10 4 anni
Protoattinio	Protoattinio	Pa-231	3,28 x 10 4 anni
Urano	Uranio	U-236	2,34 x 10 7 anni
Nettunio	Nettunio	Np-237	2,14 x 10 6 anni
Plutonio	plutonio	Pu-244	8.00 x 10 7 anni
Americio	americio	Am-243	7370 anni
Curio	Curio	Cm-247	1,56 x 10 7 anni
Berkelio	Berkelio	Libro-247	1380 anni
Californio	California	Cfr-251	898 anni
Einsteinio	einsteinio	Es-252	471,7 giorni
Fermi	Fermio	FM-257	100,5 giorni
Mendelevio	Mendelevio	Md-258	51,5 giorni
Nobelio	Nobel	No-259	58 minuti
Lorenzo	Lawrence	Lr-262	4 ore
resenfordio	Ruterfordio	Rf-265	13 ore
Dubnio	dubnio	Db-268	32 ore
Seaborgio	Seaborgio	Sg-271	2,4 minuti
Bory	Borio	Bh-267	17 secondi
Gani	Hassio	Hs-269	9,7 secondi
Meitnerio	Meitnerio	Mt-276	0,72 secondi
Stadio Darm	Darmstadtium	Ds-281	11,1 secondi
raggi X	Roentgenium	Rg-281	26 secondi
Copernicio	Copernicio	cn-285	29 secondi
Disoccupato	Ununtrium	Uut-284	0,48 secondi
Flerovium	Flerovium	FL-289	2,65 secondi
Unpentium	Unpentium	Uup-289	87 millisecondi
fegato	fegato	Lv-293	61 millisecondi

Gli elementi radioattivi sono divisi in naturale(esistente in natura) e artificiale(ottenuto come risultato di sintesi di laboratorio). Non ci sono molti metalli radioattivi naturali: questi sono polonio, radio, attinio, torio, protoattinio e uranio. I loro isotopi più stabili si trovano naturalmente, spesso come minerale. Tutti gli altri metalli nell'elenco sono artificiali.

metallo più radioattivo

Il metallo più radioattivo al momento - fegato. Il suo isotopo Livermorio-293 si disintegra in soli 61 millisecondi. Questo isotopo è stato ottenuto per la prima volta a Dubna nel 2000.

Un altro metallo altamente radioattivo è non pentito. Isotopo ununpentium-289 ha un periodo di decadimento leggermente più lungo (87 millisecondi).

Tra le sostanze più o meno stabili, praticamente utilizzate, si considera il metallo più radioattivo polonio(isotopo polonio-210). È un metallo radioattivo bianco argenteo. Sebbene la sua emivita raggiunga i 100 o più giorni, anche un grammo di questa sostanza si riscalda fino a 500 ° C e la radiazione può uccidere istantaneamente una persona.

Cos'è la radiazione

Tutti lo sanno radiazione molto pericoloso ed è meglio stare lontano dalle radiazioni radioattive. È difficile discuterne, anche se in realtà siamo costantemente esposti alle radiazioni, ovunque ci troviamo. Ce ne sono parecchi sotto terra minerale radioattivo e dallo spazio alla Terra arrivano costantemente particelle cariche.

In breve, la radiazione è l'emissione spontanea di particelle elementari. Protoni e neutroni sono separati dagli atomi di una sostanza radioattiva, "volando via" nell'ambiente esterno. Allo stesso tempo, il nucleo dell'atomo cambia gradualmente, trasformandosi in un altro elemento chimico. Quando tutte le particelle instabili vengono separate dal nucleo, l'atomo cessa di essere radioattivo. Per esempio, torio-232 al termine del suo decadimento radioattivo si trasforma in una stalla piombo.

La scienza identifica 3 tipi principali di radiazioni radioattive

radiazione alfa(α) è il flusso di particelle alfa, caricate positivamente. Sono di dimensioni relativamente grandi e non passano bene nemmeno attraverso i vestiti o la carta.

radiazioni beta(β) è il flusso di particelle beta caricate negativamente. Sono piuttosto piccoli, passano facilmente attraverso i vestiti e penetrano nelle cellule della pelle, causando gravi danni alla salute. Ma le particelle beta non passano attraverso materiali densi come l'alluminio.

Radiazione gamma(γ) è la radiazione elettromagnetica ad alta frequenza. I raggi gamma non hanno carica, ma contengono molta energia. Un ammasso di particelle gamma emette un bagliore luminoso. Le particelle gamma passano anche attraverso materiali densi, rendendole molto pericolose per gli esseri viventi. Vengono fermati solo dai materiali più densi, come il piombo.

Tutti questi tipi di radiazioni sono presenti in un modo o nell'altro in qualsiasi parte del pianeta. Non sono pericolosi a piccole dosi, ma ad alte concentrazioni possono causare danni molto gravi.

Lo studio degli elementi radioattivi

Lo scopritore della radioattività è Guglielmo Roentgen. Nel 1895, questo fisico prussiano osservò per la prima volta le radiazioni radioattive. Sulla base di questa scoperta, è stato creato un famoso dispositivo medico, dal nome dello scienziato.

Nel 1896 lo studio della radioattività continuò Henri Becquerel, ha sperimentato con i sali di uranio.

Nel 1898 Pierre Curie nella sua forma pura ha ricevuto il primo metallo radioattivo: il radio. Curie, nonostante avesse scoperto il primo elemento radioattivo, non ebbe però il tempo di studiarlo adeguatamente. E le eccezionali proprietà del radio portarono alla rapida morte dello scienziato, che portava con noncuranza il suo "cervello" nel taschino. La grande scoperta si vendicò del suo scopritore: Curie morì all'età di 47 anni a causa di una potente dose di radiazioni radioattive.

Nel 1934 fu sintetizzato per la prima volta un isotopo radioattivo artificiale.

Ora molti scienziati e organizzazioni sono impegnati nello studio della radioattività.

Estrazione e sintesi

Anche i metalli radioattivi naturali non si trovano in natura nella loro forma pura. Sono sintetizzati dal minerale di uranio. Il processo per ottenere metallo puro è estremamente laborioso. Si compone di diverse fasi:

• concentrazione (frantumazione e separazione dei sedimenti con uranio in acqua);
• lisciviazione - cioè trasferimento del precipitato di uranio in soluzione;
• isolamento dell'uranio puro dalla soluzione risultante;
• conversione dell'uranio allo stato solido.

Di conseguenza, solo pochi grammi di uranio possono essere ottenuti da una tonnellata di minerale di uranio.

La sintesi di elementi radioattivi artificiali e dei loro isotopi avviene in laboratori speciali, che creano le condizioni per lavorare con tali sostanze.

Uso pratico

Molto spesso, i metalli radioattivi vengono utilizzati per generare energia.

I reattori nucleari sono dispositivi che utilizzano l'uranio per riscaldare l'acqua e creare un flusso di vapore che fa girare una turbina per generare elettricità.

In generale, la portata degli elementi radioattivi è piuttosto ampia. Sono usati per studiare gli organismi viventi, diagnosticare e curare malattie, generare energia e monitorare i processi industriali. I metalli radioattivi sono la base per la creazione di armi nucleari, le armi più distruttive del pianeta.