Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 5 (1110092), страница 336
Текст из файла (страница 336)
неправптьнб отождествляют с радиохииией. Мо;кно вьщелить след. основные направления Я. хг ис . ~сдование ядерных реакций и хим. последствий ядерных превращений; химгщ «новых атомов»; эффект Мсссбаузра; поиск новых элементов и радионуклидов, новых видов рапиоактигного распщга. Дпя решения этих задач в Я.х. используз . рапиохим. методы, ионизационные и, в последнее врем» масс-спектрометрнческие, а также применяют толсгослойны« фотоэмульсии (см.
Эмульсии). Важнейшая задача Я. х.— выделение и идентификация рдиохим. методами продуктовядерныхр пий. Особую роль щн методы играют при исследовании ядерных р-ций, в к-ры образуется сложная смесь нуклидов рэзл. элементов. Для ит вьщелениа применяют рапиохим. варианты методов осаждения, экстракции, ионообменной хромшографии, электролиза и дистилпяции (см.
Изваивав разделение). Йдентифицируют нуклиды по характеру излучения, измерением энергии и периода полураспщга (см, Аювиваииоииый анализ) или методом масс-сааювраиетрии. Дпя этой цели используют многоканальные а-, р- и у-спектрометры, разл. типы счетчиков. Изучение механизма ядерных превращений позволило понять процессы, протекщошие в космосе, происхождение и распространение хим. элементов, обьяснить аномалии в изотопном схтаве рэзл.
природных обьектов, получить рэдиожтивные изотопы почти всех хим. элементов и синтезировггь новые элементы периодич. системы, в т. ч. жтиноЮы и трансжтиноиды. Для определения периода полураспада короткоживущих нующпов (Тщ «1 мин) используют спец.
технику измерения времени жизни нухлида от момента его образованна до распада непосредственно на детекторе. К числу проблем Я.х. относится исследование химии горя«их алюмое, возникающих при равг, ядерных превращениях. Горячие атомы в результате радиожтивного распада имеют избыточную (по сравнению с обычными атомами среды) кинегнч. энергию, формально соответствующую т-рач 10' — 10т К и превышающую энергию жтивации мноптх хим.
р-ийй. При столкновениях с атомами и молекулами среды горвчие атомы способны стабилизироваться в соединениях, отличных от исходных (эффект Сциларда — Чалмерса: 1934). Эгст эффект и использукп в Я, х. дпя исследования механизма р-ций горячих атомов со средой, синтею меченых соединений, ращеления изотопов и др. Методами Я. х. с использованием «новых атомов», и прежде всего позитрония (Рз) и мюония (Мп), изучщот превращения атомов в разл. хим, системах (см. Мезаииая химия), Атомы Рз и Ми водородоподобны, но крайне неустойчивы.
Составиющие Рз электрон и позитрон аннигилируют за ж емя 10Я вЂ” 10 з с, с испусканием двух или трех у-квантов. мвюниа — ~'-мюон распадается за 10 з с на позитрон и два нейтрона. Время жизни и механизм гибели Рз, а также остаточная Хзоляризация )т'-мзоона в момент его распада сильно зависят от состава и хим. св-в в-ва и существенно рамичаются в металлах, сплавах, полупроводниках и диэлектриках.
Рз и Мп применают 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 нспускание и поглощение 7.квантов атомными ядрами в твердых телах бтп потери части энергии на отдачу Лара (см. Мессбауэроесхая слехгпросхалия).
Измеряя интенсивносп. прошедшего через поглотитель 7-излучения в зависимости от скорости перемещения источника излучения (или поглощенна), получают мессбауэровский спектр, харжтерисгиками к-рого явиются положение линий, их число, относит. интенсивность, форма и площадь. Зависимость вероятности эффекта Мессбауэра от т-ры и давления используют для установпенив координац.
чисел, наблюдение фазовых переходов, определения дефектов в кристаллич. решетках, возникающих вследствие радиац, повреждений, 1016 легирования, мех. воздействий, По величинам площадей спектральных линий определяют концентрации исследуемых атомов в образце прийфиксировэнной т-ре в аналит. химии и при фазовом анапюе в-в в геохимии. По величине хим. сдвига резонансных линий в с(ижграх устанавливают агглень окисления элемента в данном саед„конфигурацию валентных электронных оболочех, степень ковэлентности хим. аизей.
Создание мессбаузровской спектроскопии — одно из важнейших достижений Я. хе посколжу открывжт цшрокие методич. возможности для структурной и радиационной химии, хим, кинетихи, химии поверхностных явлений, геохимии и аналит. хиыии. Методы Я.х. с успехом использовались для открытия новых видов Распада ядер легких и тяжелых элементов— двухпротоннои радиоактивности и распада с испусканием н ло ых в е в( ер 14СизсХе), Зарождение Я.х.
сжзано с открытием рвдиожтивности урана (А. Беккерель, 1896), ТЬ и продуктов его распцца— новых, рациоахтивных элементов Ро и Ва (М. Складовская-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 1щер И (И. В.
Курчатов и др., 1935), деления ядер () под действием нейтронов (О. Ган, Ф. Штрасмэн, !938). спонтанного деленна () (Г. Н. Флеров и К. А. Петржлк 1940), Создание ядерных режтаров (Э. Ферми, 1942) и ускорителей частиц (Дж. Кокрофт и Э. Уолтон, 1932) открыло возможность изучения процесаов, происходюцих при лзэимод. частиц высокой энсрпси со сложными ядрами, позволило синтезировать искусств. Рэдионухзпагы и новые элементы, люп ялсрпсс люлю, под род.
в.н. Госсдююспо, д, к люррлядоа, м., 1948 Фрпдлепдер Г., Ксппедп Дю, Мпллер Дп.,лпсрпесллюю л релпелюпю, пер. с ппл., М., 19бт; Чопппп Г., Рпдберг Я., Цлсрюп аппп. Оссюлю гсорюс и прюппепю, пер. о сюп., Ы., 1914. Б. Ф. Ылсссзсп. 59ДКРНАЯ ЭНКРГИЯ, внугренюи энерпи атомного ядра, вьщеляющзяся при ядерных превращениях. Обусловлена действиеы внутри атомных ядер сил притвжения мазду составлвющими ядра нуклонами — протонами и нейтронами.
Силы притяжения межлу нухлонами дейагвуягг только на очень небольших рассгоянгих, сопоставимых с размерами ядер (10 'з см). В результате действия ядерных сил при образовании ядер из протонов р и нейтронов л выделяетсз большое кол-во энергии, подобно тому, кж при хим. Р-циях выделяется энерпи, соответствующая энерпш возникающих хим. связей между атомами. Полная энерпи, высвобождающаяся при образовании ядра из нухлонов (она равна энергии связи ядра Е, см.
Ядро лваилое) отвечает дефекту мазам, т. е. уменьшейию массы образовавшегося ядра по сравнению с общей исходной массой составиющих его протонов и нейтронов. Тах при образовании ядра 4Не из двух протонов и двух нейтронов дефект массы равен ок. О,о0293 а.е. м. и жвивалентен выделе нйюок. 28 МэВ.
Отношение знерпси аизи к числу составляющих ядро нуклонов Е 1А, где А - массовое число, наз. уд. энергией связи ядра. Быстрое уменьшение сил сщерного притяжения между нуклонами с роогом расстоаниа привгвит к авбой зависимости уд, энерпли связи от мвсаового числа ядра (рис.). У легких ядер уд. энерпи сыпи невелика (ок. 7 МэВ/нуклон в случае 4Не).
С ростом А число соседей у каждого нуклона возрастает, и растет значение Е /А. Оно достигает максимума при е ь 9 8 ао 7 Яб 20 60 100 140 180 2 ч 5 з Зоюпппосгь рдслелпа спорою слюн одре от пессесос» снсле 1017 ЗЗ Хпп. еюс, с. 5 ЯДЕРНОЕ 513 А=50-60 (тж, у ядер ыре Е /А 8,5 МзВ/нуклон), а затем вновь убывает. Снижение уд. энергии 'связи с хвостом А происходит довольно медленна, у ццер Е /А= 7,4 МэВ/нухлан.
Из этой зависимости следует, что экзотермич. являютсз р-ции ядерного синтеза (образование легхих ядер из легчайших) и р-ции деленна зяжглых ядер, а также спонтанный а-распад. Энерпи, освобождающаяся при образовании сшер из протонов и нейтронов в расчете на 1 моль, примерно в 109 раз больше, чем энерпи, к-рэя выделяется при хиы. Р-лиях. Однжо точно так же, кж при проведении хим.
р-ций обычно не удается освободить асю энергию, отвечающую энергии хим. свазей атомов в образующихся соединениях, тж и при проведении ядерных превращений выделяется энергия, значительно меныии, чем Я, з„отвечавшая всей энергии связи нуклонав в'ядрах. Исключение составляют только процессы Снитсэа ЛЕПШХ ядср (4НЕ И др.), ИМЕЮщнс МЕСГО, Нанре В звездном в-яе. Тж, по совр.
представлениям, энерпи Солнца обусловлена выделением энергии сваи нуклонов в ядрах Не, к-рые образуются в нщрзх Солнца из протонов и нейтронов в результате цикла паследоват. превращений. В земных услових освободить и использовать Я. э. уджтгл в двух процессах. Во-первых, при термоядерном синтезе, т,е. при синтезе югер сравнительно легких элементов из еще более леших ядер, у к-рых энергия связи меньше. Примером тэхого процесса слузкит ядерная р-ция с участием двух ядер дейгерия, приводящая к образованию сира зНе и выделению нейтрона Во-вторых, высвобсхклзение Я.з. наблюдается при делении тюкглых ядер ('71(/, ззрл и др.) на два осколка — ядра элементов середины периодич.
системы вгементов, у к-рых энерпи связи больше, чем у тяжелых ядер. Первый способ реализован пока только в неуправиемом термоядерном взрыве т.наз. водородной бомбы. Попытки реализовать управляемый термо1щерный синтез и в результате получать Я. э. в регулируемых условиях до сих пор к успеху не привели. Второй способ получения Я.э. осущесплиется кж при не)шравляемом взрыве ядерного боеприпаса, тж и блвадаря управляемой 1щерной цепной р-ции деления в ядерном реваоре (используетса, кэх правило, 711() или зз'Рл). Во ваех этих случаях удается освободить гл.абр. в виде тепловой энерпш менее 10% общей энергии связи, отвечающей учзстиую шим в преврюценизх 1щрам.
Тем не менее, Я. з., освобожцающжся в расчете на 1 моль подвергшегося превращению э-ва, в 10"-107 раз превышает энергию, «-рую можно получить при проведении хим. преврицения с 1 молем реагента (напр., при сжигании 1 моля ушерада). В ядерных превращениях Я. э. освобождается в виде кинетич, энергии частиц (нгюых синтезированных вдер, оскожов деления и др.), движущихся с огромными скоростями, а также в вще жесткого элек1ромаГН. излучения (рензтеновского и 7). Торможение частиц сопровождается переходом кинетич. энерпси гл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
