Radioaktyviosios spinduliuotės nauda ir žala. Radiacijos poveikis žmogui

Radioaktyviosios spinduliuotės poveikis žmogui

Visų tipų radioaktyvioji spinduliuotė (alfa, beta, gama, neutronai), taip pat elektromagnetinė spinduliuotė ( rentgeno spinduliuotė) turi labai stiprų biologinį poveikį gyviems organizmams, kurį sudaro gyvas ląsteles sudarančių atomų ir molekulių sužadinimo ir jonizacijos procesai. Jonizuojančiosios spinduliuotės įtakoje sunaikinamos sudėtingos molekulės ir ląstelių struktūros, o tai lemia radiacinė žala organizmui. Todėl dirbant su bet kokiu spinduliuotės šaltiniu būtina imtis visų atsargumo priemonių radiacinė apsaugažmonių, kurie gali būti veikiami radiacijos.

Tačiau žmogus gali būti veikiamas jonizuojančiosios spinduliuotės ir gyvenimo sąlygas. Inertiškos, bespalvės radioaktyvios dujos radonas gali kelti rimtą pavojų žmonių sveikatai. Tai radžio skilimo produktas, kurio pusinės eliminacijos laikas T = 3,82 dienos. Radžio nedideliais kiekiais yra dirvožemyje, akmenyse ir įvairiose statybinėse konstrukcijose. Nepaisant santykinai trumpo tarnavimo laiko, radono koncentracija nuolat pildosi dėl naujų radžio branduolių skilimo, todėl radonas gali kauptis patalpose. Patekęs į plaučius, radonas išskiria -daleles ir virsta poloniu, kuris nėra chemiškai inertiška medžiaga. Toliau pateikiama urano serijos radioaktyviųjų transformacijų grandinė. Pasak Amerikos komisijos radiacinė sauga ir kontrolę, žmogus vidutiniškai gauna 55% jonizuojančiosios spinduliuotės dėl radono ir tik 11% dėl medicinos paslaugos. Kosminių spindulių indėlis yra maždaug 8%. Bendra radiacijos dozė, kurią žmogus gauna per savo gyvenimą, yra daug kartų mažesnė didžiausia leistina dozė(SDA), kuris yra nustatytas tam tikrų profesijų žmonėms, patiriantiems papildomą jonizuojančiosios spinduliuotės poveikį.

Radioaktyviųjų izotopų taikymas

Ne mažiau platus radioaktyviųjų izotopų panaudojimas pramonėje. Vienas iš pavyzdžių yra toks variklių stūmoklio žiedų susidėvėjimo stebėjimo metodas vidaus degimas. Apšvitindami stūmoklio žiedą neutronais, jie sukelia jame branduolines reakcijas ir daro jį radioaktyvų. Kai variklis veikia, žiedinės medžiagos dalelės patenka į tepalinę alyvą. Ištyrus radioaktyvumo lygį alyvoje po tam tikro variklio veikimo laiko, nustatomas žiedo susidėvėjimas. Radioaktyvieji izotopai leidžia spręsti apie metalų difuziją, procesus aukštakrosnėse ir kt.

Galinga gama spinduliuotė radioaktyvūs vaistai naudojami tyrimams vidinė struktūra metalo liejinius, siekiant aptikti jų defektus.

Radioaktyvieji izotopai vis dažniau naudojami žemės ūkis. Augalų sėklų (medvilnės, kopūstų, ridikėlių ir kt.) švitinimas mažomis dozėmis radioaktyviųjų vaistų gama spinduliai žymiai padidina derlių. Didelės radiacijos dozės sukelia augalų ir mikroorganizmų mutacijas, kurios kai kuriais atvejais veda prie naujų vertingų savybių turinčių mutantų atsiradimo (radijo atranka). Taip buvo sukurtos vertingos kviečių, pupų ir kitų kultūrų veislės, gauti labai produktyvūs mikroorganizmai, naudojami antibiotikų gamyboje. Radioaktyviųjų izotopų gama spinduliuotė taip pat naudojama kovojant su kenksmingais vabzdžiais ir apsaugai maisto produktai. „Žymėti atomai“ plačiai naudojami žemės ūkio technologijose. Pavyzdžiui, norint išsiaiškinti, kokias fosforo trąšas augalas geriau pasisavina, įvairios trąšos ženklinamos radioaktyviuoju fosforu 15 32P. Tuomet ištyrus augalų radioaktyvumą, galima nustatyti fosforo kiekį, kurį jie pasisavino iš skirtingų trąšų rūšių. Įdomi aplikacija radioaktyvumas – archeologinių ir geologinių radinių datavimo pagal radioaktyviųjų izotopų koncentraciją metodas. Dažniausiai naudojamas radioaktyviosios anglies pažintys pažintys. Nestabilus anglies izotopas atmosferoje atsiranda dėl kosminių spindulių sukeltų branduolinių reakcijų. Nedidelė šio izotopo dalis randama ore kartu su įprastu stabiliu izotopu Augalai ir kiti organizmai paima anglį iš oro ir kaupia abu izotopus tokiomis pat proporcijomis kaip ir ore. Kai augalai miršta, jie nustoja vartoti anglį ir nestabilus izotopas dėl skilimo jis palaipsniui virsta azotu, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 5730 metų. Tiksliai išmatavus santykinę radioaktyviosios anglies koncentraciją senovės organizmų liekanose, galima nustatyti jų žūties laiką.

Radioaktyvumo taikymas.

1. Biologiniai veiksmai. Radioaktyvioji spinduliuotė neigiamai veikia gyvas ląsteles. Šio veiksmo mechanizmas yra susijęs su atomų jonizacija ir molekulių skaidymu ląstelėse greitai įkraunamoms dalelėms praeinant. Spartaus augimo ir dauginimosi būklės ląstelės yra ypač jautrios radiacijos poveikiui. Ši aplinkybė naudojama vėžio navikams gydyti.

Terapiniais tikslais naudojami radioaktyvūs vaistai, skleidžiantys g spinduliuotę, nes pastarieji prasiskverbia į organizmą be pastebimo susilpnėjimo. Kai spinduliuotės dozės nėra per didelės, vėžio ląstelės žūva, o paciento organizmui nepadaroma didelė žala. Reikia pažymėti, kad vėžio radioterapija, kaip ir rentgeno terapija, jokiu būdu nėra universali priemonė kuris visada veda į gydymą.

Per didelės dozės radioaktyvioji spinduliuotė priežastis rimtos ligos gyvūnai ir žmonės (vadinamoji spindulinė liga) gali baigtis mirtimi. Labai mažomis dozėmis radioaktyvioji spinduliuotė, daugiausia a-spinduliuotė, priešingai, stimuliuoja kūną. Tai siejama su gydomuoju radioaktyviųjų medžiagų poveikiu mineraliniai vandenys kuriuose yra nedideli radžio arba radono kiekiai.

2. Šviečiantys junginiai švyti, veikiant radioaktyviajai spinduliuotei (plg. § 213). Pridedant prie liuminescencinės medžiagos (pavyzdžiui, cinko sulfido) labai mažas kiekis Radžio druskos naudojamos nuolat žėrintiems dažams ruošti. Šie dažai, naudojami ant laikrodžių ciferblatų ir rodyklių, taikiklių ir kt., daro juos matomus tamsoje.

3. Žemės amžiaus nustatymas. Atominė paprasto švino masė, išgaunama iš rūdų, kuriose nėra radioaktyvieji elementai, yra 207,2, atominė masėšvino, susidarančio dėl urano skilimo, yra 206. Pasirodo, kad kai kuriuose urano mineraluose esančio švino atominė masė yra labai artima 206. Iš to matyti, kad susidarymo metu šiuose mineraluose švino nebuvo (kristalizacija iš a. lydalas arba tirpalas); viso švino, esančio tokiuose mineraluose, susikaupusio dėl urano skilimo. Naudodamiesi įstatymu radioaktyvus skilimas, galima nustatyti jo amžių pagal švino ir urano kiekių santykį minerale.

Šiuo metodu nustatomas mineralų amžius įvairios kilmės kuriame yra urano, matuojama šimtais milijonų metų. Seniausi mineralai yra daugiau nei 1,5 milijardo metų.

Turinys

3 įvadas
1 Radioaktyvumas 5
1.1 Radioaktyvaus skilimo ir radiacijos tipai 5
1.2 Radioaktyvaus skilimo dėsnis 7
1.3 Radioaktyviosios spinduliuotės sąveika su medžiaga ir skaitikliais
radiacija 8
1.4 Radioaktyviosios spinduliuotės šaltinių ir radioaktyviųjų izotopų klasifikacija 10
2 Analizės metodai, pagrįsti radioaktyvumo matavimais 12
2.1 Natūralaus radioaktyvumo panaudojimas analizei 12
2.2 Aktyvinimo analizė 12
2.3 Izotopų skiedimo metodas 14
2.4 Radiometrinis titravimas 14
3 Radioaktyvumo taikymas 18
3.1 Radioaktyviųjų atsekamųjų medžiagų taikymas analitinėje chemijoje 18
3.2 Radioaktyviųjų izotopų taikymas 22
25 išvada
Naudotų šaltinių sąrašas 26

Įvadas

Radioaktyvumu pagrįsti analizės metodai atsirado branduolinės fizikos, radiochemijos ir branduolinės technologijos raidos laikais ir dabar sėkmingai naudojami atliekant įvairias analizes, įskaitant pramonę ir geologijos tarnybą.
Pagrindiniai analitinių metodų, pagrįstų radioaktyviosios spinduliuotės matavimu, privalumai yra žemas analizuojamo elemento aptikimo slenkstis ir platus universalumas. Radioaktyvacijos analizė turi absoliučiai žemiausią aptikimo slenkstį tarp visų kitų analizės metodų (10 -15 g). Kai kurių radiometrinių metodų pranašumas yra analizė nesunaikinant mėginio, o metodų, pagrįstų natūralaus radioaktyvumo matavimu, pranašumas yra analizės greitis. Vertinga radiometrinio izotopų skiedimo metodo savybė yra galimybė analizuoti elementų, turinčių panašias chemines ir analitines savybes, mišinį, pavyzdžiui, cirkonį – hafnį, niobį – tantalą ir kt.
Papildomas komplikacijas dirbant su radioaktyviais vaistais sukelia toksinės radioaktyviosios spinduliuotės savybės, kurios nesukelia tiesioginės organizmo reakcijos ir dėl to apsunkina savalaikį būtinų priemonių taikymą. Tai sustiprina poreikį griežtai laikytis saugos priemonių dirbant su radioaktyviais vaistais. IN būtini atvejai dirbti su radioaktyviosios medžiagosįvyksta vadinamųjų manipuliatorių pagalba specialiose kamerose, o pats analitikas lieka kitoje patalpoje, patikimai apsaugotoje nuo radioaktyviosios spinduliuotės poveikio.
Radioaktyvieji izotopai naudojami atliekant šiuos analizės metodus:

Laboratorinėje praktikoje radiometrinis titravimas naudojamas palyginti retai. Aktyvinimo analizės taikymas yra susijęs su galingų šiluminių neutronų šaltinių naudojimu, todėl šis metodas vis dar yra ribotas.
Šiame kursinis darbas Nagrinėjami radioaktyvumo reiškinį naudojančių analizės metodų teoriniai pagrindai ir jų praktinis pritaikymas.

1 Radioaktyvumas

1.1 Radioaktyvaus skilimo ir radiacijos rūšys

Radioaktyvumas yra spontaniškas cheminio elemento atomo branduolio virsmas (skilimas), dėl kurio pasikeičia jo atominis skaičius arba masės skaičiaus pokytis. Dėl šios branduolio transformacijos išsiskiria radioaktyvioji spinduliuotė.
Radioaktyvumo atradimas datuojamas 1896 m., kai A. Becquerelis atrado, kad uranas spontaniškai skleidžia spinduliuotę, kurią pavadino radioaktyvia (iš radio – emit, o activas – veiksminga).
Radioaktyvioji spinduliuotė atsiranda savaiminio skilimo metu atomo branduolys. Keletas radioaktyvaus skilimo ir radioaktyviųjų
radiacija.
1) ?-Skilimas. Branduolio skilimas, kai išsiskiria α-dalelės, kurios yra He 2+ branduoliai. Pavyzdžiui,
Ra > Rn + He ;
U > Th + ? (Jis).

Pagal radioaktyviojo poslinkio dėsnį ?-skilimo metu gaunamas atomas, kurio atominis skaičius yra du vienetai, o atominė masė keturiais vienetais mažesnė už pradinio atomo.
2) ?-Skilimas. Yra keletas?-skilimo tipų: elektroninis?-skilimas; pozitronų skilimas; K-grab. Pavyzdžiui, elektroninio skilimo metu

Sn > Y + ? - ;
P > S+? - .

Neutronas branduolio viduje virsta protonu. Kai išspinduliuojama neigiamo krūvio dalelė, elemento atominis skaičius padidėja vienu, tačiau atominė masė išlieka beveik nepakitusi.
Pozitrono?-skilimo metu iš atomo branduolio išsiskiria pozitronas (? + -dalelė), kuris branduolio viduje virsta neutronu. Pavyzdžiui:

Pozitrono gyvenimo trukmė yra trumpa, nes jam susidūrus su elektronu įvyksta anihiliacija, kurią lydi ?-kvantų emisija.
K fiksuojant atomo branduolys pagauna elektroną iš šalia esančio elektronų apvalkalo (iš K apvalkalo), o vienas iš branduolio protonų paverčiamas neutronu.
Pavyzdžiui,
Cu >Ni+n
K + e - = Ar + hv

Vienas iš išorinio apvalkalo elektronų juda į laisvą erdvę K apvalkale, kurį lydi kietų rentgeno spindulių emisija.
3) Spontaniškas dalijimasis. Tai būdinga elementams periodinė lentelė D.I. Mendelejevas su Z > 90. Spontaniško dalijimosi metu sunkieji atomai yra suskirstyti į fragmentus, kurie dažniausiai yra L.I. lentelės viduryje. Savaiminis skilimas ir β-skilimas riboja naujų transurano elementų gamybą.
Srautas? ir?-dalelės atitinkamai vadinamos? ir?-radiacija. Be to, žinomas β-spinduliavimas. Tai labai trumpo bangos ilgio elektromagnetiniai virpesiai. Iš esmės γ spinduliuotė yra artima kietiesiems rentgeno spinduliams ir skiriasi nuo jos intrabranduolinės kilmės. Rentgeno spinduliuotė atsiranda perėjimų metu atomo elektroniniame apvalkale, o α spinduliuotę skleidžia sužadinti atomai, atsirandantys dėl radioaktyvaus skilimo (? ir?).
Dėl radioaktyvaus skilimo gaunami elementai, kurie pagal branduolių krūvį (eilės numerį) turi būti patalpinti į jau užimtas periodinės lentelės ląsteles elementais, turinčiais tą patį atominį skaičių, bet skirtingą atominę masę. Tai yra vadinamieji izotopai. Autorius cheminės savybės paprastai manoma, kad jų negalima atskirti, todėl izotopų mišinys dažniausiai traktuojamas kaip vienas elementas. Izotopinės sudėties nekintamumas didžiojoje daugumoje cheminės reakcijos kartais vadinamas izotopinės sudėties pastovumo dėsniu. Pavyzdžiui, natūraliuose junginiuose esantis kalis yra izotopų mišinys, 93,259 % iš 39 K, 6,729 % iš 41 K ir 0,0119 % iš 40 K (K gaudymas ir skilimas). Kalcis turi šešis stabilius izotopus, kurių masės skaičiai yra 40, 42, 43, 44, 46 ir 48. Cheminėse analitinėse ir daugelyje kitų reakcijų šis santykis praktiškai nesikeičia, todėl cheminės reakcijos dažniausiai nenaudojamos izotopams atskirti. Dažniausiai tam naudojami įvairūs fizikiniai procesai – difuzija, distiliavimas ar elektrolizė.
Izotopų aktyvumo vienetas yra bekerelis (Bq), lygus nuklido aktyvumui radioaktyviame šaltinyje, kuriame vienas skilimo įvykis įvyksta per 1 s.

1.2 Radioaktyvaus skilimo dėsnis

Radioaktyvumas, pastebėtas esančiuose branduoliuose gamtinės sąlygos, vadinamas natūraliu, branduolių radioaktyvumas, gautas vykstant branduolinėms reakcijoms, vadinamas dirbtiniu.
Tarp dirbtinių ir natūralus radioaktyvumas esminio skirtumo nėra. Radioaktyviosios transformacijos procesas abiem atvejais paklūsta tiems patiems dėsniams – radioaktyviosios transformacijos dėsniui:

Jei t = 0, tai const = -lg N 0. Pagaliau

kur A yra veikla laiko momentu t; A 0 – aktyvumas, kai t = 0.
(1.3) ir (1.4) lygtys apibūdina radioaktyvaus skilimo dėsnį. Kinetikoje tai žinomos kaip pirmosios eilės reakcijos lygtys. Pusinės eliminacijos laikas T1/2 paprastai nurodomas kaip radioaktyvaus skilimo greičio charakteristika, kuri, kaip ir ?, yra pagrindinė proceso charakteristika, kuri nepriklauso nuo medžiagos kiekio.
Pusinės eliminacijos laikas yra laikotarpis, per kurį tam tikras radioaktyviosios medžiagos kiekis sumažėja perpus.
Įvairių izotopų pusinės eliminacijos laikas labai skiriasi. Tai yra maždaug nuo 10 10 metų iki nereikšmingų akcijų sekundžių. Žinoma, medžiagos, kurių pusinės eliminacijos laikas yra 10–15 minučių. o mažesnius sunku naudoti laboratorijoje. Laboratorijoje taip pat nepageidautini izotopai, kurių pusinės eliminacijos laikas yra labai ilgas, nes atsitiktinai šiomis medžiagomis užteršus aplinkinius objektus, patalpoms ir instrumentams nukenksminti reikės specialaus darbo.

1.3 Radioaktyviosios spinduliuotės sąveika su medžiaga ir skaitikliais

radiacija

Dėl radioaktyviosios spinduliuotės sąveikos su medžiaga įvyksta medžiagos, per kurią ji praeina, atomų ir molekulių jonizacija ir sužadinimas. Spinduliuotė taip pat sukuria šviesos, fotografinius, cheminius ir biologinius efektus. Radioaktyvioji spinduliuotė sukelia daugybę cheminių reakcijų dujose, tirpaluose ir kietosiose medžiagose. Paprastai jie sujungiami į radiacinių-cheminių reakcijų grupę. Tai apima, pavyzdžiui, vandens skilimą (radiolizę), kai susidaro vandenilis, vandenilio peroksidas ir įvairūs radikalai, kurie dalyvauja redokso reakcijose su ištirpusiomis medžiagomis.
Radioaktyvioji spinduliuotė sukelia įvairius radiocheminius įvairių organinių junginių – aminorūgščių, rūgščių, alkoholių, eterių ir kt. Intensyvi radioaktyvioji spinduliuotė sukelia stiklo vamzdelių švytėjimą ir daugybę kitų efektų kietosios medžiagos. Remiantis radioaktyviosios spinduliuotės sąveikos su medžiaga tyrimu įvairių būdų aptikti ir išmatuoti radioaktyvumą.
Priklausomai nuo veikimo principo, radioaktyviosios spinduliuotės skaitikliai skirstomi į kelias grupes.
Jonizacijos skaitikliai. Jų veikimas pagrįstas jonizacijos atsiradimu arba dujų išleidimas, kurią sukelia jonizacija, kai radioaktyviosios dalelės arba?-kvantai patenka į skaitiklį. Tarp dešimčių prietaisų, naudojančių jonizaciją, būdinga jonizacijos kamera ir Geigerio-Muller skaitiklis, kuris yra labiausiai paplitęs chemijos analizės ir radiochemijos laboratorijose.
Radiocheminėms ir kitoms laboratorijoms pramonė gamina specialius skaičiavimo įrenginius.
Scintiliacijos skaitikliai. Šių skaitiklių veikimas pagrįstas scintiliatoriaus atomų sužadinimu α-kvantais arba radioaktyviosiomis dalelėmis, praeinančiomis per skaitiklį. Sužadinti atomai, grįžę į normalią būseną, skleidžia šviesos blyksnį.
Pradiniu branduolinių procesų tyrimo laikotarpiu svarbų vaidmenį vaidino regos scintiliacijos skaičiavimas, tačiau vėliau jį išstūmė pažangesnis Geigerio-Müllerio skaitiklis. Šiuo metu scintiliacijos metodas vėl tapo plačiai naudojamas naudojant fotodaugintuvą.
Čerenkovas skaito. Šių skaitiklių veikimas pagrįstas Čerenkovo efekto panaudojimu, kuris susideda iš šviesos spinduliavimo, kai įkrauta dalelė juda skaidrioje medžiagoje, jei dalelių greitis viršija šviesos greitį šioje terpėje. Dalelės superluminalinio greičio tam tikroje terpėje faktas, žinoma, neprieštarauja reliatyvumo teorijai, nes šviesos greitis bet kurioje terpėje visada yra mažesnis nei vakuume. Medžiagoje esančios dalelės judėjimo greitis gali būti didesnis nei šviesos greitis šioje medžiagoje, o tuo pačiu likti mažesnis už šviesos greitį vakuume, visiškai atitinkantis reliatyvumo teoriją. Čerenkovo skaitikliai naudojami tyrimams su labai greitomis dalelėmis, tyrimams erdvėje ir pan., nes jų pagalba galima nustatyti daugybę kitų svarbių dalelių charakteristikų (jų energija, judėjimo kryptis ir kt.).

1.4 Radioaktyviosios spinduliuotės šaltinių klasifikacija ir

radioaktyvieji izotopai

Radioaktyviosios spinduliuotės šaltiniai skirstomi į uždarus ir atvirus. Uždaryta – turi būti sandari. Atviras – bet kokie nesandarūs spinduliuotės šaltiniai, galintys radioaktyviai užteršti orą, įrangą, stalo paviršius, sienas ir kt.
Dirbant su uždaraisiais šaltiniais, būtinos atsargumo priemonės apsiriboja apsauga nuo išorinės spinduliuotės.
Uždaryti spinduliuotės šaltiniai, kurių aktyvumas didesnis nei 0,2 g-ekv. Radis turi būti dedamas į apsauginius įtaisus su nuotolinio valdymo pultu ir montuojamas specialiai įrengtose patalpose.
Dirbant su uždaraisiais mažesnio aktyvumo šaltiniais, reikia naudoti ekranus, kurių storis ir medžiaga atitinka radioaktyvaus šaltinio spinduliuotės rūšį ir energiją, taip pat nuotolinius įrankius, kuriuos naudojant dozė sumažinama iki didžiausios leistinos. . Laboratorijos dirbant su uždaraisiais šaltiniais gali būti paprastos.
Dirbant su atvirieji šaltiniai būtina atsižvelgti į: santykinį izotopo radiotoksiškumą, kuris priklauso nuo jo pusėjimo trukmės, spinduliuotės rūšies ir energijos; aktyvumas darbo vietoje; fizinė medžiagos būsena; kūrinio bruožas.
Kiekvienam radioaktyviajam izotopui nustatyta didžiausia leistina koncentracija (DLK) darbo patalpų ore.
Pagal mažėjantį radiotoksiškumo laipsnį radioaktyvieji izotopai skirstomi į keturias didžiausių leistinų koncentracijų grupes:
A grupė – ypač didelio radiotoksiškumo izotopai (didžiausia leistina koncentracija ne didesnė kaip
1 10 -13 curie/l): 90 Sr, 226 Ra, 239 Pu ir kt.
B grupė – didelio radiotoksiškumo izotopai (MPC nuo 1 10 -13 iki 1 10 -11 curie/l): 22 Na, 45 Ca, 60 Co, 89 Sr, 110 Ag, 131 I, 137 Cs, l41 Ce, 210 Pb , U (est.) ir kt.
B grupė – vidutinio radiotoksiškumo izotopai (MPC nuo 1 10 -11 iki 1 10 -9 curie/l): 24 Na, 32 P, 35 S, 36 C1, 42 K, 56 Mn, 55, 59 Fe, 69 Zn, 76 As, 82 Br, 124, 125 Sb, 140 Ba ir kt.
D grupė – mažiausio radiotoksiškumo izotopai (MPC nuo 1 10 -9 curie/l): 3 H, 14 C ir kt.

2 Analizės metodai, pagrįsti radioaktyvumo matavimais

2.1 Natūralaus radioaktyvumo panaudojimas analizei

Elementai, kurie yra natūraliai radioaktyvūs, gali būti kiekybiškai įvertinti pagal šią savybę. Tai U, Th, Ra, Ac ir kt., iš viso daugiau nei 20 elementų. Pavyzdžiui, kalį galima nustatyti pagal radioaktyvumą tirpale, kurio koncentracija yra 0,05 M. Įvairių elementų radioaktyvumo nustatymas paprastai atliekamas naudojant kalibravimo grafiką, rodantį aktyvumo priklausomybę nuo nustatomo elemento procentinės dalies arba pagal papildymo būdas.
Radiometriniai metodai yra labai svarbūs paieškos darbai geologai, pavyzdžiui, tyrinėdami urano telkinius.

2.2 Aktyvinimo analizė

Švitinant neutronais, protonais ir kitomis dalelėmis didelė energija daugelis neradioaktyvių elementų tampa radioaktyviais. Aktyvinimo analizė pagrįsta šio radioaktyvumo matavimu. Apskritai apšvitinimui gali būti naudojamos bet kokios dalelės, švitinimo neutronais procesas yra labai svarbus. Šiam tikslui naudojant įkrautas daleles reikia įveikti didesnius techninius sunkumus nei neutronų atveju. Pagrindiniai neutronų šaltiniai aktyvacijos analizei yra branduolinis reaktorius ir vadinamieji nešiojamieji šaltiniai (radis-berilis ir kt.). Pastaruoju atveju α dalelės, susidarančios dėl bet kurio α aktyviojo elemento (Ra, Rn ir kt.) skilimo, sąveikauja su berilio branduoliais, išskirdamos neutronus:
9 Be + 4 He > 12 C + n

Neutronai pradeda branduolinę reakciją su analizuojamo mėginio komponentais, pavyzdžiui:
55 Mn + n = 56 Mn arba Mn (n,?) 56 Mn
Radioaktyvus 56 Mn suyra, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 2,6 valandos:

56 Mn > 56 Fe +

Norint gauti informaciją apie mėginio sudėtį, kurį laiką matuojamas jo radioaktyvumas ir analizuojama gauta kreivė (2.1 pav.). Atliekant tokią analizę, norint iššifruoti suvestinę kreivę, būtina turėti patikimų duomenų apie įvairių izotopų pusėjimo trukmę.

2.1 pav. Radioaktyvumo sumažėjimas laikui bėgant

Kitas aktyvacijos analizės variantas yra α-spektroskopijos metodas, pagrįstas mėginio α-spinduliavimo spektro matavimu. Spinduliavimo energija yra kokybinė, o skaičiavimo greitis yra kiekybinė izotopo charakteristika. Matavimai atliekami naudojant daugiakanalius spektrometrus su scintiliaciniais arba puslaidininkiniais skaitikliais. Tai daug greitesnis ir specifiškesnis, nors ir šiek tiek mažiau jautrus, analizės metodas nei radiocheminė analizė.
Svarbus aktyvinimo analizės pranašumas yra žema aptikimo riba. Su jo pagalba palankiomis sąlygomis galima aptikti iki 10 -13 - 10 -15 g medžiagos. Kai kuriais ypatingais atvejais buvo galima pasiekti dar žemesnes aptikimo ribas. Pavyzdžiui, jis naudojamas silicio ir germanio grynumui stebėti puslaidininkių pramonėje, aptinkant priemaišų kiekį iki 10 -8 - 10 -9%. Tokio turinio negalima nustatyti jokiu kitu metodu, išskyrus aktyvinimo analizę. Gavus sunkūs elementai periodinės sistemos, tokios kaip mendeleviumas ir kurchatovumas, mokslininkai sugebėjo suskaičiuoti beveik kiekvieną gauto elemento atomą.
Pagrindinis aktyvavimo analizės trūkumas yra neutronų šaltinio tūringumas, taip pat dažnai ilga rezultatų gavimo proceso trukmė.

2.3 Izotopų skiedimo metodas

Sunkiai atskirtų mišinių, turinčių panašių savybių, komponentų kiekybiniam nustatymui patartina naudoti izotopų praskiedimo metodą. Šiuo metodu būtina išskirti ne visą tiriamą medžiagą, o tik dalį jos gryniausia būsena. Izotopų skiedimo metodas atveria naujas galimybes analizuoti sudėtingus mišinius ir elementus, panašius savo cheminėmis ir analitinėmis savybėmis. Pavyzdžiui, analizuojant cirkonio – hafnio arba niobio – tantalo mišinius, galima gauti grynas vieno iš komponentų nuosėdas, tačiau nusodinimas nebus baigtas. Jei pasiekiamas visiškas kritulių kiekis, susidariusios nuosėdos bus užterštos analogišku elementu. Taikant izotopų skiedimo metodą, atliekamas nepilnas nusodinimas ir, naudojant aktyvumo matavimus, pakankamai tiksliai nustatomas analizuojamo elemento kiekis. Analizuojant įvairius organinių medžiagų mišinius taip pat taikoma panaši technika.

2.4 Radiometrinis titravimas

Radiometrinio titravimo metu indikatorius yra radioaktyvieji elementų izotopai. Pavyzdžiui, titruojant fosfatą magniu, į analizuojamą tirpalą patenka nedidelis kiekis fosfato, turinčio radioaktyvaus P*.

Aktyvumo pokytis šio titravimo metu matomas 2.2a paveiksle. Čia taip pat parodytas grafinis lygiavertiškumo taško apibrėžimas. Prieš lygiavertiškumo tašką tirpalo aktyvumas smarkiai sumažės, nes radioaktyvioji medžiaga iš tirpalo pateks į nuosėdas. Po lygiavertiškumo taško tirpalo aktyvumas išliks beveik pastovus ir labai mažas.
Kaip matyti iš 2.2 pav., b, vandenilio fosfato pridėjimas į tirpalą iki ekvivalentiškumo taško praktiškai nepadidins tirpalo aktyvumo, nes radioaktyvusis izotopas nusodins. Po lygiavertiškumo taško tirpalo aktyvumas pradeda didėti proporcingai vandenilio fosfato koncentracijai.

A) - fosfato tirpalo aktyvumo pokytis titruojant tirpalu; b) - tirpalo aktyvumo pokytis titruojant fosfato turinčiu tirpalu.
2.2 pav. Radiometrinių titravimo kreivių tipai

Radiometrinės titravimo reakcijos turi atitikti reikalavimus, paprastai taikomus titrimetrinės analizės reakcijoms (reakcijos greitis ir baigtumas, reakcijos produkto sudėties pastovumas ir kt.). Akivaizdi reakcijos taikymo šiame metode sąlyga taip pat yra reakcijos produkto perėjimas iš analizuojamo tirpalo į kitą fazę, siekiant pašalinti trikdžius nustatant tirpalo aktyvumą. Ši antroji fazė dažnai yra susidarančios nuosėdos. Yra žinomi metodai, kai reakcijos produktas ekstrahuojamas organiniu tirpikliu. Pavyzdžiui, titruojant daug katijonų ditizonu, kaip ekstraktorius naudojamas chloroformas arba anglies tetrachloridas. Ekstraktanto naudojimas leidžia tiksliau nustatyti ekvivalentiškumo tašką, nes šiuo atveju jo nustatymas leidžia išmatuoti abiejų fazių aktyvumą.

2.5 Mössbauer efektas

Efektą 1958 metais atrado R. P. Mossbaueris. Šiuo pavadinimu atominių branduolių β-kvantų emisijos, absorbcijos ir sklaidos reiškiniai dažnai derinami nenaudojant energijos branduolių atatrankai. Paprastai tiriama α-spinduliavimo sugertis, todėl Mössbauer efektas dažnai dar vadinamas β-rezonanso spektroskopija (GRS).
Kai išsiskiria ?-kvantai, atomo branduolys grįžta į normalią būseną. Tačiau skleidžiamos spinduliuotės energiją lems ne tik branduolio energetinių būsenų skirtumas sužadintoje ir normaliomis sąlygomis. Dėl impulso išsaugojimo dėsnio branduolys patiria vadinamąjį atatranką. Tai lemia tai, kad dujinio atomo atveju skleidžiamos spinduliuotės energija bus mažesnė nei tuo atveju, kai emiteris yra kietame kūne. Pastaruoju atveju energijos nuostoliai dėl atatrankos sumažinami iki nereikšmingos vertės. Taigi be atatrankos skleidžiamos spinduliuotės γ-kvantus gali sugerti nesužadinti to paties elemento atomai. Tačiau emiterio branduolio ir absorberio branduolio cheminės aplinkos skirtumas sukelia tam tikrus branduolių energetinių būsenų skirtumus, kurių pakanka, kad neįvyktų β-kvantų rezonansinė absorbcija. Branduolių energetinių būsenų skirtumas kiekybiškai kompensuojamas naudojant Doplerio efektą, pagal kurį spinduliavimo dažnis (in šiuo atveju energijos?-kvantai) priklauso nuo judėjimo greičio. Tam tikru emiterio (arba absorberio) judėjimo greičiu, nes tik jų santykinis greitis poslinkis) vyksta rezonansinė sugertis. ?-kvantų sugerties intensyvumo priklausomybė nuo judėjimo greičio vadinama Mössbauer spektru. Tipiškas Mössbauer spektras pateiktas 2.3 paveiksle, kur skaičiavimo greitis, atvirkščiai proporcingas jam, pavaizduotas kaip absorbcijos intensyvumo matas.

2.3 pav. Mössbauer sugerties spektras

Mėginio ar emiterio judėjimo greitis paprastai neviršija kelių centimetrų per sekundę. Mössbauer spektras yra labai svarbi medžiagos savybė. Tai leidžia spręsti apie cheminio ryšio pobūdį tiriamuose junginiuose, jų elektroninė struktūra ir kitos savybės bei savybės.

3 Radioaktyvumo taikymas

3.1 Radioaktyviųjų atsekamųjų medžiagų taikymas analitinėje chemijoje

Radionuklidų panaudojimas analitinėje chemijoje yra labai įvairus. Kiekybinės analizės metodas, pagrįstas tuo, kad įvairiuose cheminiuose procesuose specifinis radioaktyvumas

Kur yra bandinio radioaktyvumas, išreikštas bekereliais, ir analitės mėginio, kuriame radionuklidas pasiskirstęs tolygiai, masė išlieka pastovi ir visam mėginiui, ir bet kuriai jo daliai.
Panagrinėkime eksperimentą, kaip nustatyti tokio itin sunkiai lakaus ir ugniai atsparaus metalo kaip volframas garų slėgį. Dirbtinai pagamintas α-radioaktyvusis volframas-185 gali būti naudojamas kaip žyma. Paruoškime metalinį volframą su šiuo ženklu ir nustatykime jo specifinį aktyvumą. Toliau mes surinksime metalo garus, kurie išgaravo nuo volframo paviršiaus pasirinktoje temperatūroje ir buvo tam tikrame garų tūryje. Tomis pačiomis sąlygomis, kuriomis jie buvo nustatyti, rasime šių garų aktyvumą. Akivaizdu, kad garų masė

Toliau, žinodami garų tūrį, galite rasti jo tankį eksperimento temperatūroje, o tada naudodamiesi informacija apie garų sudėtį ir jų slėgį.
Panašiai, naudodami radioaktyviąją etiketę, galite rasti medžiagos koncentraciją tirpale ir nustatyti, pavyzdžiui, jos koncentraciją sočiame tirpale. Panašiu būdu galima rasti medžiagos masę, likusią po ekstrahavimo į vandens aplinka ir pereina į organinę fazę. Toliau galima apskaičiuoti pasiskirstymo koeficientus tarp ekstrahuojamos medžiagos fazių (čia radioaktyviųjų atsekamųjų medžiagų naudojimas yra svarbus, kai pasiskirstymo koeficientai yra labai dideli ir nėra kitų analitinių metodų, leidžiančių nustatyti itin mažus ekstrahuojamos medžiagos kiekius likę vandeninėje fazėje).
Radioaktyviųjų atsekamųjų medžiagų naudojimas izotopų praskiedimo metodu yra originalus. Tarkime, jums reikia nustatyti bet kurios aminorūgšties kiekį panašių savybių turinčių aminorūgščių mišinyje ir neįmanoma atlikti visiško (kiekybinio) aminorūgščių atskyrimo cheminiais metodais, tačiau yra metodas, leidžiantis išskirti. nedidelė šios aminorūgšties dalis iš mišinio gryna forma (pavyzdžiui, naudojant chromatografiją). Panaši problema iškyla nustatant bet kurio lantanido kiekį lantanidų mišinyje ir nustatant, kokiomis cheminėmis formomis tas ar kitas elementas randamas gamtoje, pavyzdžiui, upės ar jūros vandenyje.
Mes naudosime jį bendram jodo kiekiui nustatyti jūros vanduo jodido jonų dalis pagal masę ir aktyvumą. Šiuos žymėtus jodido jonus įveskime į analizuojamą mėginį ir pakaitinkime taip, kad radioaktyvioji etiketė tolygiai pasiskirstytų visuose jodo turinčiuose mėginiuose. cheminės formos, esantis jūros vandenyje (tokios formos šiuo atveju yra jodido, jodato ir perjodato jonai). Toliau, naudodami sidabro nitratą, išskirsime nedidelę dalį jodido jonų AgI nuosėdų pavidalu ir nustatysime jų masę bei radioaktyvumą. Jeigu bendras turinys jodo mėginyje yra lygus, pasirodo, kad

Naudojant šiek tiek kitokią techniką, galima nustatyti jodo kiekį jūros vandenyje jodido jonų pavidalu. Norėdami tai padaryti, į mėginį įdėjus radioaktyviąją etiketę, turi būti sudarytos sąlygos, kad nevyktų izotopų mainai (jodo atomų mainai) tarp jodido jonų ir kitų jodo turinčių formų (jodato ir perjodato jonų) (tam reikia naudokite šaltą tirpalą su neutralia aplinka). Toliau išskyrus nedidelę dalį jodido jonų iš jūros vandens, naudojant nusodintuvą – sidabro nitratą AgI pavidalu (porcijos masė) ir išmatavus jo radioaktyvumą, pagal (3.5) formulę galima rasti jodido jonų kiekį mėginyje.

Radioaktyviųjų atomų panaudojimas yra ir tokio universalaus, itin jautraus analitinės chemijos metodo, kaip aktyvacijos analizė, pagrindas. Atliekant aktyvinimo analizę, būtina naudoti tinkamą branduolinė reakcija suaktyvinti bandinyje nustatomo elemento atomus, tai yra padaryti juos radioaktyvius. Dažniausiai aktyvacijos analizė atliekama naudojant neutronų šaltinį. Jei, pavyzdžiui, reikia rasti retųjų žemių elemento disprozio Dy kiekį kietoje uolienoje, elkitės taip.
Pirmiausia paruošiama serija mėginių, kuriuose yra žinomas įvairus Dy kiekis (paimtas, pavyzdžiui, DyF 3 arba Dy 2 O 3 pavidalu – deguonies ir fluoro atomai nėra aktyvuojami neutronų). Šie mėginiai yra apšvitinami tomis pačiomis sąlygomis tuo pačiu neutronų srautu. Šiems eksperimentams reikalingas neutronų šaltinis yra nedidelė (rašiklio dydžio) ampulė, kurioje yra neutronus skleidžianti medžiaga (pavyzdžiui, americio-241 ir berilio mišinys). Tokį neutronų šaltinį galima saugiai laikyti įdėjus jį į vandens kibiro dydžio parafino bloko centre padarytą angą.
Švitinimui mėginiai su žinomu disprozio kiekiu dedami į šulinius, esančius parafino bloke ir esančius tokiu pat atstumu nuo šaltinio (3.1 pav.).

1 – parafino blokas, 2 – ampulės neutronų šaltinis,
3 – apšvitinti mėginiai.
3.1 pav. – Neutronų aktyvacijos analizės schema

Išanalizuotos uolienos mėginiai dedami į tuos pačius šulinius. Neutronams veikiant mėginiuose vyksta branduolinė reakcija 164 Dy(n, g) 165 Dy. Po tam tikro laiko (pavyzdžiui, po 6 valandų) iš šulinių paimami visi mėginiai ir tomis pačiomis sąlygomis matuojamas jų aktyvumas. Remiantis vaistų aktyvumo matavimo duomenimis, koordinatėse „disprozio kiekis mėginyje - vaisto aktyvumas“ sukonstruotas kalibravimo grafikas ir iš jo randamas disprozio kiekis tiriamoje medžiagoje (3.2 pav.).

3.2 pav. Užregistruoto aktyvumo/neutronais aktyvuotų mėginių priklausomybės nuo disprozio masės m mėginiuose grafikas. Ištirtame mėginyje yra apie 3 µg disprozio

Aktyvinimo analizės metodas geras ne tik dėl didelio jautrumo. Kadangi aktyvacijos metu susidarančių radionuklidų spinduliuotė skiriasi savo rūšimi ir energija, naudojant spektrometrinę radiometrinę įrangą, po jo aktyvavimo atsiranda galimybė vienu metu nustatyti iki 10-15 elementų mėginyje.
Ir dar vienas svarbus aktyvacijos analizės privalumas: radionuklidai, dažnai susidarantys aktyvuojant neutronais, gana greitai suyra, todėl po kurio laiko analizuojamas objektas pasirodo esąs neradioaktyvus. Taigi daugeliu atvejų aktyvinimo analizė yra analizė, nesusijusi su analizuojamo objekto sunaikinimu. Tai ypač svarbu, kai mes kalbame apie dėl sudėties nustatymo archeologinių radinių, meteoritai ir kiti unikalūs pavyzdžiai.

3.2 Radioaktyviųjų izotopų naudojimas

Vienas ryškiausių tyrimų, atliktų naudojant „pažymėtus atomus“, buvo organizmų metabolizmo tyrimas. Įrodyta, kad per gana trumpą laiką organizmas beveik visiškai atsinaujina. Jį sudarantys atomai pakeičiami naujais. Tik geležis, kaip parodė kraujo izotopų tyrimai, yra šios taisyklės išimtis. Geležis yra raudonųjų kraujo kūnelių hemoglobino dalis. Kai į maistą buvo patalpinti radioaktyvūs geležies atomai, buvo nustatyta, kad fotosintezės metu išsiskyręs laisvas deguonis iš pradžių buvo vandens, o ne anglies dioksido dalis. Radioaktyvieji izotopai medicinoje naudojami tiek diagnostikos, tiek gydymo tikslais. Radioaktyvusis natris, suleidžiamas nedideliais kiekiais į kraują, naudojamas tirti kraujotaką, ypač sergant Greivso liga, jodas intensyviai nusėda skydliaukėje. Stebint radioaktyvaus jodo nusėdimą matuokliu, galima greitai nustatyti diagnozę. Didelės radioaktyvaus jodo dozės sukelia dalinį nenormaliai besivystančių audinių sunaikinimą, todėl radioaktyvusis jodas naudojamas Greivso ligai gydyti. Vėžiui gydyti naudojama intensyvi kobalto spinduliuotė (kobalto ginklas).
Ne mažiau platus radioaktyviųjų izotopų panaudojimas pramonėje. Vienas iš pavyzdžių yra toks vidaus degimo variklių stūmoklio žiedų susidėvėjimo stebėjimo metodas. Apšvitindami stūmoklio žiedą neutronais, jie sukelia jame branduolines reakcijas ir daro jį radioaktyvų. Kai variklis veikia, žiedinės medžiagos dalelės patenka į tepalinę alyvą. Ištyrus radioaktyvumo lygį alyvoje po tam tikro variklio veikimo laiko, nustatomas žiedo susidėvėjimas. Radioaktyvieji izotopai leidžia spręsti apie metalų difuziją, procesus aukštakrosnėse ir kt.
Stipri radioaktyviųjų vaistų spinduliuotė naudojama metalo liejinių vidinei struktūrai tirti, siekiant aptikti
defektai.
Radioaktyvieji izotopai vis dažniau naudojami žemės ūkyje. Augalų sėklų (medvilnės, kopūstų, ridikėlių ir kt.) apšvitinimas nedidelėmis radioaktyviųjų vaistų β spindulių dozėmis pastebimai padidina derlių. Didelės radiacijos dozės sukelia augalų ir mikroorganizmų mutacijas, kurios kai kuriais atvejais
ir tt............

Radioaktyvioji (arba jonizuojanti) spinduliuotė yra energija, kurią atomai išskiria dalelių arba bangų pavidalu. elektromagnetinė prigimtis. Žmones toks poveikis yra veikiamas tiek iš natūralių, tiek iš antropogeninių šaltinių.

Naudingos radiacijos savybės leido ją sėkmingai panaudoti pramonėje, medicinoje, moksliniai eksperimentai ir mokslinių tyrimų, žemės ūkio ir kitose srityse. Tačiau plintant šiam reiškiniui iškilo grėsmė žmonių sveikatai. Maža radioaktyviosios spinduliuotės dozė gali padidinti riziką susirgti sunkiomis ligomis.

Skirtumas tarp radiacijos ir radioaktyvumo

Radiacija, in plačiąja prasme, reiškia spinduliuotę, tai yra energijos sklidimą bangų arba dalelių pavidalu. Radioaktyvioji spinduliuotė skirstoma į tris tipus:

alfa spinduliuotė – helio-4 branduolių srautas;
beta spinduliuotė – elektronų srautas;
Gama spinduliuotė yra didelės energijos fotonų srautas.

Radioaktyviosios spinduliuotės charakteristikos priklauso nuo jų energijos, perdavimo savybių ir skleidžiamų dalelių tipo.

Alfa spinduliuotė, kuri yra kraujo kūnelių srautas su teigiamas krūvis, gali uždelsti oras ar drabužiai. Ši rūšis praktiškai neprasiskverbia į odą, tačiau patekusi į organizmą, pavyzdžiui, per įpjovimus, yra labai pavojinga ir neigiamai veikia vidaus organus.

Beta spinduliuotė turi daugiau energijos – elektronai juda kartu didelis greitis, o jų dydžiai nedideli. Štai kodėl šio tipo spinduliuotė prasiskverbia per plonus drabužius ir odą giliai į audinius. Beta spinduliuotė gali būti apsaugota naudojant kelių milimetrų storio aliuminio lakštą arba storą medinę lentą.

Gama spinduliuotė yra didelės energijos elektromagnetinio pobūdžio spinduliuotė, kuri turi stiprią prasiskverbimo savybę. Norėdami apsisaugoti nuo jo, turite naudoti storą betono sluoksnį arba plokštę sunkiųjų metalų pvz., platina ir švinas.

Radioaktyvumo reiškinys buvo atrastas 1896 m. Atradimas buvo padarytas prancūzų fizikas Bekerelis. Radioaktyvumas yra objektų, junginių, elementų gebėjimas skleisti jonizuojančiąją spinduliuotę, tai yra spinduliuotę. Reiškinio priežastis – atomo branduolio nestabilumas, kuris irimo metu išskiria energiją. Yra trys radioaktyvumo tipai:

natūralus – būdingas sunkiems elementams, serijos numeris kurių yra daugiau nei 82;
dirbtinis – inicijuotas specialiai branduolinių reakcijų pagalba;
sukeltas - būdingas objektams, kurie patys tampa spinduliuotės šaltiniu, jei yra stipriai apšvitinti.

Radioaktyvūs elementai vadinami radionuklidais. Kiekvienam iš jų būdinga:

pusinės eliminacijos laikas;
skleidžiamos spinduliuotės tipas;
spinduliuotės energija;
ir kitos savybės.

Radiacijos šaltiniai

Žmogaus kūnas yra reguliariai veikiamas radioaktyviosios spinduliuotės. Maždaug 80% kasmet gaunamos sumos gaunama iš kosminiai spinduliai. Ore, vandenyje ir dirvožemyje yra 60 radioaktyvių elementų, kurie yra šaltiniai natūrali spinduliuotė. Pagrindinis natūralus šaltinis laikoma radiacija inertinės dujos radonas, išsiskiriantis iš žemės ir akmenys. Radionuklidai į žmogaus organizmą patenka ir su maistu. Dalis jonizuojančiosios spinduliuotės, kurią veikia žmonės, gaunama iš žmogaus sukurtų šaltinių, tokių kaip branduolinės energijos generatoriai ir branduoliniai reaktoriai spinduliuotei, naudojamai gydymui ir diagnostikai. Šiandien įprasta dirbtiniai šaltiniai spinduliuotės yra:

medicininė įranga (pagrindinė antropogeninis šaltinis spinduliuotė);
radiochemijos pramonė (branduolinio kuro gavyba, sodrinimas, branduolinių atliekų perdirbimas ir jų panaudojimas);
radionuklidai, naudojami žemės ūkyje ir lengvojoje pramonėje;
avarijos radiocheminėse gamyklose, branduoliniai sprogimai, radiacijos emisija
statybinės medžiagos.

Remiantis įsiskverbimo į kūną metodu, radiacijos apšvita skirstoma į dvi rūšis: vidinę ir išorinę. Pastarasis būdingas ore pasklidusiems radionuklidams (aerozoliui, dulkėms). Jie patenka ant jūsų odos ar drabužių. Tokiu atveju spinduliuotės šaltinius galima pašalinti juos nuplaunant. Išorinė spinduliuotė sukelia gleivinių ir odos nudegimus. At vidinis tipas Radionuklidas patenka į kraują, pavyzdžiui, suleidžiamas į veną arba per žaizdą, ir pašalinamas išskyrimo arba gydymo būdu. Toks spinduliavimas provokuoja piktybinius navikus.

Radioaktyvusis fonas labai priklauso nuo geografinė padėtis– kai kuriuose regionuose radiacijos lygis gali būti šimtus kartų didesnis nei vidutinis.

Radiacijos poveikis žmonių sveikatai

Radioaktyvioji spinduliuotė dėl savo jonizuojančio poveikio sukelia laisvųjų radikalų susidarymą žmogaus organizme – chemiškai aktyvių agresyvių molekulių, sukeliančių ląstelių pažeidimą ir žūtį.

Virškinimo trakto ląstelės, reprodukcinės ir hematopoetinės sistemos. Radioaktyvioji apšvita sutrikdo jų darbą ir sukelia pykinimą, vėmimą, žarnyno veiklos sutrikimus, karščiavimą. Paveikdamas akies audinius, jis gali sukelti radiacinę kataraktą. Į pasekmes jonizuojanti spinduliuotė taip pat apima pažeidimus, tokius kaip kraujagyslių sklerozė, imuniteto pablogėjimas ir genetinio aparato sutrikimas.

Paveldimų duomenų perdavimo sistema yra gerai organizuota. Laisvieji radikalai o jų dariniai gali sutrikdyti DNR nešiklio struktūrą genetinė informacija. Tai veda prie mutacijų, kurios turi įtakos vėlesnių kartų sveikatai.

Radioaktyviosios spinduliuotės poveikio organizmui pobūdį lemia keli veiksniai:

spinduliuotės tipas;
spinduliuotės intensyvumas;
individualios organizmo savybės.

Radioaktyviosios spinduliuotės poveikis gali pasireikšti ne iš karto. Kartais jo pasekmės tampa pastebimos po ilgo laiko tarpo. Be to, didelė vienkartinė spinduliuotės dozė yra pavojingesnė nei ilgalaikis mažų dozių poveikis.

Sugertos spinduliuotės kiekis apibūdinamas dydžiu, vadinamu Sivertu (Sv).

Normalus foninė spinduliuotė neviršija 0,2 mSv/h, o tai atitinka 20 mikrorentgenų per valandą. Rentgeno spinduliuotės metu dantis žmogus gauna 0,1 mSv.

Mirtina vienkartinė dozė yra 6-7 Sv.

Jonizuojančiosios spinduliuotės taikymas

Radioaktyvioji spinduliuotė plačiai naudojama technologijų, medicinos, mokslo, karinės ir branduolinės pramonės bei kitose srityse žmogaus veikla. Šis reiškinys yra prietaisų, tokių kaip dūmų detektoriai, elektros generatoriai, apledėjimo signalizatoriai ir oro jonizatoriai, pagrindas.

Medicinoje radioaktyvioji spinduliuotė naudojama spindulinės terapijos gydymui vėžiui gydyti. Jonizuojanti spinduliuotė leido sukurti radiofarmacinius preparatus. Su jų pagalba jie vykdo diagnostiniai tyrimai. Junginių sudėties analizės ir sterilizavimo prietaisai yra sukurti jonizuojančiosios spinduliuotės pagrindu.

Radioaktyviosios spinduliuotės atradimas, be perdėto, buvo revoliucinis – šio reiškinio panaudojimas atvedė žmoniją naujas lygis plėtra. Tačiau tai taip pat sukėlė grėsmę aplinkai ir žmonių sveikatai. Šiuo atžvilgiu reikia išlaikyti radiacinę saugą svarbi užduotis modernumas.

Radiacija, radioaktyvumas ir radijo emisija yra sąvokos, kurios netgi skamba gana pavojingai. Šiame straipsnyje sužinosite, kodėl kai kurios medžiagos yra radioaktyvios ir ką tai reiškia. Kodėl visi taip bijo radiacijos ir kuo ji pavojinga? Kur galime rasti radioaktyviųjų medžiagų ir kuo tai mums gresia?

Radioaktyvumo samprata

Radioaktyvumu turiu omenyje tam tikrų izotopų atomų „gebėjimą“ skaidytis ir taip sukurti spinduliuotę. Terminas „radioaktyvumas“ pasirodė ne iš karto. Iš pradžių tokia spinduliuotė buvo vadinama Bekerelio spinduliais, pagerbiant mokslininką, kuris ją atrado dirbdamas su urano izotopu. Dabar šį procesą vadiname „radioaktyvia spinduliuote“.

Šiame gana sudėtingame procese pradinis atomas paverčiamas visiškai kitokiu atomu. cheminis elementas. Dėl alfa arba beta dalelių išstūmimo keičiasi atomo masės skaičius ir atitinkamai jį perkelia pagal D. I. Mendelejevo lentelę. Verta pažymėti, kad masės skaičius keičiasi, tačiau pati masė išlieka beveik tokia pati.

Remiantis šią informaciją, galime šiek tiek perfrazuoti sąvokos apibrėžimą. Taigi radioaktyvumas taip pat yra nestabilių atomų branduolių gebėjimas savarankiškai transformuotis į kitus, stabilesnius ir stabilesnius branduolius.

Medžiagos – kas tai?

Prieš kalbėdami apie tai, kas yra radioaktyviosios medžiagos, bendrai apibrėžkime, kas vadinama medžiaga. Taigi, visų pirma, tai yra materijos rūšis. Taip pat logiška, kad ši medžiaga susideda iš dalelių, o mūsų atveju tai dažniausiai yra elektronai, protonai ir neutronai. Čia jau galime kalbėti apie atomus, kurie susideda iš protonų ir neutronų. Na, iš atomų susidaro molekulės, jonai, kristalai ir pan.

Tais pačiais principais grindžiama cheminės medžiagos samprata. Jei materijoje neįmanoma išskirti branduolio, tada jis negali būti klasifikuojamas kaip cheminė medžiaga.

Apie radioaktyviąsias medžiagas

Kaip minėta aukščiau, kad atomas būtų radioaktyvus, jis turi spontaniškai suirti ir virsti visiškai kito cheminio elemento atomu. Jei visi medžiagos atomai yra pakankamai nestabilūs, kad tokiu būdu suirtų, vadinasi, turite radioaktyvią medžiagą. Daugiau technine kalba apibrėžimas skambėtų taip: medžiagos yra radioaktyvios, jei jose yra radionuklidų, ir didelės koncentracijos.

Kur yra radioaktyviosios medžiagos D.I. Mendelejevo lentelėje?

Gana paprasta ir lengvas būdas Norėdami sužinoti, ar medžiaga yra radioaktyvi, pažiūrėkite į D. I. Mendelejevo lentelę. Viskas, kas yra po švino elemento, yra radioaktyvūs elementai, taip pat prometis ir technecis. Svarbu atsiminti, kurios medžiagos yra radioaktyvios, nes tai gali išgelbėti jūsų gyvybę.

Taip pat yra keletas elementų, kurie turi bent vieną radioaktyvusis izotopas jų natūraliuose mišiniuose. Čia yra dalinis jų sąrašas, kuriame pateikiami kai kurie dažniausiai pasitaikantys elementai:

Kalis.
Kalcis.
Vanadis.
germanis.
Selenas.
Rubidis.
Cirkonis.
Molibdenas.
kadmis.
Indis.

Radioaktyviosioms medžiagoms priskiriamos tos, kuriose yra bet kokių radioaktyvių izotopų.

Radioaktyviosios spinduliuotės rūšys

Yra keletas radioaktyviosios spinduliuotės rūšių, kurios bus aptartos dabar. Alfa ir beta spinduliuotė jau buvo paminėta, tačiau tai dar ne visas sąrašas.

Alfa spinduliuotė yra silpniausia spinduliuotė ir yra pavojinga, jei dalelės patenka tiesiai į žmogaus kūną. Tokią spinduliuotę gamina sunkiosios dalelės, todėl ją nesunkiai sustabdo net popieriaus lapas. Dėl tos pačios priežasties alfa spinduliai sklinda ne daugiau kaip 5 cm.

Beta spinduliuotė yra stipresnė nei ankstesnė. Tai elektronų spinduliuotė, kuri yra daug lengvesnė už alfa daleles, todėl į žmogaus odą gali prasiskverbti kelis centimetrus.

Gama spinduliuotę realizuoja fotonai, kurie gana lengvai prasiskverbia dar toliau vidaus organai asmuo.

Galingiausia spinduliuotė prasiskverbimo prasme yra neutroninė spinduliuotė. Gana sunku nuo jo pasislėpti, bet iš tikrųjų jis neegzistuoja gamtoje, išskyrus galbūt arti branduolinių reaktorių.

Radiacijos poveikis žmogui

Radioaktyvus pavojingų medžiagų dažnai gali būti mirtina žmonėms. Be to, radiacijos poveikis turi negrįžtamą poveikį. Jei esate veikiamas radiacijos, esate pasmerktas. Priklausomai nuo žalos dydžio, žmogus miršta per kelias valandas arba per daugelį mėnesių.

Kartu reikia pasakyti, kad žmonės nuolat yra veikiami radioaktyviosios spinduliuotės. Ačiū Dievui, kad jis pakankamai silpnas mirtis. Pavyzdžiui, žiūrint futbolo rungtynes televizijoje gaunate 1 mikroradą spinduliuotės. Iki 0,2 rad per metus paprastai yra natūralus mūsų planetos radiacijos fonas. 3 dovana – jūsų spinduliuotės dalis dantų rentgeno spindulių metu. Na, daugiau nei 100 radų poveikis jau yra potencialiai pavojingas.

Kenksmingos radioaktyviosios medžiagos, pavyzdžiai ir įspėjimai

Pavojingiausia radioaktyvioji medžiaga yra polonis-210. Dėl aplinkui esančios spinduliuotės galite pamatyti net savotišką švytinčią „aurą“ mėlyna spalva. Verta pasakyti, kad egzistuoja stereotipas, kad visos radioaktyvios medžiagos švyti. Tai visiškai netiesa, nors yra tokių variantų kaip Polonium-210. Dauguma radioaktyviųjų medžiagų atrodo visai neįtartinai.

Labiausiai radioaktyvus metalasįjungta šiuo metu Livermorium laikomas. Jo izotopas Livermorium-293 suyra per 61 milisekundę. Tai buvo atrasta dar 2000 m. Ununpentium yra šiek tiek prastesnis už jį. Ununpentia-289 skilimo laikas yra 87 milisekundės.

Taip pat įdomus faktas ta pati medžiaga gali būti ir nekenksminga (jei jos izotopas stabilus), ir radioaktyvi (jei jos izotopo branduoliai tuoj subyrės).

Mokslininkai, tyrinėję radioaktyvumą

Radioaktyviosios medžiagos ilgą laiką nebuvo laikomi pavojingais, todėl buvo laisvai tiriami. Deja, liūdnos mirtys mus išmokė, kad su tokiomis medžiagomis reikia elgtis atsargiai ir padidintas lygis saugumo.

Vienas pirmųjų, kaip jau minėta, buvo Antoine'as Becquerelis. Tai puikus prancūzų fizikas, kuriam priklauso radioaktyvumo atradėjo šlovė. Už nuopelnus jam buvo suteiktas narystė Londone karališkoji visuomenė. Dėl savo indėlio į šią sritį jis mirė gana jaunas, sulaukęs 55 metų. Tačiau jo darbai prisimenami iki šiol. Jo garbei buvo pavadintas pats radioaktyvumo vienetas, taip pat Mėnulyje ir Marse esantys krateriai.

Ne mažiau puiki asmenybė buvo Marie Sklodowska-Curie, kuri kartu su savo vyru Pierre'u Curie dirbo su radioaktyviosiomis medžiagomis. Marija taip pat buvo prancūzė, nors ir su lenkiškomis šaknimis. Be fizikos, ji užsiėmė mokymu ir net aktyviai dirbo visuomeninė veikla. Marie Curie – pirmoji moteris laureatė Nobelio premija iš karto dviejose disciplinose: fizikoje ir chemijoje. Tokių radioaktyvių elementų kaip radis ir polonis atradimas yra Marie ir Pierre Curie nuopelnas.

Išvada

Kaip matome, radioaktyvumo pakanka sudėtingas procesas, kuri ne visada lieka žmogaus kontroliuojama. Tai vienas iš tų atvejų, kai pavojaus akivaizdoje žmonės gali atsidurti visiškai bejėgiai. Štai kodėl svarbu atsiminti, kad tikrai pavojingi dalykai gali būti labai apgaulingi.

Sužinoti, ar medžiaga yra radioaktyvi, ar ne, dažniausiai galite sužinoti po to, kai ji buvo paveikta. Todėl būkite atsargūs ir dėmesingi. Radioaktyviosios reakcijos mums padeda daugeliu atžvilgių, tačiau taip pat neturėtume pamiršti, kad tai yra praktiškai nuo mūsų nepriklausančios jėgos.

Be to, verta prisiminti didžiųjų mokslininkų indėlį į radioaktyvumo tyrimą. Jie mums davė neįtikėtiną sumą naudingų žinių, kurios dabar gelbsti gyvybes, aprūpina ištisas šalis energija ir padeda gydyti baisias ligas. Radioaktyvus cheminių medžiagų yra pavojus ir palaima žmonijai.