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化学的放射性元素有什么的作用有哪些?

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:语文作业 时间:2024/05/12 19:56:06
化学的放射性元素有什么的作用有哪些?
放射性元素(确切地说应为放射性核素)能够自发地从原子核内部放出粒子或射线,同时释放出能量,这种现象叫做放射性,这一过程叫做放射性衰变.某些物质的原子核能发生衰变,放出我们肉眼看不见也感觉不到,只能用专门的仪器才能探测到的射线.物质的这种性质叫放射性.含有放射性元素(如U、Tr、Ra等)的矿物叫做放射性矿物.
放射性(原子核自发地放射出α、β、γ等各种射线的现象,称为放射性.)元素(确切地说应为放射性核素)能够自发地从原子核内部放出粒子或射线,同时释放出能量,这种现象叫做放射性,这一过程叫做放射性衰变.某些物质的原子核能发生衰变,放出我们肉眼看不见也感觉不到,只能用专门的仪器才能探测到的射线.
  含有放射性元素(如U、Tr、Ra等)的矿物叫做放射性矿物.
  原子序数在84以上的元素都具有放射性,原子序数在83以下的某些元素如Tc、Pm等也具有放射性.
  放射性元素 radioactive elements 具有放射性的元素的统称.
  指锝、钷和钋,以及元素周期表中钋以后的所有元素.
  因为该类元素的所有同位素都具有放射性,由此命名.
编辑本段基本介绍
  1789年德国化学家M.H.克拉普罗特发现了铀.1828年瑞典化学家I.J.贝采利乌斯发现了钍.在当时,铀和钍只被看作是一般的重金属元素.直到1896年法国物理学家H.贝可勒尔发现铀的放射性,以及1898年M.居里和P.居里发现钋和镭以后,人们才认识到这一类元素都具有放

放射性元素-锝
射性,并陆续发现了其他放射性元素.核武器试验的沉降物(在大气层进行核试验的情况下,核弹爆炸的瞬间,由炽热蒸汽和气体形成大球(即蘑菇云)携带着弹壳、碎片、地面物和放射性烟云上升,随着与空气的混合,辐射热逐渐损失,温度渐趋降低,于是气态物凝聚成微粒或附着在其它的尘粒上,最后沉降到地面.
  放射性元素最早应用的领域是医学和钟表工业.镭的辐射具有强大的贯穿本领,发现不久便成为当时治疗恶性肿瘤的重要工具;镭盐在暗处发光,用于涂制夜光表盘.后来放射性元素的应用已深入到人类物质生活的各个领域,例如核电站和核舰艇使用的核燃料,工业、农业和医学中使用的放射性标记化合物,工业探伤、测井(石油)、食品加工和肿瘤治疗所使用的某些放射源等.放射性元素分为天然放射性元素和人工放射性元素两类.
放射性元素(确切地说应为放射性核素)最早应用的领域是医学和钟表工业.镭的辐射具有强大的贯穿本领,发现不久便成为当时治疗恶性肿瘤的重要工具;镭盐在暗处发光,用于涂制夜光表盘.现在,放射性元素的应用已深入到人类物质生活的各个领域,例如核电站和核舰艇使用的核燃料,工业、农业和医学中使用的放射性标记化合物,工业探伤、测井(石油)、食品加工和肿瘤治疗所使用的某些放射源等.
编辑本段发现历程
  X射线发现以后,许多科学家都兴致勃勃地去研究这类新的、具有巨大穿透能力的辐射,法国物理学家亨利·贝克勒尔就是其中之一.他的父亲亚历山大·贝克勒尔对“荧光”特

放射性元素-铀
别感兴趣(荧光是某些物质被日光的紫外线照射以后所发出的可见辐射).老贝克勒尔曾对一种称为硫酸双氧铀钾的荧光物质进行了研究,而小贝克勒尔则想知道在硫酸双氧铀钾的荧光辐射中是否含有X射线,结果小贝克勒尔发现了更激动人心的铀的放射性.
  “放射性”这个术语是居里夫人提出来的,用它来描述铀的辐射能力.居里夫人还进一步发现了第二种放射性物质——钍.在这以后,很快又有别的科学工作者作出了许多重要的发现.他们的发现证明,放射性物质的辐射不但比X射线具有更大的穿透力,而且也更强.此外,科学工作者又发现,放射性物质还会发出别种射线,这又使科学家们在原子的内部结构方面得到了一些新的发现.放射性元素在发出射线的过程中会转变为另一种元素.第一个发现这一现象的是居里夫人,她是在无意中发现的.有一次,居里夫人和她的丈夫为了弄清一批沥青铀矿样品中是否含有值得加以提炼的铀,他们对其中的含铀量进行了测定,但他们惊讶地发现,有几块样品的放射性甚至比纯铀的放射性还要大.这就很明显地意味着,在这些沥青铀矿石中一定还含有别的放射性元素.同时,这些未知的放射性元素一定是非常少的,因为用普通的化学分析方法不能把它们检测出来.
居里夫妇带着十分激动的心情,搞到了几吨沥青铀矿,他们在一个很小的木棚里建了一个作坊,在很原始的条件下以极大的毅力在这些很重的黑色矿石中寻找这些痕量的新元素.1898年7月,他们终于分离出极小量的黑色粉末,这些黑色粉末的放射性比同等数量的铀强400倍.这些黑色粉末含有一种在化学性质上和碲很相似的新元素,因此,它在周期表中的位置似乎应该处在碲的下面.居里夫妇把这个元素定名为钋,以纪念居里的祖国波兰.但是钋只是使她们的黑色样品具有这样强的放射性的部分原因.因此,她们又把这项工作继续进行下去,到1898年12月,居里夫妇又提炼出一些放射性此钋还要强的东西,其中含有另一种在化学特性上和钡很相似的元素,居里夫妇把它定名为镭,意思是“射线”.居里夫妇为了收集足够多的纯镭以便对它进行研究,又进行了四年的工作.居里夫人在1903年就她所进行的研究写了一个提要,作为她的博士论文.这也许是科学史上最出色的博士论文,它使她两次获得了诺贝尔奖金.居里夫人和她的丈夫以及贝克勒尔因在放射性方面的研究而获得了1903年的诺贝尔物理学奖,1911年,居里夫人因为她在发现钋和镭方面立下的功绩而单独获得了诺贝尔化学奖.钋和镭远比铀和钍不稳定,换句话说,前者的放射性远比后者显著,每秒钟有更多的原子发生衰变.它们的寿命非常之短,因此,实际上宇宙中所有的钋和镭都应当在一百万年左右的时间内全部消失.那么,为什么我们还能在这个已经有几十亿岁的地球上发现它们呢,这是因为在铀和钍衰变为铅的过程中会继续不断地形成镭和钋.凡是能找到铀和钍的地方,就一定能找到痕量的钋和镭.它们是铀和钍衰变为铅的过程中的中间产物在铀和钍衰变为铅的过程中还形成另外三种不稳定元素,它们有的是通过对沥青铀矿的细致分析而被发现的,有的则是通过对放射性物质的深入研究而被发现的.
  1899年,德比埃尔内根据居里夫妇的建议,在沥青铀矿石中继续寻找其他放射

德国物理学家多恩
性元素,终于发现了被他定名为锕的元素,这个元素后来被列为第89号元素;1900年,德国物理学家多恩指出,当镭发生衰变时,会生成一种气态元素.放射性气体在当时是一种新鲜的东西,这个元素后来被命名为氡,并被列为第86号元素;最后,到1917年,两个研究小组——德国的哈恩和梅特涅小组、英国的索迪和克兰斯顿小组——又从沥青铀矿石中分离出第9l号元素——镤.
到1925年为止,已被确认的元素总共巳达八十八种,其中有八十一种是稳定的,七种是不稳定的.这样一来,努力找出尚未发现的四种元素(即第43,61,85,87号元素)就成为科学家们的迫切愿望了.由于在所有已知元素中,从第84到92号都是放射性元素,因此,可以很有把握地预测第85和87号元素也应该是放射性元素.另一方面,由于第43号和第61号元素的上下左右都是稳定元素,所以似乎没有任何理由认为它们不是稳定元素.因此,它们应该可以在自然界中找到.由于第43号元素在周期表中正好处在铼的上面,人们预料它和铼具有相似的化学特性,而且可以在同一种矿石中找到.事实上,发现铼的研究小组认为,他们肯定已测出了波长相当于第43号元素的X射线.因此,他们宣称第43号元素已被发现.但是他们的鉴定并没有得到别人的肯定.在科学上,任何一项发现至少也应该被另一位研究者所证实,否则就不能算是一项发现.
  1926年,伊利诺斯大学的两个化学家宜称他们已在含有第60号和第62号元素的矿石中找到了第61号元素.同年,佛罗伦萨大学的两个意大利化学家也以为他们已经分离出第61号元素.但是这两组化学家的工作都没有得到别的化学家的证实.几年以后,亚拉巴马工艺学院的一位物理学家报道说,他已用他亲自设计的一种新的分析方法找到了痕量的第87号和第85号元素,但是这两项发现也都没有得到证实.后来发生的一些事情表明,第43,61,85和87号元素的所谓“发现”,只不过是这几位化学家在工作中犯了这样或那样的错误罢了.
  在这四种元素当中,首先被确定无疑地证认出来的是第43号元素.曾经因发明回旋加速器而获得诺贝尔物理学奖的美国物理学家劳伦斯,通过用高速粒子轰击第42号元素钼的方法,在他的加速器中产生了第43号元素.被轰击过的材料变成了放射性的物质,劳伦斯便把这些放射性物质送到意大利化学家赛格雷那里去进行分析,因为赛格雷对第43号元素的问题很感兴趣.赛格雷和他的同事佩列尔把有放射性的那部分物质从钼中分离出来以后,发现它在化学特性上和铼很相似,但又不是铼.因此他们断言,它只能是第43号元素,并指出它和周期表中与之相邻的元素有所不同,是一种放射性元素.由于它不能作为第44号元素的衰变产物而不断产生出来,所以事实上它在地壳中已不复存在.赛格雷和佩列尔就这样终于取得了命名第43号元素的权利,他们把它定名为锝,这是世界上第一个人工合成的元素.
  1939年,第87号元素终于在自然界中被发现了.法国化学家佩雷在铀的衰变产物中把它分离了出来.由于它的存在量极小,所以只有在技术上得到改进以后,人们才能在以前未能找到它的地方把它找田来.佩雷后来把这个新发现的元素命名为钫.第85号元素和锝一样,是在回旋加速器中通过对第83号元素铋进行轰击而得到的.1940年,赛格雷、科森和麦肯齐在加利福尼亚大学分离出第85号元素.第二次世界大战中断了他们在这个元素方面所进行的工作,战后他们又重新进行,并在1947年提出把这个元素命名为砹.与此同时,第四个也是最后一个尚未被发现的元素,第61号元素也在铀的裂变产物中发现了.橡树岭国立实验室的马林斯基、格伦丁宁和科里尔这三位化学家在1945年分离出第61号元素,他们把它命名为钷.这样,元素一览表,从第1号至92号,终于全部齐全了.但是,从某种意义上说,向元素进军的最艰巨历程才刚刚开始,因为科学工作者已经突破了周期表的边界.原来,铀并不是周期表中最后一个元素.
编辑本段天然元素
  指最初是从天然产物中发现的放射性元素.它们是钋、氡、钫、镭、锕、钍、镤和铀.
发现
  自1896年法国物理学家A.H.贝可勒尔发现铀的放射性后,科学家们就利用测量放射性的方法,对所有的元素进行了普查.1898年M.居里和P.居里用自制的电离室和静电计,配合以石英压电发生器等设备,用定量测量放射性的方法,对已知元素或其化合物进行了普查.在研究了各

放射性元素-钋
种铀矿和钍矿的放射性之后,发现有些矿物的放射性比纯铀或纯钍还强.他们用硫化物沉淀法从沥青铀矿中分离出一种放射性比铀强400倍、化学性质与铋类似的新元素──钋.接着,居里夫妇等又从沥青铀矿中分离出放射性极强的另一种新元素──镭.1899年法国科学家A.-L.德比埃尔内使用氨水和稀土元素形成沉淀的方法,从铀矿渣中载带分离出第三个放射性元素──锕.天然放射性元素的发现见表.
存在
  铀和钍具有长寿命的同位素,如铀238的半衰期为4.468×109年,钍232的半衰期为1.405×1010年,与地球的年龄(4.6×109年)相近,所以可在自然界中长期存在.有些天然放射性元素的半衰期相对于地球而言比较短,但是作为与铀或钍达到平衡的子体,也可在自然界中长期存在,如钋、氡、钫、镭、锕和镤.
应用
  天然放射性元素的应用范围从早期的医学和钟表工业扩大到核动力工业和航天工业等多种领域.主要用途有:
  ①核燃料,除铀235外,铀238在反应堆中经中子辐照生成的钚239、钍232在反应堆中转化成的铀233,都可用作核燃料.②中子源,钋210-铍中子源、镭226-铍中子源和钚239-铍中子源都有重要用途.
  ③辐照治疗癌症,镭或氡封于管中制成镭管或氡管可用于治疗癌症.
  此外,钍可制成特殊焊条、超真空系统的吸气剂、结构金属中的添加剂;氧化钍可用作某些有机化学反应的催化剂和高温陶瓷材料,与钨混合可制成灯丝.
编辑本段危害介绍 α、β、γ三种射线
  地球上的一切自然物质中都含有不同数量的放射性元素,整个地球、乃至整个宇宙的一切自然物质,实际上都是由103种天然元素(不包括人造元素)组成的.在103种天然元素中,有

天然放射性元素-镤
一族元素具有放射性特点,被称为“放射性元素族”,所谓“”放射性元素,是指这些元素的原子核不稳定,在自然界的自然状态下不断地进行核衰变,在衰变过程中放射出αβγ三种射线和有放射性特点的隋性气体氡气.其中的α射线(粒子)实际上是氦(He)元素的原子核,由于它质量大、电离能力强和高速的旋转运行,所以是造成对人体内照射危害的主要射线;β射线是负电荷的电子流;γ射线是类似于医疗透视用的X射线一样和波长很短的电磁波,由于它的穿透力很强,所以是造成人体外照射伤害的主要射线;由衰变而产生的氡(Rn)气是自然界中仍具有放射性特点的惰性气体,由于它还要继续衰变,因此被吸入肺部后,容易造成对人体内照射(特别是对肺)的伤害.
  β射线速度接近光速,α射线(粒子)速度大约是光速的十分之一,电离强度是α、β、γ中最强的,但穿透性最弱,只释放出α粒子的放射性同位素在人体外部不构成危险.
然而,释放α粒子的物质(镭、铀等等)一旦被吸入或注入,那将是十分危险.它就能直接破坏内脏的细胞
.γ是光子,没有静止质量,比X射线的穿透力强要是被照射射久对人的健康危害很大...
  另电离程度α>β>γ,贯穿程度α