Ядерные реакции. Занимательная химия

Ядерной химии - новой пограничной области между физикой и химией - посвящена выходящая в этом году в издательстве «знание» брошюра В. И. Гольданского и Е. М. Лейкина «проблемы ядерной химии». Один из авторов знакомит читателей с отрывками из этой брошюры.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Не пытаясь дать здесь полный обзор проблем ядерной химии, остановимся на двух примерах, иллюстрирующих отдельные направления ядерно-химических исследований.

«НОВЫЕ АТОМЫ»

Начнем с так называемых «новых атомов». Самый легкий химический элемент, как известно,- водород. Атом простейшего из изотопов водорода - протия - состоит из одного протона и одного электрона. И если искусственное создание трансурановых элементов сейчас уже не вызывает удивления, то получение атомов более легких, чем водородные, может показаться принципиально неосуществимым.

Между тем уже сейчас известно несколько таких «новых атомов», в которых протон заменен на другую, более легкую положительную частицу. В пионии роль протона играет пи (π +)- мезон, в мюонии - мю (μ +) - мезон. Наиболее легким из всех является атом позитрония, состоящий из одного позитрона (заменяющего здесь прогон) и одного электрона. Эти атомы образуются при облучении вещества электроположительными «двойниками электрона - позитронами, получаемыми с помощью ускорителей или радиоактивных источников. Пока энергия позитронов велика, они, как и всякие заряженные частицы, ионизуют и возбуждают молекулы окружающей среды. Но «на излете», когда кинетическая энергия позитронов составляет всего несколько электроновольт (эв), они с большой вероятностью отбирают электроны у окружающих молекул и образуют атом позитрония.

В отличие от водорода позитроний неустойчив: образующие его позитрон и электрон быстро взаимоуничтожаются, аннигилируют, причем происходит испускание гамма-квантов. Для исследования поведения позитрония весьма важно то обстоятельство, что он может существовать в двух формах. Одна из этих форм, в которой спины - вращательные моменты - электрона и позитрона параллельны и, следовательно, складываются, называется орто-позитронием. Другой формой является так называемый пара-позитронии, в котором спины электрона и позитрона направлены в противоположные стороны и суммарный вращательный момент равен поэтому нулю. Орто-позитроний живет (в вакууме) в среднем около 10 -7 секунды и погибает, испуская три гамма-кванта. Время жизни пара-позитрония еще в тысячу раз меньше, и при его гибели испускаются лишь два гамма-кванта.

Взаимодействие орто-позитрония с неспаренными электронами свободных атомов и радикалов зачастую приводит к его конверсии - превращению в пара-позитроний. Кроме того, будучи близким химическим аналогом водородного атома, позитроний - простейший одновалентный свободный атом - может, конечно, вступать во всевозможные химические реакции и должен быть очень активным в химическом отношении, как и всякие свободные атомы или радикалы. Но как наблюдать эти реакции?

Поскольку продолжительность жизни позитрония очень мала, даже мощные радиоактивные источники не позволяют накопить в веществе большие концентрации позитрония, не больше нескольких десятков атомов в кубическом сантиметре. Поэтому ни о каких химических методах наблюдения позитрония не может быть и речи. Но регистрация с помощью различных радиотехнических схем гамма-квантов, испускаемых в момент гибели позитрония, открывает совершенно недоступные классической химии возможности наблюдения событий, связанных с превращением всего одного атома. Различные химические реакции, в которые вступают атомы орто-позитрония, приводят к тому, что время его жизни в сотни раз укорачивается. Вдобавок в результате химических взаимодействий орто-позитрония при последующей аннигиляции позитронов испускаются уже не три, а два гамма-кванта. Определяя с помощью так называемых схем совпадений время жизни позитронов или соотношение числа случа- -ев аннигиляции с испусканием трех и двух гамма-квантов в разных твердых веществах, жидких или газовых системах, удается подробно изучить химические реакции с участием позитрония.

Исследования химии позитрония, проводимые сейчас и у нас и в ряде зарубежных лабораторий, представляют отнюдь не только академический интерес. Будучи простейшим свободным радикалом, атом позитрония весьма чувствителен ко всякому присутствию «по соседству» других свободных радикалов, атомов, электронов. Поэтому опыты по химии позитрония открывают новые пути изучения систем со свободными химическими валентностями, широко исследуемых сейчас с помощью метода электронного парамагнитного резонанса. Но опыты с позитронами дают и дополнительные, совершенно специфические возможности. В тех случаях, когда два гамма-кванта испускаются при аннигиляции покоящихся электрона и позитрона, они разлетаются в противоположные стороны, под углом 180°. Аннигиляция же на движущихся электронах приводит к небольшому, но вполне измеримому отклонению этого угла от 180°. Наблюдения таких отклонений позволяют определить скорости движения электронов в веществе.

Исследование распределения по углам разлета аннигиляционных гамма-квантов позволяет определить вид энергетического спектра свободных электронов в металлах или валентных электронов в разных кристаллических структурах. Не удивительно поэтому, что установки для наблюдения угловых характеристик аннигиляции позитронов появляются сейчас во многих лабораториях физики твердого тела.

Мы говорили о таких «новых атомах», где на месте протона стоит другая положительная частица. Но есть «новые атомы», в которых роль электрона играет более тяжелая отрицательная частица. В пи-мезоатоме это π - -мезон, в мю-мезоатоме - [μ - -мезон, а в «антипротоноатоме» - отрицательный «двойник» протона - антипротон. Поведение таких атомов - особая тема, и сейчас мы ее касаться не будем.

ЯДЕРНАЯ СВАРКА

Рассмотрим химические последствия происходящих в веществе ядерных превращений. Наиболее характерное из них - возникновение так называемых «горячих» атомов, которые движутся подчас в тысячи раз быстрее, чем при обычном тепловом движении.

Энергия «горячих» атомов значительно превышает ту, которая необходима для разрыва химических связей. Такие атомы способны вступать в химические реакции, совершенно неосуществимые в обычных условиях. К тому же «горячие» атомы часто оказываются радиоактивными, и поэтому за их поведением легко удается проследить. Это Помогает понять механизм всевозможных радиационных повреждений различных материалов. В лабораториях у нас и за рубежом сейчас широко изучается «отжиг» твердых тел - химические превращения вдоль траекторий ядерных частиц, последующее залечивание (возвращение к исходному состоянию) или «удержание» радиационного дефекта.

Возникновение сильных, хотя и кратковременных местных разогревав вдоль треков тяжелых ядерных частиц может найти и определенное практическое применение. Так, например, если вдоль поверхности раздела двух материалов вводить ядра бора или лития и подвергать их затем облучению тепловыми нейтронами, можно прочно соединить эти материалы.

Поглощение тепловых нейтронов ядрами бора-10 приводит к их развалу на литий-7 и гелий-4.

Вдоль пути ядер лития и гелия (длиной в несколько микронов) возникает кратковременный (~10 -10 сек.), но Довольно сильный- на сотни и тысячи градусов - разогрев. Распространяется он по «каналу» диаметром в несколько десятков ангстрем.

Проникновение молекул промежуточной прокладки из полистирола, содержащего бор или литий, в разогретые «каналы», их перемешивание с молекулами соединяемых материалов, а иногда и образование новых химических связей обеспечивают «ядерную сварку».

Этим способом в нашей лаборатории была осуществлена «ядерная точечная сварка» таких материалов, как тефлон - тефлон, тефлон - полиэтилен, тефлон - алюминий, тефлон - кварц, не говоря уже о соединении других, менее инертных в химическом отношении полимерных материалов. Прочность шва «ядерной точечной сварки» достигает 150 кг/см 2 . С помощью этого метода удалось заметно повысить прочность связи капронового корда с резиновым покрытием. Это очень важно для шинной промышленности.

Нейтронное облучение имеет, конечно, и свои недостатки, связанные прежде всего с активацией облучаемых материалов. Это обстоятельство сужает круг материалов, для которых описываемый метод можно считать перспективным. Но существует и весьма широкий ассортимент изделий, где опасность создания наведенной радиоактивности практически отсутствует, и потому можно надеяться на крупномасштабное применение «ядерной точечной сварки».

Число примеров, иллюстрирующих новые проблемы, возникшие в результате взаимопроникновения методов и представлений ядерной физики и химии, их взаимной помощи и творческого содружества, легко можно было бы умножить. Но думается, что и сказанного достаточно, чтобы создать первое представление о ядерной химии - новой области современной физической химии, возникшей и развивающейся на наших глазах.

Идея о том, что кажущаяся неделимой материя состоит из мельчайших, невидимых глазу частиц, была выдвинута древнегреческим философом Демокритом ещё в V в. до нашей эры. Демокрит считал, что атомы – вечные, неизменные частицы. Доказать своё утверждение Демокрит не мог. Эта теория так и оставалась всего лишь предположением вплоть до начала XIX в., когда химия начала формироваться как наука.

Слово «атом» происходит от греческого «атомос», что означает «неделимый».

Что такое атом

Джон Дальтон

Химиками было обнаружено, что в процессе химических реакций многие вещества распадаются на более простые вещества. Так, вода распадается на кислород и водород. Оксид ртути распадается на ртуть и кислород. Но кислород, ртуть и водород уже невозможно разложить на более простые вещества с помощью химических реакций. Такие вещества были названы химическими элементами .

В 1808 г. английский физик и химик Джон Дальтон опубликовал свой документальный труд «Новая система химической философии». Дальтон предположил, что каждый химический элемент имеет атом, отличный от атомов других элементов. И в химических реакциях эти атомы объединяются или смешиваются в разных пропорциях. В результате образуются химические вещества. Так, в состав воды входят два атома водорода и один атом кислорода. И при любой химической реакции водород и кислород всё равно будут в составе воды в соотношении 2:1. Дальтон считал, что атомы неделимы. И даже сейчас, когда мы знаем, что атом состоит из положительно заряженного ядра и вращающихся по орбитам около него отрицательно заряженных электронов, мы согласны с Дальтоном в том, что каждому химическому элементу соответствует свой особый тип атома.

Строение атома

Атом

Атом – наименьшая частица вещества, которая является носителем его свойств. Это также и наименьшее количество химического элемента, которое содержится в молекулах. Состоит атом из ядра и электронной оболочки. В состав ядра входят протоны и нейтроны. А электронная оболочка состоит из электронов. Атомы разных веществ отличаются размерами, массой и свойствами.

Объединяясь, атомы образуют молекулы. Молекула – наименьшая частица вещества, способная существовать самостоятельно и обладающая всеми его химическими свойствами. В составе молекулы могут быть атомы одного или различных химических элементов. Если молекула вещества состоит из атома только одного вещества, то понятия атом и молекула для неё совпадают. Атомы объединяются межатомными или химическими связями .

Согласно атомной теории, каждый атом – это центр химической соединяемости. Он может соединяться с одним или несколькими атомами другого вещества.

А все химические вещества разделяют на простые и сложные.

Простое химическое вещество состоит из атомов только одного элемента и не распадается на более простые вещества при обычной химической реакции. Простое вещество может иметь атомное строение, то есть оно состоит из одиночных атомов. Примеры таких веществ – газы аргон Ar и гелий He.

Сложное химическое вещество состоит из атомов двух и более химических элементов. Эти элементы во время химических реакций могут превращаться в другие вещества или разлагаться на простые элементы.

Химические атомные связи

Молекула

Химические связи между атомами бывают металлические, ковалентные и ионные.

В электронной оболочке атома столько электронов, сколько протонов в ядре, так как в целом атом нейтрален. Все электроны движутся по орбитам вокруг ядра подобно тому, как планеты движутся вокруг Солнца.

В молекуле с ионной химической связью электроны одного химического элемента отдают свои электроны, а атомы другого элемента их принимают. И тогда первый атом превращается в ион, имеющий положительный заряд. А атом другого химического элемента приобретает дополнительные электроны и становится отрицательно заряженным ионом. Ионная связь в молекуле возникает в том случае, когда атомы элементов сильно отличаются в размерах.

В случае, если атомы имеют маленький размер и примерно одинаковые радиусы, у них могут образовываться общие пары электронов. Такая связь называется ковалентной . В свою очередь, ковалентная связь бывает неполярная и полярная . Неполярная связь возникает между одинаковыми атомами, а полярная – между разными.

Чтобы понять, что такое металлическая атомная связь, необходимо познакомиться с понятием «валентность».

Валентностью называют способность атома одного элемента присоединять один или несколько атомов другого элемента. За единицу валентности принята соединяемость атома водорода, так как атом водорода способен присоединить к себе только один атом другого элемента. Считается, что водород одновалентен. Одновалентными считаются также все химические элементы, которые способны присоединить к себе только один атом водорода. Если элемент может присоединить к себе два атома водорода, то его валентность равна 2. И так далее. Кислород – двухвалентный химический элемент. Обычно валентность элемента равна количеству электронов на внешней орбите атома. Эти электроны и называются валентными.

Так вот, металлическая связь образуется, когда валентные электроны связываемых атомов металлического кристалла образуют единое электронное облако. Это облако можно легко смещать действием электрического напряжения. Это и объясняет, почему металлы так хорошо проводят электрический ток.

Изучает ядерные реакции и сопутствующие им физико-химические процессы, устанавливает взаимосвязь между физико-химическими и ядерными свойствами вещества. Часто под ядерной химией подразумевают области исследования радиохимии (иногда как её раздел) и радиационной химии . Это разные науки, но ядерная химия является для них теоретическим фундаментом. Термин ядерная химия даже в настоящее время не является общепринятым по причине того, что превращение атомных ядер это изначально область ядерной физики , а химия по определению изучает только химические реакции при которых ядра атомов остаются неизменными. Ядерная химия зародилась на стыке радиохимии , химической физики и ядерной физики

Зарождение ядерной химии, как и ядерной физики , связано с открытием радиоактивности урана (А. Беккерель, 1896), Th и продуктов его распада - новых, радиоактивных элементов Ро и Ra (М. Склодовская-Кюри и П. Кюри, 1898). Дальнейшее развитие было определено открытием искусств. ядерного превращения (Э. Резерфорд, 1919), изомерии атомных ядер естественных радионуклидов (Отто Ган , 1921) и изомерии искусств. атомных ядер (И. В. Курчатов и др., 1935), деления ядер U под действием нейтронов (О. Ган, Ф. Штрасман, 1938), спонтанного деления U (Г. Н. Флёров и К. А. Петржак, 1940). Создание ядерных реакторов (Э. Ферми, 1942) и ускорителей частиц (Дж. Кокрофт и Э. Уолтон, 1932) открыло возможность изучения процессов, происходящих при взаимодействии частиц высокой энергии со сложными ядрами, позволило синтезировать искусственные радионуклиды и новые элементы. Становление ядерной химии как науки связано с работами американского химика и физика-ядерщика (химика-ядерщика) Гленна Сиборга во время работ по созданию атомной бомбы. Ядерная химия была призвана решить проблему получения весовых количеств плутония . Современная ядерная химия сформировалась благодаря появлению новой области физической химии - химии высоких энергий .

Для решения поставленных задач в ядерной химии используют радиохимические методы, ионизационные и, в последнее время, масс-спектрометрические, а также применяют толстослойные фотоэмульсии. Важнейшая задача ядерной химии - выделение и идентификация радиохимическими методами продуктов ядерных реакций. Особую роль эти методы играют при исследовании ядерных реакций, в которых образуется сложная смесь нуклидов различных элементов. Для их выделения применяют радиохимические варианты методов осаждения, экстракции, ионообменной хроматографии, электролиза и дистилляции. Идентифицируют нуклиды по характеру излучения, измерением энергии и периода полураспада или методом масс-спектрометрии. Для этой цели используют многоканальные спектрометры, различные типы счетчиков. Изучение механизма ядерных превращений позволило понять процессы, протекающие в космосе, происхождение и распространение химических элементов, объяснить аномалии в изотопном составе различных природных объектов, получить радиоактивные изотопы почти всех химических элементов и синтезировать новые элементы периодической системы, в том числе актиноиды и трансактиноиды. Для определения периода полураспада короткоживущих нуклидов (Т1/2 < 1 мин) используют специальную технику измерения времени жизни нуклида от момента его образования до распада непосредственно на детекторе.

К ядерной химии иногда относят и некоторые радиохимические проблемы, например исследование химии «горячих атомов», возникающих при различных ядерных превращениях. Горячие атомы в результате радиоактивного распада имеют избыточную (по сравнению с обычными атомами среды) кинетическую энергию, формально соответствующую температурам 10 000-10 000 000 К и превышающую энергию активации многих химических реакций. При столкновениях с атомами и молекулами среды горячие атомы способны стабилизироваться в соединениях, отличных от исходных (эффект Силарда - Чалмерса; 1934). Этот эффект и используют в радиохимии для исследования механизма реакций горячих атомов со средой, для синтеза меченых соединений, разделения изотопов и др.

Методами ядерной химии с использованием «новых атомов», и прежде всего позитрония (Ps) и мюония (Мu), изучают превращения атомов в различных химических системах -

ЯДЕРНАЯ ХИМИЯ

устанавливает взаимосвязь между физ.-хим. и ядерными св-вами в-ва. Иногда Я. х. неправильно отождествляют с радиохимией.
Можно выделить след. основные направления Я. х.: исследование ядерных реакций и хим. последствий ядерных превращений; "новых атомов"; эффект Мёссбауэра; поиск новых элементов и радионуклидов, новых видов радиоактивного распада. Для решения этих задач в Я. х. используют радиохим. методы, ионизационные и, в последнее время, масс-спектрометрические, а также применяют толстослойные фотоэмульсии (см. Эмульсий).
Важнейшая задача Я. х- выделение и радиохим. методами продуктов ядерных р-ций. Особую роль эти методы играют при исследовании ядерных р-ций, в к-рых образуется сложная смесь нуклидов разл. элементов. Для их выделения применяют радиохим. варианты методов осаждения, экстракции, ионообменной хроматографии, электролиза и дистилляции (см. Изотопов разделение). Идентифицируют нуклиды по характеру излучения, измерением энергии и периода полураспада (см. Активационный анализ )или методом масс-спектрометрии. Для этой цели используют многоканальные и спектрометры, разл. типы счетчиков. Изучение механизма ядерных превращений позволило понять процессы, протекающие в космосе, происхождение и распространение хим. элементов, объяснить аномалии в изотопном составе разл. природных объектов, получить радиоактивные почти всех хим. элементов и синтезировать новые элементы периодич. системы, в т. ч. и трансактиноиды. Для определения периода полураспада короткоживущих нуклидов (Т 1/2 < 1 мин) используют спец. технику измерения времени жизни нуклида от момента его образования до распада непосредственно на детекторе.
К числу проблем Я. х. относится исследование химии горячих атомов, возникающих при разл. ядерных превращениях. Горячие атомы в результате радиоактивного распада имеют избыточную (по сравнению с обычными атомами среды) кинетич. энергию, формально соответствующую т-рам 10 4 -10 7 К и превышающую энергию активации многих хим. р-ций. При столкновениях с атомами и молекулами среды способны стабилизироваться в соединениях, отличных от исходных (эффект Сциларда - Чалмерса; 1934). Этот эффект и используют в Я. х. для исследования механизма р-ций горячих атомов со средой, синтеза меченых соединений, разделения изотопов и др.
Мегодами Я. х. с использованием "новых атомов", и прежде всего позитрония (Ps) и мюония (Мu), изучают превращения атомов в разл. хим. системах (см. Мезонная химия). Атомы Ps и Мu водородоподобны, но крайне неустойчивы. Составляющие Ps и позитрон аннигилируют за время 10 -7 -10 -9 с, с испусканием двух или трех квантов. Ядро мюония - -мюон распадается за 10 -6 с на позитрон и два нейтрона.
Время жизни и механизм гибели Ps, а также остаточная -мюона в момент его распада сильно зависят от состава и хим. св-в в-ва и существенно различаются в металлах, сплавах, полупроводниках и диэлектриках. Ps и Мu применяют для изучения распределения электронной плотности, структурных особенностей молекул, механизма и кинетики быстрых и сверхбыстрых физ.-хим. процессов, фазовых переходов, диффузии в газах и конденсир. средах.
Для исследования строения электронных оболочек атомов и молекул используют резонансное испускание и поглощение квантов атомными ядрами в твердых телах без потери части энергии на отдачу ядра (см. Мёссбауэровская ). Измеряя интенсивность прошедшего через поглотитель излучения в зависимости от скорости перемещения источника излучения (или поглощения), получают мёссбауэровский спектр, характеристиками к-рого являются положение линий, их число, относит. интенсивность, форма и площадь. Зависимость вероятности эффекта Мёссбауэра от т-ры и давления используют для установления координац. чисел, наблюдения фазовых переходов, определения дефектов в кристаллич. решетках, возникающих вследствие радиац. повреждений, легирования, мех. воздействий. По величинам площадей спектральных линий определяют концентрации исследуемых атомов в образце при фиксированной т-ре в аналит. химии и при фазовом анализе в-в в геохимии. По величине хим. сдвига резонансных линий в спектрах устанавливают элемента в данном соед., конфигурацию валентных электронных оболочек, степень ковалентности хим. связей.
Создание мёссбауэровской спектроскопии - одно из важнейших достижений Я. х., поскольку открывает широкие методич. возможности для структурной и радиационной химии, хим. кинетики, химии поверхностных явлений, геохимии и аналит. химии.
Методы Я. х. с успехом использовались для открытия новых видов распада ядер легких и тяжелых элементов -двухпротонной радиоактивности и распада с испусканием нуклонных кластеров (ядер 14 С и 24 Ne).
Зарождение Я. х. связано с открытием радиоактивности урана (А. Беккерель, 1896), Th и продуктов его распада -новых, радиоактивных элементов Ро и Ra (М. Склодовская-Кюри и П. Кюри, 1898). Дальнейшее развитие Я. х. было определено открытием искусств. ядерного превращения (Э. Резерфорд, 1919), изомерии атомных ядер естеств. радионуклидов (О. Ган, 1921) и изомерии искусств. атомных ядер (И. В. Курчатов и др., 1935), деления ядер U под действием нейтронов (О. Ган, Ф. Штрасман, 1938), спонтанного деления U (Г. Н. Флёров и К. А. Петржак, 1940). Создание ядерных реакторов (Э. Ферми, 1942) и ускорителей частиц (Дж. Кокрофт и Э. Уолтон, 1932) открыло возможность изучения процессов, происходящих при взаимод. частиц высокой энергии со сложными ядрами, позволило синтезировать искусств. и новые элементы.

Лит.: Ядерная химия, под ред. В. И. Гольданского, А. К. Лаврухиной, М., 1965; Фридлендер Г., Кеннеди Дж., Миллер Дж., Ядерная химия и , пер. с англ., М., 1967; Чоппин Г., Ридберг Я., Ядерная химия. Основы теории и применения, пер. с англ., М., 1984.

Б. Ф. Мясоедов.

Химическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . Под ред. И. Л. Кнунянца . 1988 .

Смотреть что такое "ЯДЕРНАЯ ХИМИЯ" в других словарях:

Раздел науки, пограничный между ядерной физикой, радиохимией и химической физикой. Изучает взаимосвязь между превращениями атомных ядер и строением электронных оболочек атомов и молекул. Часто термин ядерная химия применяют в том же смысле, что и … Большой Энциклопедический словарь

ядерная химия - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN nuclear chemistry … Справочник технического переводчика

ЯДЕРНАЯ ХИМИЯ - область науки, пограничная между ядерной (см.) и физической (см.), изучающая взаимосвязь между физ. хим. и ядерными свойствами вещества (между превращениями атомных ядер и строением электронных оболочек атомов и молекул) … Большая политехническая энциклопедия

Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей. Ядерная химия часть химии высоких энергий, раздел физической химии изучает … Википедия

Раздел науки, пограничный между ядерной физикой, радиохимией и химической физикой. Изучает взаимосвязь между превращениями атомных ядер и строением электронных оболочек атомов и молекул. Часто термин «ядерная химия» применяют в том же смысле, что … Энциклопедический словарь

ядерная химия - branduolinė chemija statusas T sritis chemija apibrėžtis Mokslas, tiriantis branduolių sandarą ir branduolines reakcijas. atitikmenys: angl. nuclear chemistry rus. ядерная химия … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

ядерная химия - branduolinė chemija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. nuclear chemistry vok. Kernchemie, f rus. ядерная химия, f pranc. chimie nucléaire, f … Fizikos terminų žodynas

Термин, который часто применяется в том же смысле, что и Радиохимия. К Я. х. иногда относят также ряд проблем, связанных с исследованием продуктов ядерных реакций (См. Ядерные реакции) и использованием методов ядерной физики в химических… … Большая советская энциклопедия

Пограничная между ядерной физикой и физической химией область науки, изучающая взаимосвязь между физ. хим. и ядерными св вами в ва. Важнейшая задача Я. х. идентификация продуктов ядерных реакций радиохим. методами. Особую роль эти методы… … Большой энциклопедический политехнический словарь

ядерная химия терапия, ядерная химия 8
- часть химии высоких энергий, раздел физической химии - изучает ядерные реакции и сопутствующие им физико-химические процессы, устанавливает взаимосвязь между физико-химическими и ядерными свойствами вещества. Часто под ядерной химией подразумевают области исследования радиохимии (иногда как ее раздел) и радиационной химии. Это разные науки, но ядерная химия является для них теоретическим фундаментом. Термин ядерная химия даже в настоящее время не является общепринятым по причине того, что превращение атомных ядер это изначально область ядерной физики, а химия по определению изучает только химические реакции при которых ядра атомов остаются неизменными. Ядерная химия зародилась на стыке радиохимии, химической физики и ядерной физики

1 История возникновения
2 Основные направления ядерной химии
3 Методы ядерной химии
4 Проблемы ядерной химии
5 Литература

История возникновения

Зарождение ядерной химии, как и ядерной физики, связано с открытием радиоактивности урана (А. Беккерель, 1896), Th и продуктов его распада - новых, радиоактивных элементов Ро и Ra (М. Склодовская-Кюри и П. Кюри, 1898). Дальнейшее развитие было определено открытием искусств. ядерного превращения (Э. Резерфорд, 1919), изомерии атомных ядер естественных радионуклидов (Отто Ган, 1921) и изомерии искусств. атомных ядер (И. В. Курчатов и др., 1935), деления ядер U под действием нейтронов (О. Ган, Ф. Штрасман, 1938), спонтанного деления U (Г. Н. Флёров и К. А. Петржак, 1940). Создание ядерных реакторов (Э. Ферми, 1942) и ускорителей частиц (Дж. Кокрофт и Э. Уолтон, 1932) открыло возможность изучения процессов, происходящих при взаимодействии частиц высокой энергии со сложными ядрами, позволило синтезировать искусственные радионуклиды и новые элементы. Становление ядерной химии как науки связано с работами американского химика и физика-ядерщика (химика-ядерщика) Гленна Сиборга во время работ по созданию атомной бомбы. Ядерная химия была призвана решить проблему получения весовых количеств плутония. Современная ядерная химия сформировалась благодаря появлению новой области физической химии - химии высоких энергий.

Основные направления ядерной химии

исследование ядерных реакций и сопутствующих физико-химических процессов;
химия «новых атомов»;
поиск и синтез новых элементов и радионуклидов реакторным методом;
поиск новых видов радиоактивного распада.

Методы ядерной химии

Проблемы ядерной химии

К ядерной химии иногда относят и некоторые радиохимические проблемы, например исследование химии «горячих атомов», возникающих при различных ядерных превращениях. Горячие атомы в результате радиоактивного распада имеют избыточную (по сравнению с обычными атомами среды) кинетическую энергию, формально соответствующую температурам 10 000-10 000 000 К и превышающую энергию активации многих химических реакций. При столкновениях с атомами и молекулами среды горячие атомы способны стабилизироваться в соединениях, отличных от исходных (эффект Сциларда - Чалмерса; 1934). Этот эффект и используют в радиохимии для исследования механизма реакций горячих атомов со средой, для синтеза меченых соединений, разделения изотопов и др.

Методами ядерной химии с использованием «новых атомов», и прежде всего позитрония (Ps) и мюония (Мu), изучают превращения атомов в различных химических системах - мезонная химия.

Литература

Фридлендер Г., Кеннеди Дж., Миллер Дж., Ядерная химия и радиохимия, пер. с англ., М., 1967;
Чоппин Г., Ридберг Я., Ядерная химия. Основы теории и применения, пер. с англ., М., 1984;
Химическая энциклопедия, 1985;
Modern Nuclear Chemistry by Walter D. Loveland

Ядерные технологии

Инженерия

Ядерная физика · Деление ядра · Термоядерная реакция · Излучение · Ионизирующее излучение · Атомное ядро · Ядерная безопасность ·

Материалы

Ядерное топливо · Отработанное ядерное топливо · Ядерное топливное сырье · Торий · Уран (Обогащение урана Обеднённый уран) · Плутоний · Дейтерий · Тритий · Гелий-3 · Литий-6

Ядерная энергия

Главные темы

Ядерный реактор · Радиоактивные отходы · Управляемый термоядерный синтез · Ядерная силовая установка · Ядерный двигатель (Ядерный ракетный двигатель) · Радиоизотопный термоэлектрический генератор

Типы реакторов

Инерциальный синтез · Корпусной ядерный реактор · Кипящий водо-водяной реактор · 4-го поколения · Реактор на быстрых нейтронах · Магноксовый · Водо-водяной ядерный реактор · Графито-газовый ядерный реактор · Газоохлаждаемый быстрый · Реактор с жидкометаллическим теплоносителем · На бегущей волне · Со свинцовым теплоносителем · Реактор на расплавах солей · Тяжеловодный ядерный реактор · Сверхкритический водоохлаждаемый · Сверхвысокотемпературный · С гранулированным топливом · Интегральный быстрый реактор · SSTAR

Ядерная медицина

Ядерное оружие

История · Разработка · Ядерная война · Ядерная гонка · Ядерный взрыв (Поражающие факторы ядерного взрыва) · Ядерное испытание · Перевозка · распространение
Ядерный клуб · Список ядерных испытаний

ядерная химия 8, ядерная химия картинки, ядерная химия терапия, ядерная химия формулы