Актиниды Актиний Применение тория Химически уран Изотоп уран-233 Нептуний Плутоний

Химические свойства радиоактивных элементов

Радиоактивное облучение организма разделяется на внешнее и внутреннее. Внешнее облучение вызывается внешними по отношению к организму источниками излучения. Внутреннее облучение проявляется при воздействии ионизирующих излучений попадающих внутрь организма радиоактивных веществ (радиоактивные загрязнения кожного покрова человека относятся к смешанному типу воздействия). Для каждой группы особо чувствительных к облучению органов человека устанавливаются допустимые дозы внешнего и внутреннего облучения, отдельно для работающего персонала и населения.

Протактиний, Ра, 91й элемент периодической системы, атомный вес 231,03588. Предсказан Д.И.Менделеевым (экатантал). Протактиний почти одновременно обнаружили О.Ган и Л.Майтнер в Германии и Ф.Содди и Дж.Крэнстон в Англии (1917). К.Фаянс и Геринг (1913), выделили из продуктов распада урана короткоживущий изотоп 234Pa (UX2). В 1921 г., протактиний-234 вошел в историю науки. При его детальном изучении Отто Ган открыл явление ядерной изомерии. Суть этого явления состоит в том, что некоторые радиоактивные ядра способны распадаться двояко - разными способами или с разными периодами полураспада. У 234Ра большинство ядер, испуская бета- частицы (Т= 1,17 минуты), сразу же превращается в уран-234. Однако одно ядро из тысячи (точнее, 13 из 10000) избирает другой путь. Испустив гамма-квант, оно превращается в новое ядро, тоже в-активное, но отличающееся от прочих ядер 234Ра более низким уровнем энергии. Такое ядро более стабильно, и у этой разновидности 234Ра Т= 6,7 часа.

Радиоактивен. Всего известно 12 изотопов. Наиболее устойчивый изотоп 231Ра (Т=32500 лет) входит в радиоактивный ряд урана-235. В равновесии с 1 природного урана находится 3,7* 10-7 г протактиния. Назван от греческого protos - первый и актиний (227Ас образуется при а-распаде 231Ра). Распространенность в земной коре - 1*10-10%.

Структура электронной оболочки атома протактиния 5f26d7s2 или 5f6d27s2. Светло-серый ковкий металл, плотность 15,37, температура плавления 1570оС. Имеет тетрагональную структуру. На воздухе быстро покрывается защитной пленкой окиси. Ра2О5 - самое устойчивое и, пожалуй, наиболее изученное из соединений элемента №91. Этот окисел белого цвета хорошо растворяется в плавиковой кислоте, но не растворяется в азотной и соляной.

В своих соединениях протактиний проявляет валентность +3, +4, +5. Существование 3- валентного протактиния в растворах не доказано. По своим химическим свойствам протактиний является аналогом, с одной стороны, Ta и Nb, а с другой Ti Zr и лантанидов. До сих пор известно немного соединений протактиния, состав которых установлен точно. Тому есть причины, и главная из них - склонность очень многих соединений элемента №91 к гидролизу. В водной среде они существуют в самых разнообразных формах - ионных, коллоидных, полимерных. Форма нахождения протактиния в растворе зависит не только от начального состава раствора, но и от того, каким способом и как давно этот раствор приготовлен. Нередко протактиний вообще исчезает из раствора: многие его соединения сорбируются стенками стеклянных сосудов. Не случайно этот элемент считается одним из самых трудных для исследования.

Протактиний, если можно так выразиться, самый неактиноидный актиноид.

Протактиний весьма плохо следует правилам, принятым в актиноидном семействе. Если для большинства этих элементов наиболее характерна валентность 3+, то протактиний чаще всего пятивалентен, а в трехвалентном состоянии до сих пор не получен. Известны, правда, соединения четырехвалентного протактиния, которые получают с помощью восстановителей в атмосфере водорода или инертного газа. Эти соединения подобны аналогичным соединениям некоторых лантаноидов и актиноидов в четырехвалентном состоянии. Этот факт оправдывает размещение элемента №91 во втором «интерпериодическом узле» менделеевской таблицы.

Замечание. Двойственность химического поведения протактиния: то он ведет себя как типичный d- элемент, подобный ниобию и танталу, то как актиноид - нашла объяснение. Разница энергий у электронов 5f- и 6d-уровней в его атомах очень мала - меньше, чем у других актиноидов (исключая торий). Электроны этих слоев могут легко переходить с одного уровня на другой, меняя электронную конфигурацию атома и, следовательно, химические свойства элемента. Порожденный ураном

Под воздействием ионизирующего излучения, испускаемого радиоактивными элементами, происходят изменения в жизнедеятельности и структуре живых организмов. Радиоактивные вещества загрязняют окружающее пространство, оборудование, рабочие помещения и воздух в них. Загрязнённость радиоактивными веществами воздуха и воды выражают в единицах кюри, а загрязнённость поверхностей - числом частиц (?- или ?-), испускаемых с единицы поверхности в минуту, или числом импульсов, регистрируемых радиометрическими приборами в мин/см2.
Химические свойства радиоактивных элементов