Nguyên tố phóng xạ tự nhiên - Lịch sử thay đổi

Tttrung vào lúc 07:19, ngày 14 tháng 10 năm 2022

2022-10-14T07:19:21Z

Tttrung: Tttrung đã đổi Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên thành Nguyên tố phóng xạ tự nhiên: tên gọn hơn

2022-10-14T07:16:37Z

Tttrung đã đổi Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên thành Nguyên tố phóng xạ tự nhiên: tên gọn hơn

Minhpc vào lúc 10:07, ngày 12 tháng 1 năm 2021

2021-01-12T10:07:03Z

Minhpc vào lúc 10:06, ngày 12 tháng 1 năm 2021

2021-01-12T10:06:02Z

Minhpc vào lúc 10:05, ngày 12 tháng 1 năm 2021

2021-01-12T10:05:31Z

Xem thay đổi

Minhpc vào lúc 07:47, ngày 12 tháng 1 năm 2021

2021-01-12T07:47:37Z

Minhpc vào lúc 10:56, ngày 11 tháng 1 năm 2021

2021-01-11T10:56:59Z

Minhpc: Tạo trang mới với nội dung “==Định nghĩa== Một nguyên tố được gọi là nguyên tố phóng xạ nếu tất cả các đồng vị của nó đều là đồng vị ph…”

2021-01-11T10:42:07Z

Tạo trang mới với nội dung “==Định nghĩa== Một nguyên tố được gọi là nguyên tố phóng xạ nếu tất cả các đồng vị của nó đều là đồng vị ph…”

Trang mới

==Định nghĩa==
Một nguyên tố được gọi là nguyên tố phóng xạ nếu tất cả các đồng vị của nó đều là đồng vị phóng xạ, không có đồng vị nào là bền. Những nguyên tố phóng xạ có trong tự nhiên với nồng độ đáng kể gọi là '''nguyên tố phóng xạ tự nhiên''' (NTPXTN).

NTPXTN được tìm thấy đầu tiên được liệt kê trong b.

Bảng 1. Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên

Điện
tích hạt
nhân Z
Tên và ký
hiệu hoá
học
Đồng vị sống
dài nhất
Ng-ời và năm
phát minh
Đặc điểm quan trọng
84
Poloni
(Po)
209Po
(102 năm)
1898
P.& M. Curie
Về mặt hoá học giống
tellur
85
Astati
(At)
210At
(8,1 h)
1940
Corson,
McKenzie &
Segrè
thuộc nhóm halogen, ở
dàng đơn chất dễ bay hơi
86
Radon
(Rn)
222Rn
(3,62 ngày)
1900
Rutherford,
Soddy
Khí trơ
87
Franxi
(Fr)
223Fr
(22 min)
1939
Perey
Kim loại kiềm thổ, về hoá
học rất giống Xêsi
88
Rađi
(Ra)
226Ra
(1600 năm)
1898
P.& M. Curie
Kim loại kiềm thổ, về hoá
học rất giống bari
89
Actini
(Ac)
227Ac
(21,6 năm)
1899
Debierne
Về mặt hoá học giống
lantanit, tính bazơ mạnh
hơn
90
Thori
(Th)
232Th
(1,41.1010 năm)
1828
Berzelius
Th-ờng chỉ thể hiện hoá trị
(IV), Tạo ra nhiều phức
chất, Th4+ thuỷ phân mạnh,
về mặt hoá học giống Ce4+
,
2
Zr4+, Hf4+
.
91
Protactini
(Pa)
231Pa
(3,28.104
năm)
1917
Hahn &
Meitner
Chủ yếu có số oxi hoá (V),
ion Pa5+ bị thuỷ phân mạnh
trong dung dịch, tạo phức
mạnh, hình thành keo
phóng xạ.
92
Urani
(U)
238U
(4,47.109
năm)
1789
Klaproth
Thể hiện các số oxi hoá từ
(III) đến (VI) (-u tiên hoá
trị (VI), tạo thành các ion
U
4+, UO2
+
và UO2
2+ trong
dung dich.

Các nguyên tố urani và thori đã được các nhà hóa học biết từ lâu trước khi phát hiện ra hiện tượng phóng xạ. Chúng có mặt trong nhiều loại quặng, đất đá, nước sông biển, không khí và trong cơ thể động thực vật. Một số đồng vị của urani và thori có thời gian bán hủy dài đến mức là chúng đã có mặt trong vỏ trái đất từ khi quả đất hình thành cho đến tận bây giờ.

Các đồng vị của thori và urani là các đồng vị mẹ của 3 họ phóng xạ: họ thori, họ urani-radi và họ actini.

*Họ phóng xạ thori bao gồm các đồng vị con cháu: Th-232; Ra 228 (MsTh1); Ac 238 (MsTh2); Th228 (RdTh); Ra-224 (ThX); Rn-220 (Tn); Po-216 (ThA); Pb-212(ThB); Bi-212(ThC); Po-212
(ThC’); Tl-208 (ThC’’); Pb-208 (ThD)

*Họ phóng xạ urani-radi bao gồm: U-238 (UI); Th-234 (UX1); Pa-234 (UX2); Pa-234 (UZ); U234(UII); Th-230(I0); Ra-226; Rn (222); Po-218 (RaA); Pb-214(RaB); At-218 Bi-214(RaC);Po214(RaC’);Th-210(RaC’’);Pb-210(RaD);Hg-206;Bi-210 (RaE);Tl-206 (RaE’); Po-210(Ra F); Pb206 (RaG)

*Họ phóng xạ actini bao gồm: U-235 (AcU); Th-232 (UY); Pa-231; Ac-235; Th-227(RdAc);Fr223 (AcK); Ra-223 (AcX); At-219; Rn-219(An); Bi-215; Po-215 (Ac);Pb-211 (AcB); At-215; Bi211 (AcC); Po-211m; Po211(Ac’); Tl-207 (AcC’’); Pb-224 (AcD)

Một phần nhỏ các chất phóng xạ trong tự nhiên nằm trong khí quyển là các nguyên tố nhẹ, nh- 14C, 10Be, 7Be và 3H. Bảng 2. thống kê các nguyên tố phóng xạ tự nhiên có thời gian bán huỷ > 1 ngày

Bảng 2. Các đồng vị phóng xạ tự nhiên có thời gian bán hủy > 1 ngày

Ký hiệu Thời gian
bán huỷ
Dạng bức
xạ
Hàm
l-ợng
đồng vị
trong tự
nhiên (%)
Chú thích
238U (UI=Urani) 4,47.109(năm) α,γ,e-(sf) 99,276
234U (UII) 2,44.105(năm) α,γ,e-(sf) 0,0055
234Th (UX1) 24,1 (ngày) β-,γ,e
230Th (Ioni) 7,7.104(năm) α,γ (sf)
236Ra (Radi) 1600 (năm) α,γ Họ urani
222Rn (Radon) 3,82 (ngày) α,γ
210Po (RaF) 138,4 (ngày) α,γ
210Bi (RaE) 5,0 (ngày) β-,γ(α)
210Pb (RaD) 22,3 (năm) β-,γ,e-(α)
235U (AcU=Actinourani) 7,04.104(năm) α,γ (sf) 0,720
231Th (UY) 25,5 (giờ) β-,γ
231Pa (Protactini) 3,28.104(năm) α,γ Họ actini
227Th (RdAc=Radioactini) 18,72 (ngày) α,γ,e-
227Ac (Actini) 21,6 (năm) β-,γ,e-(α)
223Ra (AcX=Actini X) 11,43 (ngày) α,γ
232Th (Thori) 1,405.1010 (năm) α,γ,e-(sf) 100
228Th (RdTh=Radiothori) 1,91.109(năm) α,γ,e- Họ thori
228Ra (MsTh1=Mesothori 1) 5,75 (năm) β-,γ,e-
224Ra (ThX=Thori X) 3,66 (ngày) α,γ
204Pb 1,4.1017 (năm) α 1,4
190Pt 6,1.1011 (năm) α 0,0127
186Os 2,0.1015 (năm) α 1,6
187Re 5.1010 (năm) β- 62,60
174Hf 2,0.1015 (năm) α 0,18
176Lu 3,6.109(năm) β-,γ,e- 2,60
152Gd 1,1.1014 (năm) α 0,20
147Sm 1,05.1011 (năm) α 15,0
148Sm 7.1015 (năm) α 11,2
144Nd 2,1.1015 (năm) α 23,9
138La 1,35.1011 (năm) ε,β-,γ 0,09
123Te 1,24.1013 (năm) ε 0,87
115In 5,1.1015 (năm) β- 95,7
113Cd 9.1015 (năm) β- 12,3
87Rb 4,7.1010 (năm) β- 27,83
40K 1,28.109(năm) β-,ε,β+,γ 0,012
14C 5730 (năm) β- Xuất hiện trong khí quyển do các tia vũ trụ
10Be 1,6.106(năm) β-
7Be 53,4 (ngày) ε,γ
3H 12,346 (năm) β-

==Nguồn gốc và phân bố NTPXTN==

Dễ dàng thấy rằng phần lớn các nguyên tố phóng xạ tự nhiên là các nguyên tố nặng, phân bố rộng rãi trong thạch quyển, quan trọng nhất là quặng urani, quặng thori, bao gồm cả các sản phẩm phân rã của urani và thori, các mỏ muối kali. (Bảng 3.)

Bảng 3. Các khoáng vật của urani và thori

Khoáng vật Thành phần hoá học Hàm lượng
Urani (%)
Hàm
lượng
Thori (%)
Mỏ
Pitchblende U3O3 60-90 Bohemia, Congo,
Colorado (Mỹ)
Becquerelit 2UO3.3H2O 74 Bayern (Đức), Congo
Uraninit
UO2.UO3
65-75 0,5 - 10 Nhật, Mỹ, Canađa
Broeggerit 48-75 6 - 12 Na-uy
Cleveit 48-66 3,5 - 4,5 Na-uy, Nhật, Texas
(Mỹ)
Autunit Ca(UO2
)2
(PO4
)2
.nH2O 50-60 Pháp, Mađagasca, Bồ-
đào-nha, Mỹ
Cacnotit K(UO2)2(VO4)nH2O ? 45 Mỹ, Congo, Nga, úc
Casolit PbO.UO3
.SiO2
.H2O ? 40 Congo
Liebigit Carbonat của U và Ca ? 30 Nga, Australia
Thorianit (Th,U)O2 4-28 60 - 90 Xaylan, Mađagasca
Thorit ThSiO4
.H2O 1-19 40 - 70 Na-uy, Mỹ.
Monazit Photphat của Th và đất
hiếm 0,1 - 15 Brazin, ?n é?, Nga,
Na-uy, Mađagasca

Người ta cho rằng năng lượng kèm theo sự phân rã của các chất phóng xạ tự nhiên đóng góp một phần vào nhiệt độ của vỏ trái đất. Nhiệt độ tương đối caom vào khoảng 30oC ở độ sâu từ 1 đến một vài km tính từ bề mặt trái đất, được giải thích bởi năng lương phân rã của các chất phóng xạ tự nhiên, chẳng hạn trong đá granit.

Do những rạn vỡ của vỏ trái đất và quá trình phong hoá, các nguyên tố phóng xạ di chuyển đi nơi khác và các cân bằng phóng xạ bị vi phạm. Các nguyên tố phóng xạ tách khỏi đất đá chứa các nguyên tố mẹ - urani và thori. Các nguyên tố phóng xạ ngắn ngày nhanh chóng biến mất, chỉ còn lại các nguyên tố phóng xạ dài ngày như 230Th, 231Pa và 226Ra. Nhưng các nguyên tố dài ngày này tạo thành những thể sa lắng thứ cấp, chẳng hạt các lớp sét màu xám và các bùn lắng trong hồ nước chứa Ra.

Ra có mặt trong đất, nước sông và nước biển. Do sự hiện diện rộng rãi của Ra trong tự nhiên, các hồ nước và khí quyển đều chứa các sản phẩm phân rã của nguyên tố này như: radon, thoron và actinon. Các sản phẩm khác của sự xạ khí , như các đồng vị của thali, chì, bismur, polonium và astatin, tồn tại ở trạng thái bụi trong không khí hoặc hoà tan trong nước.

Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên chuyển từ đất vào thực vật và sau đó vào cơ thể động vật. Hàm lượng urani trong cây cối khoảng từ 10-5 đến 10-8%, của radi khoảng 10-12%. Hàm lương radi trong cơ thể động vật chừng 10-12%.

Ngoài urani, thori và các sản phẩm phân rã của chúng, trong tự nhiên cũng tồn tại các nguyên tố phóng xạ khác như các đồng vị phóng xạ của kali, canxi, rubidi...(xem bảng 2.). Hàm lượng của các nguyên tố này trong vỏ trái đất vào khoảng 0,1%. Cũng vì vậy trong cây cối và cơ thể động vật, ngoài urani, thori, radi và các sản phẩm phân rã của chúng, còn có các nguyên tố phóng xạ khác, chẳng hạn một lượng đáng kể đồng vị 40K.

Ngoài các quá trình phân rã phóng xạ tạo ra đồng vị thuộc các họ urani, actino-urani và thori, trong tự nhiên còn diễn ra nhiều quá trình hạt nhân dẫn đến sự hình thành các đồng vị phóng xạ. Hành tinh của chúng ta, các thiên thể khác cùng với không gian vũ trụ có thể xem là một phòng thí nghiệm đặc biệt, ở đó luôn diễn ra vô số các phản ứng hạt nhân với sự tạo thành nhiều đồng vị phóng xạ.

Các tia vũ trụ tác động lên không khí (hỗn hợp nitơ và oxi) có thể kích hoạt hạt nhân nguyên tử của chúng mà kết quả là xuất hiện các nơtron nhanh. Neutron bắn phá các hạt nhân nitơ tạo thành đồng vị 14C do phản ứng 147N(n,p)146C. Quá trình ấy tạo ra một lượng lớn 14C trong khí quyển nằm dưới dạng phân tử carbon dioxide (CO2) có thời gian bán huỷ là 5760 năm. Trong nhiều thế kỷ, cường độ của các tia vũ trụ hiển nhiên không hề thay đổi. Cacbon dioxide liên tục được tạo thành với tốc độ không đổi trong khí quyển. Sự phân rã 14C trong CO2 cũng diễn ra với tốc độ không đổi. Kết quả là CO2 trong khí quyển chứa một tỷ lệ bất biến CO2 phóng xạ. CO2 này được cây cối hấp thụ khi quang hợp làm cho hàm lượng cacbon phóng xạ trong động thực cũng không đổi.

==Tài liệu tham khảo==

* Đỗ Quý Sơn, Huỳnh Văn Trung, Cơ sở Hóa học phóng xạ, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2008

* K.H. Lieser, Nuclear and Radiochemistry Fundamentals and applications, WILEY-VCH, Weihem, 2001

@@ Dòng 1: / Dòng 1: @@
-==Định nghĩa==
+Một nguyên tố được gọi là nguyên tố phóng xạ nếu tất cả các đồng vị của nó đều là đồng vị phóng xạ, không có đồng vị nào là bền. '''Nguyên tố phóng xạ tự nhiên''' là nguyên tố phóng xạ có trong tự nhiên với nồng độ đáng kể.
-NTPXTN được tìm thấy đầu tiên được liệt kê trong bảng 1.
+Những nguyên tố phóng xạ tự nhiên được tìm thấy đầu tiên được liệt kê trong bảng dưới.
 {| class="wikitable" style="margin-left: auto; margin-right: auto; border: none;"
@@ Dòng 125: / Dòng 124: @@
 |}
-==Nguồn gốc và phân bố NTPXTN==
+==Nguồn gốc và phân bố==
-Dễ dàng thấy rằng phần lớn các nguyên tố phóng xạ tự nhiên là các nguyên tố nặng, phân bố rộng rãi trong thạch quyển, quan trọng nhất là quặng urani, quặng thori, bao gồm cả các sản phẩm phân rã của urani và thori, các mỏ muối kali. (Bảng 3.)
+Dễ dàng thấy rằng phần lớn các nguyên tố phóng xạ tự nhiên là các nguyên tố nặng, phân bố rộng rãi trong thạch quyển, quan trọng nhất là quặng urani, quặng thori, bao gồm cả các sản phẩm phân rã của urani và thori, các mỏ muối kali.
 {| class="wikitable" style="margin-left: auto; margin-right: auto; border: none;"

@@ Dòng 82: / Dòng 82: @@
 | <sup>228</sup>Ra (MsTh1=Mesothori 1) || 5,75 (năm) ||&beta;<sup>-</sup>, &gamma;, e<sup>-</sup> || || style="border-style: none solid none solid;" | Họ thori
 |-
-| <sup>224</sup>Ra (ThX=Thori X) || 3,66 (ngày) || &alpha;, &gamma; || || style="border-style: none solid none solid;" |
+| <sup>224</sup>Ra (ThX=Thori X) || 3,66 (ngày) || &alpha;, &gamma; || || style="border-style: none solid solid solid;" |
 |-
-| <sup>204</sup>Pb || 1,4.10<sup>17</sup> (năm) || &alpha; || 1,4 || style="border-style: none solid solid solid;" |
+| <sup>204</sup>Pb || 1,4.10<sup>17</sup> (năm) || &alpha; || 1,4 ||
 |-
 | <sup>190</sup>Pt || 6,1.10<sup>11</sup> (năm) || &alpha; || 0,0127 ||

@@ Dòng 171: / Dòng 171: @@
 Ngoài các quá trình phân rã phóng xạ tạo ra đồng vị thuộc các họ urani, actino-urani và thori, trong tự nhiên còn diễn ra nhiều quá trình hạt nhân dẫn đến sự hình thành các đồng vị phóng xạ. Hành tinh của chúng ta, các thiên thể khác cùng với không gian vũ trụ có thể xem là một phòng thí nghiệm đặc biệt, ở đó luôn diễn ra vô số các phản ứng hạt nhân với sự tạo thành nhiều đồng vị phóng xạ.
-Các tia vũ trụ tác động lên không khí (hỗn hợp nitơ và oxi) có thể kích hoạt hạt nhân nguyên tử của chúng mà kết quả là xuất hiện các nơtron nhanh. Neutron bắn phá các hạt nhân nitơ tạo thành đồng vị <sup>14</sup>C do phản ứng <sup>14</sup><sub>7</sub>N(n,p)<sup>14</sup><sub>6</sub>C. Quá trình ấy tạo ra một lượng lớn <sup>14</sup>C trong khí quyển nằm dưới dạng phân tử carbon dioxide (CO<sub>2</sub>) có thời gian bán huỷ là 5760 năm. Trong nhiều thế kỷ, cường độ của các tia vũ trụ hiển nhiên không hề thay đổi. Cacbon dioxide liên tục được tạo thành với tốc độ không đổi trong khí quyển. Sự phân rã <sup>14</sup>C trong CO<sub>2</sub> cũng diễn ra với tốc độ không đổi. Kết quả là CO<sup>2</sup> trong khí quyển chứa một tỷ lệ bất biến CO<sub>2</sub> phóng xạ. CO<sub>2</sub> này được cây cối hấp thụ khi quang hợp làm cho hàm lượng cacbon phóng xạ trong động thực cũng không đổi.
+Các tia vũ trụ tác động lên không khí (hỗn hợp nitơ và oxi) có thể kích hoạt hạt nhân nguyên tử của chúng mà kết quả là xuất hiện các nơtron nhanh. Neutron bắn phá các hạt nhân nitơ tạo thành đồng vị <sup>14</sup>C do phản ứng <sup>14</sup><sub>7</sub>N(n,p)<sup>14</sup><sub>6</sub>C. Quá trình ấy tạo ra một lượng lớn <sup>14</sup>C trong khí quyển nằm dưới dạng phân tử carbon dioxide (CO<sub>2</sub>) có thời gian bán huỷ là 5760 năm. Trong nhiều thế kỷ, cường độ của các tia vũ trụ hiển nhiên không hề thay đổi. Cacbon dioxide liên tục được tạo thành với tốc độ không đổi trong khí quyển. Sự phân rã <sup>14</sup>C trong CO<sub>2</sub> cũng diễn ra với tốc độ không đổi. Kết quả là CO<sub>2</sub> trong khí quyển chứa một tỷ lệ bất biến CO<sub>2</sub> phóng xạ. CO<sub>2</sub> này được cây cối hấp thụ khi quang hợp làm cho hàm lượng cacbon phóng xạ trong động thực cũng không đổi.
 ==Tài liệu tham khảo==

@@ Dòng 4: / Dòng 4: @@
 NTPXTN được tìm thấy đầu tiên được liệt kê trong bảng 1.
-{| class="wikitable"
+{| class="wikitable" style="margin-left: auto; margin-right: auto; border: none;"
 |+ Bảng 1. Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên
 |-
-! Điện tích hạt nhân Z !! Tên và ký hiệu hoá học !! Đồng vị sống dài nhất !! Người và năm phát minh !! Đặc điểm quan trọng
+! style="width: 3em; margin-left: auto; margin-right: auto;" | Điện tích hạt nhân Z !! style="width: 10em;" | Tên và ký hiệu hoá học !! style="width: 15em;" | Đồng vị sống dài nhất !! style="width: 10em;" | Người và năm phát minh !! style="width: 15em;" | Đặc điểm quan trọng
 |-
-| 84 || Poloni (Po) || 209Po (102 năm) || 1898 P.& M. Curie || Về mặt hoá học giống tellur
+| 84 || Poloni (Po) || <sup>209</sup>Po (102 năm) || 1898 P.& M. Curie || Về mặt hoá học giống tellur
 |-
-| Example || Example || Example || Example || Example
+| 85 || Astati (At) || <sup>210</sup>At (8,1 h) || 1940 Corson, McKenzie & Segrè || Thuộc nhóm halogen, ở dạng đơn chất dễ bay hơi
 |}
 Các nguyên tố urani và thori đã được các nhà hóa học biết từ lâu trước khi phát hiện ra hiện tượng phóng xạ. Chúng có mặt trong nhiều loại quặng, đất đá, nước sông biển, không khí và trong cơ thể động thực vật. Một số đồng vị của urani và thori có thời gian bán hủy dài đến mức là chúng đã có mặt trong vỏ trái đất từ khi quả đất hình thành cho đến tận bây giờ.

@@ Dòng 2: / Dòng 2: @@
 Một nguyên tố được gọi là nguyên tố phóng xạ nếu tất cả các đồng vị của nó đều là đồng vị phóng xạ, không có đồng vị nào là bền. Những nguyên tố phóng xạ có trong tự nhiên với nồng độ đáng kể gọi là '''nguyên tố phóng xạ tự nhiên''' (NTPXTN).
-NTPXTN được tìm thấy đầu tiên được liệt kê trong b.
+NTPXTN được tìm thấy đầu tiên được liệt kê trong bảng 1.
 Astati