Phóng xạ

Phóng xạ là hiện tượng một số hạt nhân nguyên tử không bền tự biến đổi và phát ra các bức xạ hạt nhân (thường được gọi là các tia phóng xạ). Các nguyên tử có tính phóng xạ gọi là các đồng vị phóng xạ, còn các nguyên tử không phóng xạ gọi là các đồng vị bền. Các nguyên tố hóa học chỉ gồm các đồng vị phóng xạ (không có đồng vị bền) gọi là nguyên tố phóng xạ.Các tia phóng xạ có từ tự nhiên có thể bị chặn bởi các tầng khí quyển của Trái Đất.

Tia phóng xạ có thể là chùm các hạt mang điện dương như hạt anpha, hạt proton; mang điện âm như chùm electron (phóng xạ beta); không mang điện như hạt nơtron, tia gamma (có bản chất giống như ánh sáng nhưng năng lượng lớn hơn nhiều). Sự tự biến đổi như vậy của hạt nhân nguyên tử, thường được gọi là sự phân rã phóng xạ hay phân rã hạt nhân.

Tự phân hạch là quá trình hạt nhân của các nguyên tử phóng xạ có số khối lớn. Ví dụ urani tự vỡ ra thành các mảnh hạt nhân kèm theo sự thoát ra neutron và một số hạt cơ bản khác, cũng là một dạng của sự phân rã hạt nhân.

Trong tự phân hạch và phân rã hạt nhân đều có sự hụt khối lượng, tức là tổng khối lượng của các hạt tạo thành nhỏ hơn khối lượng hạt nhân ban đầu. Khối lượng bị hao hụt này chuyển hóa thành năng lượng khổng lồ được tính theo công thức nổi tiếng của Albert Einstein E=mc² trong đó E là năng lượng thoát ra khi phân rã hạt nhân, m là độ hụt khối và c=298 000 000 m/svận tốc ánh sáng trong chân không.

Pierre and Marie Curie
Pierre và Marie Curie trong phòng thí nghiệm Paris của họ, trước năm 1907

Sự phóng xạ tự nhiên

Năm 1896, nhà vật lý người Pháp Henri Becquerel và sau đó là ông bà Pierre CurieMarie Curie phát hiện ra rằng các hợp chất của urani có khả năng tự phát ra những tia không nhìn thấy được, có thể xuyên qua những vật mà tia sáng thường không đi qua được gọi là các tia phóng xạ. Dưới tác dụng của điện trường tia phóng xạ bị tách làm 3 tia:

  • Tia anpha lệch về phía cực âm của điện trường, gồm các hạt anpha mang điện tích dương (gấp 2 lần điện tích của proton), có khối lượng bằng khối lượng của nguyên tử heli.
  • Tia beta lệch về phía cực dương của điện trường gồm các hạt electron.
  • Tia gamma không lệch về cực nào của điện trường, có bản chất như tia sáng.

Những nghiên cứu về bản chất của các hiện tượng phóng xạ chứng tỏ rằng hạt nhân của các nguyên tử phóng xạ không bền, tự phân hủy và phóng ra các hạt vật chất khác nhau như hạt anpha, beta kèm theo bức xạ điện từ như tia gamma. Đồng thời với hiện tượng phóng xạ tự nhiên, người ta cũng phát hiện một số loại nguyên tử của một số nguyên tố nhân tạo cũng có khả năng phóng xạ.

Xem thêm

Bức xạ ion hóa

Phóng xạ ion hóa là kiểu phóng xạ bao gồm các hạt mang đủ động năng riêng để giải phóng electron từ một nguyên tử hoặc phân tử, để ion hóa nó. Phóng xạ ion hóa được tạo ra trong các phản ứng hạt nhân, hoặc bằng phương pháp tự nhiên hay nhân tạo, ở nhiệt độ rất cao (như thải plasma hoặc vành nhật hoa của Mặt Trời), qua việc sản sinh ra các hạt năng lượng rất cao trong các máy gia tốc hạt, hoặc do sự gia tốc của các hạt tích điện bằng các trường điện từ bởi các quá trình tự nhiên, từ sét đến các vụ nổ siêu tân tinh.

Danh sách người đoạt giải Nobel Hóa học

Giải Nobel hóa học (Tiếng Thụy Điển: Nobelpriset i kemi) là một giải thưởng thường niên của Viện Caroline (Karolinska Institutet). Đây là một trong năm giải Nobel do Alfred Nobel thành lập vào năm 1895 trao cho các lĩnh vực Vật lý, Văn học, Hòa bình, cùng Sinh lý học và Y khoa từ năm 1901. Theo lời của Nobel trong di chúc, Giải Nobel Hóa học do Quỹ Nobel quản lý và được trao bởi ủy ban gồm năm thành viên được lựa chọn từ Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển . Người nhận giải Nobel Hóa học đầu tiên là nhà khoa học người Hà Lan Jacobus Henricus van 't Hoff với công trình khám phá ra các định luật về động lực học hóa học và áp suất thẩm thấu trong các dung dịch . Mỗi nhà khoa học nhận được một huy chương, bằng chứng nhận và cùng với phần thưởng tài chính, số tiền thưởng hàng năm có thay đổi theo thời gian . Như năm 1901, Jacobus Henricus van 't Hoff nhận được phần thưởng trị giá 150.782 SEK, tính ra tương đương với 7.731.004 SEK với tỷ giá vào thời điểm tháng 12 năm 2008. Kể từ năm 2001, giải thưởng tài chính hàng năm là 10.000.000 SEK. Lễ trao giải thưởng diễn ra hàng năm ở Stockholm vào ngày 10 tháng 12, đúng vào ngày mất của Nobel .

Từ năm 1901 tới năm 2017, Ủy ban Nobel đã trao tặng 108 giải Nobel Hóa học cho 178 nhà khoa học trên khắp thế giới, trong đó chỉ có bốn người là phụ nữ, đó là: Marie Curie (1911), Irène Joliot-Curie (1935), Dorothy Hodgkin (1964) và Ada Yonath (2009) . Trong năm 2017, giải Nobel Hóa học được trao cho ba nhà khoa học: Jacques Dubochet, Joachim Frank và Richard Henderson cho nghiên cứu phát triển hiển vi điện tử lạnh giúp xác định cấu trúc với độ phân giải các phân tử sinh học trong dung dịch. Ba nhà khoa học nhận một giải thưởng trị giá 9.000.000 SEK, tương đương với 1 triệu € hay 1,1 triệu USD. Marie Curie và Dorothy Crowfoot Hodgkin là hai nhà nữ khoa học đã nhận giải Nobel Hóa học độc lập, không phải chia sẻ với ai. Trong số những nhà khoa học đoạt giải, 25 người có công trình nghiên cứu về hóa hữu cơ là lĩnh vực có nhiều giải Nobel hóa học nhất . Xét về tuổi tác, người đoạt giải Nobel Hóa học trẻ nhất là Koichi Tanaka vào năm 2002 khi 43 tuổi. Người đoạt giải Nobel lớn tuổi nhất là Charles J. Perdersen vào năm 1987 khi ông đã sang tuổi 83 . Nhà Curie có lẽ cũng là gia đình nhận giải Nobel nhiều nhất. Hai vợ chồng Marie Curie và Pierre Curie đã được trao giải Nobel Vật lý vào năm 1903. Marie Curie nhận giải Nobel Hóa học vào năm 1911. Con gái của họ là Irene Joliot-Curie được trao giải Nobel Hóa học vào năm 1935, cùng với chồng Frederic Joliot. Ngoài ra còn có Linus Carl Pauling được trao giải Nobel 2 lần trong hai lĩnh vực hóa học và hòa bình . Có 8 năm giải thưởng không được tổ chức: 1916, 1917, 1919, 1924, 1933, 1940, 1941, 1942. Có thể không trao giải do ảnh hưởng của thế chiến I và thế chiến II.

Dự án Manhattan

Dự án Manhattan là một dự án nghiên cứu và phát triển đã chế tạo ra những quả bom nguyên tử đầu tiên trong Thế chiến II, chủ yếu do Hoa Kỳ thực hiện với sự giúp đỡ của Anh và Canada. Từ năm 1942 tới năm 1946, một lực lượng thuộc Công binh Lục quân Hoa Kỳ dưới quyền Thiếu tướng Leslie Groves tham gia vào dự án được tổ chức thành Khu vực Manhattan; tên "Manhattan" dần trở thành mật danh chính thức thay cho Phát triển Vật liệu Thay thế để chỉ toàn bộ dự án. Dự án cũng từng bước thu nhận một dự án nhỏ hơn, sớm hơn của người Anh mang tên Tube Alloys. Dự án Manhattan khởi đầu khá khiêm tốn vào năm 1939, nhưng lớn lên tới mức sử dụng nhân lực hơn 130 nghìn người và tiêu tốn gần 2 tỉ USD (tương đương 22 tỷ USD năm 2018). Trên 90% chi phí là nhằm để xây dựng các nhà máy và sản xuất vật liệu phân hạch, chỉ có gần 10% là dành cho phát triển và chế tạo vũ khí. Việc nghiên cứu và chế tạo diễn ra tại hơn 30 vị trí trên khắp Hoa Kỳ, Anh và Canada.

Hai loại vũ khí nguyên tử được phát triển trong thời chiến. Một loại vũ khí phân hạch kiểu súng tương đối đơn giản được chế tạo sử dụng urani-235, một đồng vị chiếm khoảng 0,7% urani tự nhiên. Vì nó giống hệt về mặt hóa học và có khối lượng xấp xỉ bằng đồng vị phổ biến urani-238, rất khó để có thể phân tách chúng. Người ta đã sử dụng ba phương pháp sử dụng để làm giàu urani: khuếch tán điện từ, khuếch tán khí và khuếch tán nhiệt. Hầu hết công trình này được tiến hành ở Oak Ridge, Tennessee. Song song với nghiên cứu sản xuất urani là một nỗ lực chế tạo plutoni tiến hành tại Oak Ridge và Handford, Washington. Trong các lò phản ứng, urani hấp thu bức xạ và biến đổi thành plutoni. Plutoni sau đó được phân tách hóa học khỏi urani. Thiết kế kiểu súng tỏ ra không thực tiễn để sử dụng với plutoni nên một vũ khí nổ sập được phát triển trong một nỗ lực thiết kế và xây dựng phối hợp chặt chẽ tại phòng thí nghiệm nghiên cứu và thiết kế chính của dự án ở Los Alamos, Mexico.

Dự án cũng liên quan tới việc thu thập tin tình báo về Dự án năng lượng hạt nhân Đức. Thông qua Chiến dịch Alsos, các thành viên của dự án Manhattan hoạt động ở châu Âu, đôi khi trong lãnh thổ kẻ thù, để thu thập các vật liệu và tài liệu hạt nhân và chiêu mộ các nhà khoa học Đức.

Thiết bị hạt nhân đầu tiên được kích hoạt là một quả bom nổ sập trong Vụ thử Trinity, thực hiện ở Bãi thử vũ khí Alamogordo ở New Mexico ngày 16 tháng 7 năm 1945. Little Boy, một vũ khí dạng súng, và Fat Man dạng nổ sập lần lượt được sử dụng trong các vụ ném bom nguyên tử xuống Hiroshima và Nagasaki. Trong những năm đầu hậu chiến, Dự án Manhattan tiến hành các vụ thử vũ khí ở Đảo san hô vòng Bikini như một phần của Chiến dịch Crossroads, phát triển các vũ khí mới, khuyến khích sự hình thành mạng lưới các phòng thí nghiệm quốc gia Hoa Kỳ, hỗ trợ các nghiên cứu y tế trong khoa chiếu xạ và thành lập hải quân hạt nhân. Dự án duy trì sự kiểm soát đối với việc nghiên cứu và chế tạo vũ khí hạt nhân cho tới khi Ủy ban Năng lượng Hạt nhân Hoa Kỳ được thành lập tháng 1 năm 1947.

Dù được tiến hành dưới vỏ bọc an ninh chắc chắn, nhưng các điệp viên nguyên tử Liên Xô vẫn thâm nhập thành công vào chương trình.

Europa (vệ tinh)

Europa (phiên âm /jʊˈroʊpə/ yew-ROE-pə) là vệ tinh thứ sáu, tính theo quỹ đạo từ trong ra ngoài, của Sao Mộc. Europa được Galileo Galilei và Simon Marius phát hiện năm 1610. Hai nhà khoa học này có thể đã phát hiện ra vệ tinh này đồng thời và độc lập nhau. Trong số 4 vệ tinh lớn của Sao Mộc được phát hiện trong năm 1610, Europa là vệ tinh nhỏ nhất.

Europa có đường kính 3.100 km, nhỏ hơn Mặt Trăng một chút. Trong Hệ Mặt Trời, Europa là vệ tinh lớn thứ 6 và là vệ tinh nhỏ nhất trong nhóm Galileo, sau 3 vệ tinh lớn hơn của Sao Mộc, Titan của Sao Thổ và Mặt Trăng của Trái Đất. Mặc dù vậy, Europa vẫn có khối lượng lớn hơn tổng cộng những vệ tinh nhỏ hơn trong hệ Mặt trời cộng lại. Cấu tạo của Europa chủ yếu là đá silicate và có thể có lõi bằng sắt. Bề mặt của Europa được tạo thành từ những kiến tạo địa chất gần đây, có nhiều vết nứt và vỉa đá. Europa có rất ít hố thiên thạch. Bề mặt trẻ và rất mịn của Europa khiến các nhà khoa học tin rằng bên dưới lớp ngoài cùng là một lớp nước. Và rất có thể trong đại dương ngầm này đang ẩn giấu sự sống ngoài Trái Đất mà chúng ta đang tìm kiếm. Nhiệt năng sản sinh ra do ma sát giữa các lớp vật chất của Europa dưới tác động của Sao Mộc đủ để giữ cho đại dương này luôn đủ ấm để không bị đóng băng và duy trì những hoạt động địa chất ở lớp vỏ ngoài của nó.Con người mới chỉ tiếp cận được Europa bằng những tàu vũ trụ bay ngang qua bề mặt vệ tinh này. Mặc dù vậy, những đặc điểm rất đáng chú ý của Europa khiến nó trở thành một trong những thiên thể có khả năng tồn tại sự sống cao nhất trong hệ Mặt Trời. Rất nhiều dự án tham vọng coi Europa là điểm đến cho công cuộc nghiên cứu vũ trụ của con người. Trong số đó có thể kể đến dự án tàu thám hiểm Galileo, đã cung cấp rất nhiều dữ liệu về bề mặt Europa, và dự án Jupiter Icy Moons Orbiter – nay đã bị dừng lại – nhằm nghiên cứu Europa, Ganymede và Callisto. Hiện tại rất nhiều dự án thám hiểm vệ tinh đang được đề nghị cấp vốn nghiên cứu. Trong tương lai không xa, Europa sẽ là điểm đến cho những dự án vũ trụ mới của con người.

Franxi

Franxi, trước đây còn gọi là eka-xêzi hay actini K, là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu Fr và số nguyên tử bằng 87. Nó có độ âm điện thấp nhất trong số các nguyên tố đã biết và là nguyên tố có độ phổ biến trong tự nhiên thấp thứ hai, chỉ sau astatin. Là kim loại kiềm có tính phóng xạ cao, franxi phân rã thành astatin, radi và radon, và có một điện tử hóa trị.

Nghiên cứu một khối lượng lớn franxi chưa bao giờ được thực hiện. Do sự xuất hiện những thuộc tính tương tự các nguyên tố khác cùng nhóm trong bảng tuần hoàn, franxi được cho là một kim loại có tính phản chiếu cao, nếu thu thập được một lượng đủ nhiều có thể xác định được nguyên tố tồn tại dạng chất rắn hay chất lỏng. Nhưng để làm được điều đó là không thể, vì nhiệt lượng cực lớn tỏa ra từ phân rã (chu kỳ bán rã của đồng vị tồn tại lâu nhất của franxi chỉ là 22 phút) ngay lập tức sẽ làm bay hơi bất kỳ khối lượng đủ lớn nào của nguyên tố này.

Marguerite Perey phát hiện ra franxi năm 1939. Nó là nguyên tố cuối cùng được phát hiện trong tự nhiên chứ không phải bằng phương pháp tổng hợp. Ngoài phạm vi phòng thí nghiệm, franxi là cực hiếm, với khối lượng được tìm thấy ở dạng dấu vết trong quặng urani và thori, trong đó đồng vị Fr223 liên tục được tạo ra và liên tục bị phân rã. Người ta ước tính có khoảng 1 aoxơ (28,35 g) đồng vị này của franxi tồn tại ở bất kỳ thời điểm nào trong lớp vỏ Trái Đất; các đồng vị còn lại (trừ franxi-221) hoàn toàn được tạo ra bằng tổng hợp. Một lượng lớn nhất franxi được tạo ra trong phòng thí nghiệm là hơn 300.000 nguyên tử. Tên Franxi của nguyên tố này bắt nguồn từ tên gọi nước Pháp (Fr).

Hạt nhân phóng xạ

Một hạt nhân phóng xạ (hạt nhân phóng xạ, đồng vị phóng xạ hoặc đồng vị phóng xạ) là một nguyên tử có năng lượng hạt nhân dư thừa, làm cho nó không ổn định. Năng lượng dư thừa này có thể được sử dụng theo một trong ba cách: phát ra từ hạt nhân dưới dạng bức xạ gamma; chuyển đến một trong số các electron của nó để giải phóng nó dưới dạng electron chuyển đổi; hoặc được sử dụng để tạo và phát ra một hạt mới (hạt alpha hoặc hạt beta) từ hạt nhân. Trong các quá trình đó, hạt nhân phóng xạ được cho là trải qua quá trình phân rã phóng xạ. [1]Những phát thải này được coi là bức xạ ion hóa vì chúng đủ mạnh để giải phóng một electron khỏi một nguyên tử khác. Sự phân rã phóng xạ có thể tạo ra một hạt nhân ổn định hoặc đôi khi sẽ tạo ra một hạt nhân phóng xạ không ổn định mới có thể trải qua quá trình phân rã hơn nữa. Phân rã phóng xạ là một quá trình ngẫu nhiên ở cấp độ của các nguyên tử đơn lẻ: không thể dự đoán khi nào một nguyên tử cụ thể sẽ phân rã. [2] [3] [4] [5] Tuy nhiên, đối với tập hợp các nguyên tử của một nguyên tố, tốc độ phân rã và do đó chu kỳ bán rã (t 1/2) cho tập hợp đó có thể được tính từ hằng số phân rã đo được của chúng. Phạm vi chu kỳ bán rã của các nguyên tử phóng xạ không có giới hạn đã biết và kéo dài phạm vi thời gian trên 55 bậc độ lớn.

Các hạt nhân phóng xạ xảy ra tự nhiên hoặc được sản xuất nhân tạo trong các lò phản ứng hạt nhân, cyclotron, máy gia tốc hạt hoặc máy phát hạt nhân phóng xạ. Có khoảng 730 hạt nhân phóng xạ có thời gian bán hủy dài hơn 60 phút (xem danh sách các hạt nhân). Ba mươi hai trong số đó là các hạt nhân phóng xạ nguyên thủy được tạo ra trước khi trái đất được hình thành. Ít nhất 60 hạt nhân phóng xạ khác có thể được phát hiện trong tự nhiên, là con gái của hạt nhân phóng xạ nguyên thủy hoặc là hạt nhân phóng xạ được tạo ra thông qua sản xuất tự nhiên trên Trái đất bằng bức xạ vũ trụ. Hơn 2400 hạt nhân phóng xạ có thời gian bán hủy dưới 60 phút. Hầu hết trong số đó chỉ được sản xuất một cách giả tạo, và có thời gian bán hủy rất ngắn. Để so sánh, có khoảng 252các hạt nhân ổn định. (Về lý thuyết, chỉ có 146 trong số đó là ổn định, và 106 khác được cho là phân hủy (phân rã alpha hoặc phân rã beta hoặc phân rã beta đôi hoặc chụp điện tử hoặc chụp điện tử kép))

Tất cả các nguyên tố hóa học có thể tồn tại dưới dạng các hạt nhân phóng xạ. Ngay cả nguyên tố nhẹ nhất, hydro, cũng có một hạt nhân phóng xạ nổi tiếng, triti. Các nguyên tố nặng hơn chì, và các nguyên tố tecneti và promethium, chỉ tồn tại dưới dạng các hạt nhân phóng xạ. (Về lý thuyết, các nguyên tố nặng hơn so với dysprosium chỉ tồn tại dưới dạng hạt nhân phóng xạ, nhưng thời gian bán hủy cho một số nguyên tố như vậy (ví dụ như vàng và bạch kim) quá dài để tìm thấy)

Phơi nhiễm ngoài ý muốn với các hạt nhân phóng xạ thường có tác động có hại đối với các sinh vật sống bao gồm cả con người, mặc dù mức độ phơi nhiễm thấp xảy ra tự nhiên mà không gây hại. Mức độ gây hại sẽ phụ thuộc vào tính chất và mức độ của bức xạ được tạo ra, mức độ và tính chất tiếp xúc (tiếp xúc gần, hít hoặc nuốt) và đặc tính sinh hóa của nguyên tố; với nguy cơ ung thư tăng lên, hậu quả thông thường nhất. Tuy nhiên, các hạt nhân phóng xạ có đặc tính phù hợp được sử dụng trong y học hạt nhân cho cả chẩn đoán và điều trị. Một chất đánh dấu hình ảnh được làm bằng các hạt nhân phóng xạ được gọi là chất đánh dấu phóng xạ. Một loại dược phẩm được sản xuất với các hạt nhân phóng xạ được gọi là dược phẩm phóng xạ.

Kẽm

Kẽm là một nguyên tố kim loại chuyển tiếp, ký hiệu là Zn và có số nguyên tử là 30. Nó là nguyên tố đầu tiên trong nhóm 12 của bảng tuần hoàn các nguyên tố. Kẽm, trên một số phương diện, có tính chất hóa học giống với magiê, vì ion của chúng có bán kính giống nhau và có số ôxy hoá duy nhất ở điều kiện bình thường là +2. Kẽm là nguyên tố phổ biến thứ 24 trong lớp vỏ Trái Đất và có 5 đồng vị bền. Quặng kẽm phổ biến nhất là quặng sphalerit, một loại kẽm sulfua. Những mỏ khai thác lớn nhất nằm ở Úc, Canada và Hoa Kỳ. Công nghệ sản xuất kẽm bao gồm tuyển nổi quặng, thiêu kết, và cuối cùng là chiết tách bằng dòng điện.

Đồng thau là một hợp kim của đồng và kẽm đã bắt đầu được sử dụng muộn nhất từ thế kỷ X TCN tại Judea và thế kỷ VII TCN tại Hy Lạp cổ đại. Mãi cho đến thế kỷ XII thì kẽm nguyên chất mới được sản xuất quy mô lớn ở Ấn Độ, và đến cuối thế kỷ XVI thì người châu Âu mới biết đến kẽm kim loại. Các mỏ ở Rajasthan được khai thác từ thế kỷ VI TCN. Cho đến nay, bằng chứng cổ xưa nhất về kẽm tinh khiết là từ Zawar ở Rajasthan vào khoảng thế kỷ IX, người ta dùng phương pháp chưng cất để tạo ra kẽm nguyên chất. Các nhà giả kim thuật đốt kẽm trong không khí để tạo thành một chất mà họ gọi là "len của nhà triết học" hay "tuyết trắng".

Nhà hóa học người Đức Andreas Sigismund Marggraf được công nhận đã tách được kẽm kim loại tinh khiết năm 1746. Luigi Galvani và Alessandro Volta đã phát hiện ra các đặc tính điện hóa học của kẽm vào năm 1800. Ứng dụng chính của kẽm là làm lớp phủ chống ăn mòn trên thép. Các ứng dụng khác như làm pin kẽm, và hợp kim như đồng thau. Nhiều hợp chất kẽm cũng được sử dụng phổ biến như kẽm cacbonat và kẽm gluconat (bổ sung dinh dưỡng), kẽm clorua (chất khử mùi), kẽm pyrithion (dầu gội đầu trị gàu), kẽm sulfua (sơn huỳnh quang), và kẽm methyl hay kẽm diethyl sử dụng trong hóa hữu cơ ở phòng thí nghiệm.

Kẽm là một chất khoáng vi lượng thiết yếu cho sinh vật và sức khỏe con người, đặc biệt trong quá trình phát triển của thai nhi và của trẻ sau khi sinh. Thiếu kẽm ảnh hưởng đến khoảng 2 tỷ người ở các nước đang phát triển và liên quan đến nguyên nhân một số bệnh. Ở trẻ em, thiếu kẽm gây ra chứng chậm phát triển, phát dục trễ, dễ nhiễm trùng và tiêu chảy, các yếu tố này gây thiệt mạng khoảng 800.000 trẻ em trên toàn thế giới mỗi năm. Các enzym liên kết với kẽm trong trung tâm phản ứng có vai trò sinh hóa quan trọng như alcohol dehydrogenase ở người. Ngược lại việc tiêu thụ quá mức kẽm có thể gây ra một số chứng như hôn mê, bất động cơ và thiếu đồng.

Mặt Trăng

Mặt Trăng (tiếng Latin: Luna, ký hiệu: ☾) là vệ tinh tự nhiên duy nhất của Trái Đất và là vệ tinh tự nhiên lớn thứ năm trong Hệ Mặt Trời.

Khoảng cách trung bình tính từ tâm Trái Đất đến Mặt Trăng là 384.403 km, lớn khoảng 30 lần đường kính Trái Đất. Đường kính Mặt Trăng là 3.474 km, bằng 27% đường kính Trái Đất. Khối lượng Mặt Trăng khoảng bằng 2% khối lượng Trái Đất và lực hấp dẫn tại bề mặt Mặt Trăng bằng 17% lực hấp dẫn trên bề mặt Trái Đất. Mặt Trăng quay một vòng quanh Trái Đất với chu kỳ quỹ đạo 27,32 ngày, và các biến đổi định kỳ trong hình học của hệ Trái Đất – Mặt Trăng – Mặt Trời là nguyên nhân gây ra các pha Mặt Trăng, lặp lại sau mỗi chu kỳ giao hội 29,53 ngày.

Mặt Trăng là thiên thể duy nhất ngoài Trái Đất mà con người đã đặt chân tới. Năm 1959 là năm mang tính lịch sử đối với công cuộc khám phá Mặt Trăng, mở đầu bằng chuyến bay của vệ tinh nhân tạo Luna 1 của Liên bang Xô viết đến phạm vi của Mặt Trăng, tiếp đó Luna 2 rơi xuống bề mặt của Mặt Trăng và Luna 3 lần đầu tiên cung cấp ảnh mặt sau của Mặt Trăng. Năm 1966, Luna 9 trở thành tàu vũ trụ đầu tiên hạ cánh thành công và Luna 10 là tàu vũ trụ không người lái đầu tiên bay quanh Mặt Trăng. Hiện nay, các miệng hố đen ở vùng cực Nam của Mặt Trăng là nơi lạnh nhất trong hệ Mặt Trời.Cho đến nay, Chương trình Apollo của Hoa Kỳ đã thực hiện được những cuộc đổ bộ duy nhất của con người xuống Mặt Trăng, tổng cộng gồm 6 lần hạ cánh trong giai đoạn từ 1969 tới 1972. Năm 1969, Neil Armstrong và Buzz Aldrin là những người đầu tiên đặt chân lên Mặt Trăng trong chuyến bay Apollo 11. Việc thám hiểm Mặt Trăng của loài người đã ngừng lại với sự chấm dứt của chương trình Apollo, dù nhiều quốc gia đã thông báo các kế hoạch đưa người hay tàu vũ trụ robot tới Mặt Trăng.

Mặt Trời

Mặt Trời là ngôi sao ở trung tâm Hệ Mặt Trời, chiếm khoảng 99,86% khối lượng của Hệ Mặt Trời. Trái Đất và các thiên thể khác như các hành tinh, tiểu hành tinh, thiên thạch, sao chổi, và bụi quay quanh Mặt Trời. Khoảng cách trung bình giữa Mặt Trời và Trái Đất xấp xỉ 149,6 triệu kilômét (1 Đơn vị thiên văn AU) nên ánh sáng Mặt Trời cần 8 phút 19 giây mới đến được Trái Đất. Trong một năm, khoảng cách này thay đổi từ 147,1 triệu kilômét (0,9833 AU) ở điểm cận nhật (khoảng ngày 3 tháng 1), tới xa nhất là 152,1 triệu kilômét (1,017 AU) ở điểm viễn nhật (khoảng ngày 4 tháng 7). Năng lượng Mặt Trời ở dạng ánh sáng hỗ trợ cho hầu hết sự sống trên Trái Đất thông qua quá trình quang hợp, và điều khiển khí hậu cũng như thời tiết trên Trái Đất. Thành phần của Mặt Trời gồm hydro (khoảng 74% khối lượng, hay 92% thể tích), heli (khoảng 24% khối lượng, 7% thể tích), và một lượng nhỏ các nguyên tố khác, gồm sắt, nickel, oxy, silic, lưu huỳnh, magiê, carbon, neon, canxi, và crom.

Mặt Trời có hạng quang phổ G2V. G2 có nghĩa nó có nhiệt độ bề mặt xấp xỉ 5.778 K (5.505 °C) khiến nó có màu trắng, và thường có màu vàng khi nhìn từ bề mặt Trái Đất bởi sự tán xạ khí quyển. Chính sự tán xạ này của ánh sáng ở giới hạn cuối màu xanh của quang phổ khiến bầu trời có màu xanh. Quang phổ Mặt Trời có chứa các vạch ion hoá và kim loại trung tính cũng như các đường hydro rất yếu. V (số 5 La Mã) trong lớp quang phổ thể hiện rằng Mặt Trời, như hầu hết các ngôi sao khác, là một ngôi sao thuộc dãy chính. Điều này có nghĩa nó tạo ra năng lượng bằng tổng hợp hạt nhân của hạt nhân hydro thành heli. Có hơn 100 triệu ngôi sao lớp G2 trong Ngân Hà của chúng ta. Từng bị coi là một ngôi sao nhỏ và khá tầm thường nhưng thực tế theo hiểu biết hiện tại, Mặt Trời sáng hơn 85% các ngôi sao trong Ngân Hà với đa số là các sao lùn đỏ.Quầng nóng của Mặt Trời liên tục mở rộng trong không gian và tạo ra gió Mặt Trời là các dòng hạt có vận tốc gấp 5 lần âm thanh - mở rộng nhật mãn (Heliopause) tới khoảng cách xấp xỉ 100 AU. Bong bóng trong môi trường liên sao được hình thành bởi gió mặt trời, nhật quyển (heliosphere) là cấu trúc liên tục lớn nhất trong Hệ Mặt Trời.Mặt Trời hiện đang đi xuyên qua đám mây Liên sao Địa phương (Local Interstellar Cloud) trong vùng Bóng Địa phương (Local Bubble) mật độ thấp của khí khuếch tán nhiệt độ cao, ở vành trong của Nhánh Orion của Ngân Hà, giữa nhánh Perseus và nhánh Sagittarius của ngân hà. Trong 50 hệ sao gần nhất bên trong 17 năm ánh sáng từ Trái Đất, Mặt Trời xếp hạng 4 về khối lượng như một ngôi sao cấp bốn (M = +4,83), dù có một số giá trị cấp hơi khác biệt đã được đưa ra, ví dụ 4,85 và 4,81. Mặt Trời quay quanh trung tâm của Ngân Hà ở khoảng cách xấp xỉ 24.000–26.000 năm ánh sáng từ trung tâm Ngân Hà, nói chung di chuyển theo hướng chùm sao Cygnus và hoàn thành một vòng trong khoảng 225–250 triệu năm (một năm ngân hà). Tốc độ trên quỹ đạo của nó được cho khoảng 250 ± 20, km/s nhưng một ước tính mới đưa ra con số 251 km/s.

Bởi Ngân Hà của chúng ta đang di chuyển so với Màn bức xạ vi sóng vũ trụ (CMB) theo hướng chòm sao Hydra với tốc độ 550 km/s, nên tốc độ chuyển động của nó so với CMB là khoảng 370 km/s theo hướng chòm sao Crater hay Leo.

Nguyên tử

Nguyên tử là đơn vị cơ bản của vật chất chứa một hạt nhân ở trung tâm bao quanh bởi đám mây điện tích âm các electron. Hạt nhân nguyên tử là dạng gắn kết hỗn hợp giữa các proton mang điện tích dương và các neutron trung hòa điện (ngoại trừ trường hợp của nguyên tử hiđrô, với hạt nhân ổn định chỉ chứa một proton duy nhất không có neutron). Electron của nguyên tử liên kết với hạt nhân bởi tương tác điện từ và tuân theo các nguyên lý của cơ học lượng tử. Tương tự như vậy, nhóm các nguyên tử liên kết với nhau bởi liên kết hóa học dựa trên cùng một tương tác này, và tạo nên phân tử. Một nguyên tử chứa số hạt electron bằng số hạt proton thì trung hòa về điện tích, trong khi số electron nếu nhiều hoặc ít hơn thì nó mang điện tích âm hoặc dương và gọi là ion. Nguyên tử được phân loại tuân theo số proton và neutron trong hạt nhân của nó: số proton xác định lên nguyên tố hóa học, và số neutron xác định đồng vị của nguyên tố đó.Tên gọi nguyên tử hóa học mà nay gọi đơn giản là "nguyên tử" là những đối tượng rất nhỏ với đường kính chỉ khoảng vài phần mười nano mét và có khối lượng rất nhỏ tỷ lệ với thể tích của nguyên tử. Chúng ta có thể quan sát nguyên tử đơn lẻ bằng các thiết bị như kính hiển vi quét chui hầm. Trên 99,94% khối lượng nguyên tử tập trung tại hạt nhân, với tổng khối lượng proton xấp xỉ bằng tổng khối lượng neutron. Mỗi nguyên tố có ít nhất một đồng vị với hạt nhân không ổn định có thể trải qua quá trình phân rã phóng xạ. Quá trình này dẫn đến biến đổi hạt nhân làm thay đổi số proton hoặc neutron trong hạt nhân nguyên tử. Electron liên kết trong nguyên tử có những mức năng lượng ổn định rời rạc, hay obitan, và chúng có thể chuyển dịch giữa 2 mức năng lượng bằng hấp thụ hay phát ra photon có năng lượng đúng bằng hiệu giữa 2 mức năng lượng này. Các electron có vai trò xác định lên tính chất hóa học của một nguyên tố, và ảnh hưởng mạnh tới tính chất từ tính của nguyên tử cũng như vật liệu. Những nguyên lý của cơ học lượng tử đã mô tả thành công các tính chất quan sát thấy của nguyên tử và là nền tảng cho lý thuyết nguyên tử và hạt hạ nguyên tử (hạt quark, proton, neutron...).

Năng lượng phân rã

Năng lượng phân rã là năng lượng được giải phóng từ sự phân rã phóng xạ. Phân rã phóng xạ là một quá trình mà một hạt nhân nguyên tử không bền mất năng lượng bằng cách phát ra các hạt ion hóa và phát xạ. Sự phân rã này, hoặc việc mất năng lượng này, làm cho một nguyên tử theo kiểu này hay còn gọi là hạt nhân mẹ biến đổi thành một nguyên tử theo kiểu khác hay còn gọi là hạt nhân con.

Poloni

Poloni (tên La tinh: Polonium) là một nguyên tố hóa học có ký hiệu Po và số nguyên tử 84; đây là một nguyên tố kim loại phóng xạ cao. Polonium là kim loại có màu trắng bạc, về tính chất lý học giống với chì và bitmut. Poloni không có đồng vị bền mà có ít nhất 25 đồng vị phóng xạ đã biết.

Sản phẩm phân rã

Trong vật lý hạt nhân, sản phẩm phân rã là các hạt nuclide sót lại từ quá trình phóng xạ. Thông thường phân rã phóng xã xảy ra theo chuỗi gồm nhiều bước nhỏ. Ví dụ, 238U phân rã thành 234Th, rồi 234Th lại phân rã tiếp thành 234mPa và quá trình cứ thế tiếp tục cho đến khi đạt sản phẩm ổn định cuối cùng là 206Pb:

Trong đó:

Sản phẩm phân rã là rất quan trọng trong việc nghiên cứu phóng xạ và quản lý chất thải phóng xạ.

Các nguyên tố phóng xạ có số nguyên tử lớn hơn chì thường cho ra kết quả phóng xạ là các đồng vị của Tali hoặc chì

Thảm họa Chernobyl

Thảm hoạ Chernobyl là một vụ tại nạn hạt nhân xảy ra vào ngày 26 tháng 4 năm 1986 khi nhà máy điện hạt nhân Chernobyl ở Pripyat, Ukraina (khi ấy còn là một phần của Liên bang Xô viết) bị nổ. Đây được coi là vụ tai nạn hạt nhân trầm trọng nhất trong lịch sử năng lượng hạt nhân. Do không có tường chắn, đám mây bụi phóng xạ tung lên từ nhà máy lan rộng ra nhiều vùng phía tây Liên bang Xô viết, Đông và Tây Âu, Scandinavie, Anh quốc, và đông Hoa Kỳ. Nhiều vùng rộng lớn thuộc Ukraina, Belarus và Nga bị ô nhiễm nghiêm trọng, dẫn tới việc phải sơ tán và tái định cư cho hơn 336.000 người. Khoảng 60% đám mây phóng xạ đã rơi xuống Belarus. Theo bản báo cáo năm 2006 của TORCH, một nửa lượng phóng xạ đã rơi xuống bên ngoài lãnh thổ ba nước cộng hoà Xô viết Thảm hoạ này phát ra lượng phóng xạ lớn gấp bốn trăm lần so với quả bom nguyên tử được ném xuống Hiroshima.

Vụ tai nạn làm dấy lên những lo ngại về sự an toàn trong ngành công nghiệp năng lượng hạt nhân Xô viết, làm đình trệ sự phát triển của ngành này trong nhiều năm, đồng thời buộc chính phủ Xô viết phải công bố một số thông tin. Các quốc gia: Nga, Ukraina, Belarus, ngày nay là các quốc gia độc lập, đã phải chịu chi phí cho nhiều chiến dịch khử độc và chăm sóc sức khoẻ cho những người bị ảnh hưởng từ vụ Chernobyl. Rất khó để kiểm kê chính xác số người đã thiệt mạng trong tai nạn này, bởi vì sự che đậy thông tin thời Xô viết gây khó khăn cho việc truy ra những nạn nhân. Danh sách này không đầy đủ, và chính quyền Xô viết sau đó đã cấm các bác sĩ được ghi chữ "phóng xạ" trong giấy chứng tử . Tuy nhiên, đa số những căn bệnh nguy hiểm về lâu dài có thể dự đoán trước như ung thư, trên thực tế vẫn chưa xảy ra, và sẽ rất khó để gắn nó có nguyên nhân trực tiếp với vụ tai nạn. Những ước tính và những con số đưa ra khác nhau rất xa. Một bản báo cáo năm 2005 do Hội nghị Chernobyl, dưới quyền lãnh đạo của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) và Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), đưa ra cho rằng có 56 người chết ngay lập tức; 47 công nhân và 9 trẻ em vì ung thư tuyến giáp, và ước tính rằng có khoảng 9.000 người, trong số gần 6.6 triệu, cuối cùng sẽ chết vì một loại bệnh ung thư nào đó. Riêng tổ chức Hoà bình xanh ước tính tổng số người chết là 93.000, nhưng đã ghi trong bản báo cáo của họ rằng "Những con số được đưa ra gần đây nhất cho thấy rằng chỉ riêng ở Belarus, Nga và Ukraina vụ tai nạn có thể đã dẫn tới cái chết thêm của khoảng 200.000 người trong giai đoạn từ 1990 đến 2004."

Trái Đất

Trái Đất là hành tinh thứ ba,tính theo xa dần mặt trời, đồng thời cũng là hành tinh lớn nhất trong các hành tinh đất đá của hệ Mặt Trời xét về bán kính, khối lượng và mật độ vật chất. Trái Đất còn được biết tên với các tên gọi "hành tinh xanh" hay "Địa Cầu", là nhà của hàng triệu loài sinh vật, trong đó có con người và cho đến nay đây là nơi duy nhất trong vũ trụ được biết đến là có sự sống. Hành tinh này được hình thành cách đây 4,55 tỷ năm và sự sống xuất hiện trên bề mặt của nó khoảng 1 tỷ năm trước. Kể từ đó, sinh quyển, bầu khí quyển của Trái Đất và các điều kiện vô cơ khác đã thay đổi đáng kể, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phổ biến của các vi sinh vật ưa khí cũng như sự hình thành của tầng ôzôn-lớp bảo vệ quan trọng, cùng với từ trường của Trái Đất, đã ngăn chặn các bức xạ có hại và chở che cho sự sống. Các đặc điểm vật lý của Trái Đất cũng như lịch sử địa lý hay quỹ đạo, cho phép sự sống tồn tại trong thời gian qua. Người ta hy vọng rằng Trái Đất chỉ còn có thể hỗ trợ sự sống thêm 1,5 tỷ năm nữa, trước khi kích thước của Mặt Trời tăng lên (Sao khổng lồ đỏ) và tiêu diệt hết sự sống.Bề mặt Trái Đất được chia thành các mảng kiến tạo, chúng di chuyển từ từ trên bề mặt Trái Đất trong hàng triệu năm. Khoảng 71% bề mặt Trái Đất được bao phủ bởi các đại dương nước mặn, phần còn lại là các lục địa và các đảo. Nước là thành phần rất cần thiết cho sự sống và cho đến nay con người vẫn chưa phát hiện thấy sự tồn tại của nó trên bề mặt của bất kì hành tinh nào khác ngoại trừ sao Hỏa là có nước bị đóng băng ở hai cực. Tuy nhiên, các nhà khoa học đã cho rằng có chứng cứ xác định nguồn nước có ở Sao Hỏa trong quá khứ, và có thể tồn tại cho tới ngày nay. Lõi của Trái Đất vẫn hoạt động được bao bọc bởi lớp manti rắn dày, lớp lõi ngoài lỏng tạo ra từ trường và lõi sắt trong rắn. Trái Đất là hành tinh duy nhất trong hệ mặt trời có sự sống.Trái Đất tương tác với các vật thể khác trong không gian bao gồm Mặt Trời và Mặt Trăng.Thời gian để cho Trái Đất di chuyển hết một vòng quanh Mặt Trời bằng 365ngày 6 giờ quãng thời gian nó tự quay một vòng quanh trục của mình. Khoảng thời gian này bằng với một năm thiên văn tức 365 ngày 6 giờ trong dương lịch. Trục tự quay của Trái Đất nghiêng một góc bằng 23,4° so với trục vuông góc với mặt phẳng quỹ đạo, tạo ra sự thay đổi mùa trên bề mặt của Trái Đất trong một năm chí tuyến. Mặt Trăng, vệ tinh tự nhiên duy nhất của Trái Đất, đồng thời cũng là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng thủy triều đại dương, bắt đầu quay quanh Trái Đất từ 4,53 tỷ năm trước, vẫn giữ nguyên góc quay ban đầu theo thời gian nhưng đang chuyển động chậm dần lại. Trong khoảng từ 4,1 đến 3,8 tỷ năm trước, sự va đập của các thiên thạch trong suốt thời kì "Công phá Mạnh muộn" đã tạo ra những sự thay đổi đáng kể trên bề mặt Mặt Trăng.

Cả tài nguyên khoáng sản lẫn các sản phẩm của sinh quyển được sử dụng để cung cấp cho cuộc sống của con người. Dân cư được chia thành hơn 200 quốc gia độc lập, có quan hệ với nhau thông qua các hoạt động ngoại giao, du lịch, thương mại, quân sự. Văn hóa loài người đã phát triển tạo nên nhiều cách nhìn về Trái Đất bao gồm việc nhân cách hóa Trái Đất như một vị thần, niềm tin vào một Trái Đất phẳng hoặc một Trái Đất là trung tâm của cả vũ trụ, và một quan điểm nhìn hiện đại hơn như Trái Đất là một môi trường thống nhất cần có sự định hướng.

Tương lai của Trái Đất

Tương lai của Trái Đất về mặt sinh học và địa chất có thể được ngoại suy dựa trên việc ước lượng những tác động trong dài hạn của một số yếu tố, bao gồm thành phần hóa học của bề mặt Trái Đất, tốc độ nguội đi ở bên trong của nó, những tương tác trọng lực với các vật thể khác trong hệ Mặt Trời, và sự tăng dần lên trong độ sáng của Mặt Trời. Nhân tố bất định trong phép ngoại suy này là ảnh hưởng liên tục của những công nghệ mà loài người phát minh ra, chẳng hạn như kỹ thuật khí hậu, có khả năng gây ra những thay đổi lớn tới Trái Đất. Sự kiện tuyệt chủng Holocen đang diễn ra là hậu quả của công nghệ và những tác động của nó có thể kéo dài tới năm triệu năm. Từ đó, công nghệ có khả năng sẽ dẫn đến sự tuyệt chủng của loài người, để hành tinh quay trở lại nhịp độ tiến hóa chậm hơn chỉ nhờ vào những quá trình tự nhiên diễn ra một cách lâu dài.Giữa những khoảng thời gian dài tới hàng trăm triệu năm, các sự kiện vũ trụ ngẫu nhiên có khả năng đe dọa tới sinh quyển của Trái Đất trên quy mô toàn cầu và thậm chí gây tuyệt chủng hàng loạt. Chúng bao gồm những sự va chạm với sao chổi hoặc tiểu hành tinh có bán kính từ 5–10 km (3,1–6,2 mi) trở lên, và một vụ nổ siêu tân tinh xảy ra trong vòng bán kính 100 năm ánh sáng tính từ Mặt Trời (được gọi là siêu tân tinh gần Trái Đất. Các sự kiện địa chất quy mô lớn khác thì dễ dự đoán hơn. Nếu bỏ qua tác động lâu dài của sự ấm lên toàn cầu, học thuyết Milankovitch dự đoán rằng Trái Đất sẽ tiếp tục trải qua các thời kỳ băng hà ít nhất là cho đến khi kỷ băng hà Đệ tứ kết thúc. Điều này là kết quả của độ lệch tâm quỹ đạo, độ nghiêng trục quay và tiến động của quỹ đạo Trái Đất. Trong chu kỳ biến đổi của các siêu lục địa (chu kì siêu lục địa) đang tiếp diễn, hoạt động kiến tạo mảng có khả năng sẽ tạo nên một siêu lục địa sau 250–350 triệu năm. Trong khoảng 1,5–4,5 tỉ năm tới, độ nghiêng trục quay của Trái Đất có thể sẽ bắt đầu thay đổi một cách hỗn loạn với độ chênh lệch lên tới 90° so với hiện tại.

Trong suốt 4 tỉ năm tới, độ sáng của Mặt Trời sẽ ngày càng tăng lên, làm gia tăng lượng phóng xạ Mặt Trời ảnh hưởng tới Trái Đất. Điều này đẩy nhanh tốc độ phong hóa của các khoáng vật silicat, làm giảm hàm lượng cacbon điôxít trong khí quyển. Trong vòng khoảng 600 triệu năm, hàm lượng CO2 sẽ là không đủ để các thực vật C3 tiếp tục quang hợp. Mặc dù một số các thực vật khác sử dụng phương pháp cố định cacbon C4 vẫn có thể quang hợp với hàm lượng CO2 thấp tới 10 phần triệu, trong dài hạn toàn bộ thực vật vẫn sẽ không thể sống sót. Sự tuyệt chủng của thực vật, thành phần chủ chốt trong chuỗi thức ăn trên Trái Đất, cũng sẽ làm cho hầu hết các loài động vật diệt vong.Trong vòng 1,1 tỉ năm tới, mặt trời sẽ sáng hơn 10% so với hiện tại. Điều này khiến cho hiệu ứng nhà kính trong khí quyển Trái Đất không ngừng gia tăng và các đại dương sẽ dần bay hơi hết. Do đó, hoạt động kiến tạo mảng sẽ dừng lại và chu trình cacbon cũng chấm dứt theo. Kết quả là Trái Đất sẽ mất đi từ trường và từ quyển, làm gia tăng tốc độ mất vật chất trong khí quyển vào không gian. Đến thời điểm đó, hầu hết hoặc tất cả sự sống trên Trái Đất sẽ không còn tồn tại. Kết cục nhiều khả năng xảy ra nhất là Trái Đất sẽ bị Mặt Trời nuối chửng vào khoảng 7,5 tỉ năm tới, khi nó đã trở thành một sao khổng lồ đỏ và nở rộng ra tới quỹ đạo Trái Đất.

Urani

Urani hay uranium là nguyên tố hóa học kim loại màu trắng thuộc nhóm Actini, có số nguyên tử là 92 trong bảng tuần hoàn, được ký hiệu là U. Trong một thời gian dài, urani là nguyên tố cuối cùng của bảng tuần hoàn. Các đồng vị phóng xạ của urani có số neutron từ 144 đến 146 nhưng phổ biến nhất là các đồng vị urani-238, urani-235 và urani-239. Tất cả đồng vị của urani đều không bền và có tính phóng xạ yếu. Urani có khối lượng nguyên tử nặng thứ 2 trong các nguyên tố tự nhiên, xếp sau plutoni-244. Mật độ của urani lớn hơn mật độ của chì khoảng 70%, nhưng không đặc bằng vàng hay wolfram. Urani có mặt trong tự nhiên với nồng độ thấp khoảng vài ppm trong đất, đá và nước, và được sản xuất thương mại từ các khoáng sản chứa urani như uraninit.

Trong tự nhiên, urani được tìm thấy ở dạng urani 238 (99,284%), urani 235 (0,711%), và một lượng rất nhỏ urani 234 (0,0058%). Urani phân rã rất chậm phát ra hạt anpha. Chu kỳ bán rã của urani 238 là khoảng 4,47 tỉ năm và của urani 235 là 704 triệu năm, do đó nó được sử dụng để xác định tuổi của Trái Đất.

Hiện tại, các ứng dụng của urani chỉ dựa trên các tính chất hạt nhân của nó. Urani-235 là đồng vị duy nhất có khả năng phân hạch một cách tự nhiên. Urani 238 có thể phân hạch bằng neutron nhanh, và là vật liệu làm giàu, có nghĩa là nó có thể được chuyển đổi thành plutoni-239, một sản phẩm có thể phân hạch được trong lò phản ứng hạt nhân. Đồng vị có thể phân hạch khác là urani-233 có thể được tạo ra từ thori tự nhiên và cũng là vật liệu quan trọng trong công nghệ hạt nhân. Trong khi urani-238 có khả năng phân hạch tự phát thấp hoặc thậm chí bao gồm cả sự phân hạch bởi neutron nhanh, thì urani 235 và đồng vị urani-233 có tiết diện hiệu dụng phân hạch cao hơn nhiều so với các neutron chậm. Khi nồng độ đủ, các đồng vị này duy trì một chuỗi phản ứng hạt nhân ổn định. Quá trình này tạo ra nhiệt trong các lò phản ứng hạt nhân và tạo ra vật liệu phân hạch dùng làm các vũ khí hạt nhân. Urani nghèo (U-238) được dùng trong các đầu đạn đâm xuyên và vỏ xe bọc thép. Trong lĩnh vực dân dụng, urani chủ yếu được dùng làm nhiên liệu cho các nhà máy điện hạt nhân. Ngoài ra, urani còn được dùng làm chất nhuộm màu có sắc đỏ-cam đến vàng chanh cho thủy tinh urani. Nó cũng được dùng làm thuốc nhuộm màu và sắc bóng trong phim ảnh.

Martin Heinrich Klaproth được công nhận là người đã phát hiện ra urani trong khoáng vật pitchblend năm 1789. Ông đã đặt tên nguyên tố mới theo tên hành tinh Uranus (Sao Thiên Vương). Trong khi đó, Eugène-Melchior Péligot là người đầu tiên tách kim loại này và các tính chất phóng xạ của nó đã được Antoine Becquerel phát hiện năm 1896. Nghiên cứu của Enrico Fermi và các tác giả khác bắt đầu thực hiện năm 1934 đã đưa urani vào ứng dụng trong công nghiệp năng lượng hạt nhân và trong quả bom nguyên tử mang tên Little Boy, quả bom này là vũ khí hạt nhân đầu tiên được sử dụng trong chiến tranh. Từ cuộc chạy đua vũ trang trong thời chiến tranh lạnh giữa Hoa Kỳ và Liên Xô đã cho ra hàng chục ngàn vũ khí hạt nhân sử dụng urani được làm giàu và plutoni có nguồn gốc từ urani. Việc an toàn của các vũ khí này và các vật liệu phân hạch của chúng sau sự tan rã của Liên Xô năm 1991 là một mối quan tâm đối với sức khỏe và an toàn của cộng đồng.

Vật lý học

Vật lý học (tiếng Anh: Physics, từ tiếng Hy Lạp cổ: φύσις có nghĩa là kiến thức về tự nhiên) là một môn khoa học tự nhiên tập trung vào sự nghiên cứu vật chất và chuyển động của nó trong không gian và thời gian, cùng với những khái niệm liên quan như năng lượng và lực. Vật lý học là một trong những bộ môn khoa học lâu đời nhất, với mục đích tìm hiểu sự vận động của vũ trụ.Vật lý là một trong những ngành hàn lâm sớm nhất, và có lẽ là sớm nhất khi tính chung với thiên văn học. Trong hai thiên niên kỷ vừa qua, vật lý là một phần của triết học tự nhiên cùng với hóa học, vài nhánh cụ thể của toán học và sinh học, nhưng trong cuộc Cách mạng khoa học bắt đầu từ thế kỷ XVII, các môn khoa học tự nhiên nổi lên như các ngành nghiên cứu riêng độc lập với nhau. Vật lý học giao nhau với nhiều lĩnh vực nghiên cứu liên môn ngành khác nhau, như vật lý sinh học và hóa học lượng tử, giới hạn của vật lý cũng không rõ ràng. Các phát hiện mới trong vật lý thường giải thích những cơ chế cơ bản của các môn khoa học khác đồng thời mở ra những hướng nghiên cứu mới trong các lĩnh vực như toán học hoặc triết học.

Vật lý học cũng có những đóng góp quan trọng qua sự tiến bộ các công nghệ mới đạt được do những phát kiến lý thuyết trong vật lý. Ví dụ, sự tiến bộ trong hiểu biết về điện từ học hoặc vật lý hạt nhân đã trực tiếp dẫn đến sự phát minh và phát triển những sản phẩm mới, thay đổi đáng kể bộ mặt xã hội ngày nay, như ti vi, máy vi tính, laser, internet, các thiết bị gia dụng, hay là vũ khí hạt nhân; những tiến bộ trong nhiệt động lực học dẫn tới sự phát triển cách mạng công nghiệp; và sự phát triển của ngành cơ học thúc đẩy sự phát triển phép tính vi tích phân.

Xêsi

Xêsi (tiếng Latinh: caesius) là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu Cs và số nguyên tử bằng 55. Nó là một kim loại kiềm mềm, màu vàng ngà, và với điểm nóng chảy là 28 °C (83 °F) khiến cho nó trở thành một trong các kim loại ở dạng lỏng tại hay gần nhiệt độ phòng. Xêsi là một kim loại kiềm, có tính chất vật lý và hóa học giống với rubidi, kali; là kim loại hoạt động mạnh, có khả năng tự cháy, phản ứng với nước thậm chí ở nhiệt độ −116 °C (−177 °F). Nó là nguyên tố có độ âm điện thấp thứ hai sau franxi, và chỉ có một đồng vị bền là xêsi-133. Xêsi được khai thác trong mỏ chủ yếu từ khoáng chất pollucit, trong khi các đồng vị phóng xạ khác, đặc biệt là xêsi-137 - một sản phẩm phân hạch hạt nhân, được tách ra từ chất thải của các lò phản ứng hạt nhân.

Nhà hóa học người Đức Robert Bunsen và nhà vật lý học Gustav Kirchhoff đã phát hiện ra xêsi năm 1860 bằng một phương pháp mới được phát triển là "quang phổ phát xạ nung bằng ngọn lửa". Các ứng dụng quy mô nhỏ đầu tiên của xêsi là "chất bắt giữ" trong ống chân không và trong tế bào quang điện. Năm 1967, dựa trên nguyên lý của Einstein về sự không đổi của tốc độ ánh sáng trong vũ trụ, Ủy ban Quốc tế về Cân đo đã tách biệt hệ đếm 2 sóng riêng biệt từ quang phổ phát xạ của xêsi-133 để đồng định nghĩa giây và mét trong hệ SI. Từ đó xêsi được ứng dụng rộng rãi trong các đồng hồ nguyên tử độ chính xác cao.

Từ thập niên 1990, ứng dụng của nguyên tố này trên quy mô lớn nhất là xêsi format trong dung dịch khoan. Nó có nhiều ứng dụng trong kỹ thuật điện, điện tử, và hóa học. Đồng vị phóng xạ xêsi-137 có chu kỳ bán rã khoảng 30 năm và được sử dụng trong y học, thiết bị đo công nghiệp và thủy văn. Mặc dù nguyên tố chỉ có độ độc tính trung bình, nó là vật liệu nguy hại ở dạng kim loại và các đồng vị phóng xạ của nó ảnh hưởng đến sức khỏe cao nếu được phóng thích ra môi trường.

Công nghệ hạt nhân
Khoa học
Nguyên liệu
Năng lượng
Lò phản ứngphân hạch
bằng
kiểm soát
Y học
Vũ khí
Chất thải

Ngôn ngữ khác

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.