Б.Ф. Мясоедов, Л.И. Гусева, И.А. Лебедев, М.С. Милюкова, М.К. Чмутова - Аналитическая химия трансплутониевых элементов (1113402), страница 4
Текст из файла (страница 4)
3. Механизм реакций с участием тяжелых иолов в целом аналогичен описанному выше для легких частиц, и ндра новых элементов и„,„, кварк С,аЬарь (о 85 1О' (о 35 55 Ь5 го зо ео го оо ро Еы,яэо , втэо Рис. 3. Полное сечение (о л ) реакции ааэ0 с а-частицами в зависимости от энергии а-частиц (Еа) [19Ц Рис. 4. Сечение (а) реакций ааа0(а, ин) в зависимости от энергии а-частиц (Ла) П91] тачки — акепериментачьные данные, епташныа кривые — расчетные данные Таблица 3 Потенциальные барьеры дли рванций миогеэаридиых ивнев е тяжелыми Ядрами, эвгве 11911 Иены ЯДРО миэиани 'с э о нВ ааа|т ватри эааАт и" Сю аыС| 52,4 53,3 53,9 54,4 55,1 62,4 63,5 64,1 64,7 65,6 81,0 82,5 83,3 84,1 85,2 98,1 99 9 100, 8 101, 8 103,1 с ббльшим порядковым номером образуютсн в результате вылета пз составного ядра нескольких нейтралов.
Однако сечения реакций с тяжелыми ионами очень малы, не более десятых долей миллибарна. С помощью этих реакций были впервые синтезированы изотопы '102- и 103-го этемептов и курчатовия, причем в первых опытах были получены единичные атомы этих элементов. Реакции с тяжелыми ионами использовались также для синтеза целого ряда изотопов калифорния, берклия, эйнштейния, фермия и мепделевия (см. приложение 1).
ИЗОТОПЪ| И ИХ СВОЙСТВА 17 В приложении 1 перечислены все известные в настоящее время изотопы ТПЭ и приведены их основные свойства. В соответствии с общими закономерностями легкие изотопы элементов (нейтронодефицитные) распадаются преимущественно путем электронного захвата, тяжелые (нейтропоизбыточпые) — путем )1 -распада. Но, кроме этого, для ядер тяжелых элементов, к которым относятся и ТПЭ, характерны еще два вида лестабильности: а-распад и спонтанное деление. В результате наложения этих четырех процессов все изотопы ТПЭ оказываются леустойчивыми, причем доля а-распада и спонтанного деления в целом растет по мере увеличения порядкового номера элемелта. Рис. 5, на котором изображена зависимость периода полураспада наиболее долгоживущего изотопа данного элемента от порядкового ломера, иллюстрирует общее понижение устойчивости элементов по мере роста заряда ядра.
Для элементов с 2 ) Р32 использованы значения периодов полураспада, рассчитанные теоретически для еще ле открытых изотопов [172, 958); в соответствии с этим идущая вверх пупктирнан линия на рис. 5 характеризует увеличение стабильности, предсказываемое для элементов в области 2 = 108 †: 114. С большинством изотопов ТПЭ химику-аналитику, каи правило, не приходится сталкиваться из-за их малого периода полураспада или малого выхода реакции получения.
В табл. 4 приведены ядерные свойства тех изотопов ТПЭ, которые можно синтезиро- 7,, СМС Ф ",С Щ 3' М о о о о ! 03 0' СР С'3 3' О С'3 СОС и' Рнс. 5. Зависимость периода полураспада наиболее долго- живущего нвотопа от порядкового номер» элемента м в 03 О Ф Ь~в 0 3. СО О ЗЕ СОС С-' СО С'. О 03 МС МС, С'0 00 00 СО С- СО ф СО" О РС Ох ОС СМ 352 50 305 НО 30 Ом Ос 74 МО 305 355 357 С:3 03 й СО 00 С'3 СО о ! оМС оо о оо яо о~ оо СО СС Ж т о оо о о СО оо С3 О оо оо о ~ С- т м0 оо оо 0 х в Ф С о о СО СО СО:,О С'3 03 С-СС 0-03 О С СС С 30 ссс 3 ОС- 03О 03~0 Свд СО О СО О С СО Оо СО СО 3 С' СО СО 0'3 03 40 О О ОМС М0333 МС\О С МС ОО СМ О:О 03 03 о "С- 3 00.
00 МС С"3 СО С СО 00 СО '0 '0' СО 00 С'3 О С СС С'4 С'3 МС Ж МС с- С- 0 0 3 Ф Ф О й ИМ 3' М Ф О 0 О СС Н О О2 03 С3 Ф о о с0 СС СС 3 3 й о о '0' СО о С3 03 С3 СО" СО СО Ф о МС С- 00 'г с ОМ о ОМ Ф Р. Мо с3 сс Ф Я МС С3 О СО 3« о о Г СС Сн Ф н МС 3 Мс о 03 ССО С' З Д Н ~Д Н й я С3 СО ОО ОО СО СО 3 О Э Н и Д и 0 Л О о и 18 вать в достаточно больших («весовых») количествах, а также свойства наиболее доступных и наиболее долгоживущих изотопов.
Из изотопов Сьнерицил важнейшими являются "'Лш и "'Л2п— а-излучатели, имеющие также мягкое, но илтенсивпое у-излучение; оба оли могут быть получены в изотопически чистом виде. Хииические свойства америция были изучены в основном на "'АСп, однако в дальнейшем стали доступлы весовые количества "'Аш, который более удобен для химических исследований, так как почти в 20 раз менее активен, чеи "'Аш. Недостатком изотопа С"Аш являетсл наличие короткоживущего дочернего 330443р, с которым приходится считаться при определении америцин по у-активности.
Наиболее доступные изотопы шория, "'Сш и "'Спг также являются а-излучателями, но имеют гораздо меньшие, чем у изотопов америция, периоды полураспада. У этих изотопов почти отсутствует у-излучение, по зато заметным явллются спонтанное деление и связанное с ним испускание нейтронов. Более долгоживущие изотопы кюрия ("'-"'Сш, все а-излучатели) образуются в виде смеси при облучении нейтронами плутония или америция.
В этой смеси при не очень продолжительном облучении преобладает "'Сш, а затем начинает накапливаться "'Сш. Оба эти изотопа, особенно "ССш, имеют большие периоды полураспада и гораздо более удобны длн проведения химических исследований, чем '"Сш и '4'Сш; однако они также обладают довольно большой скоростью сполтанного деленин. Наиболее долгоживущий изотоп кюрия ("'Сш) не образуется, к сожалению, в больших количествах из-за сильного деления на тепловых нейтронах. Единственный доступный в больших количествах изотоп бернлия — '"ВОО имеет сравнительно малый период полураспада (314 дней) и испускает в основном мягкие р -частицы, неудобные для регистрации. У пего имеется также слабое а-излучение (2,45 $0 СО770 по отлошению к 8 -излучению), которое иногда используется для определения этого изотопа.
Иавестен долгоживущий изотоп "СВ)г с периодом полураспада 1380 лет, имеющий а-излученпе, но пока он не получен в весовых количествах. Образовалие этого изотопа при нейтронном облучелии плутония не происходит из-за р -стабидьпости изотопов кюрия с массовым числом меньше 248. 0 Ф О 0 х и н и О 3' Р Ф О и О н х н Н СН й д О О 3" и СН О д и О, сг Таблица 4 (продолжение) Энергия излучения, Мзв (выход,;4) Удельная ак гинкас гь *" Полный период полураепада Период спонтанного деления Изотоп а, 0--частицы деления мкн. мкг мкн мкз 352 года [713] 6,87 10гз лет [726] 5,806 (84) 5,941 (3, 3) 5,898 (З,О) 0,106 (6,3) 0,255 (4,9) О, 330 (19, 2) О, 388 (63) [615] О, 043 9,05.10' 4,65.10 ' зззС1 13,08 лет [713] 900 лет [713] 1,66 10з лет [712] 6,024 (83) 5,'980 (17) 5,667(34,7) 5,844 (27,8) 6,007 (12,3) [344! 6, 112 (82) 6,069 (15) 5,834 (0,26) 5,792(5,3 10~) [292] 6,633 (90) 6,592 (6,6) 6, 430 (94, 3) 6, 361 (2,43) 2,43.10з 1,91 10" 3,51 10з зззг( 0,277 0,407 [344] 2,631 гада [415] 60,2 дня [292] 85,5 лет [712] 60,3 дня [712] 0,042 (1,4 1О ') О,'100 (1',3.
10ю) 1,16 10з 3,68 10т 5 85.10т 1 89,10га 20,03 дкя 270 дней 6,3 10' [712] 1,5 10з лет 0,387(0,05) 0' 429 (8. 10-з) 0,063 (12) 0,27(0,12) 0,31 (0,22) 0,39(0,07) 5 72,10гз 5 0 10з 4,22 10з 2,1 10' 39,8 дней [886] 3 10з лет «886] 6,300(8,5) [886] 2.62 10га(6 ) 1,1.10а 2,43.10з (и) Таблица 4 (оиончаиие) Удельная активнаеп ы Период спонтанного деления Полный период нолураапада а. й--чммицы деления Изотоп ммк. мкз 3,2 10з 9,55.10зз 2 4 10т 1,36 10га О, 059 (0,9) О',081 (1',1) 7,019 (93,4) е,'Вео (б,з) 6,921(8,1) [549] 6, 52 (94) 6,70(3,2) Е,44 (2'2) [886] 7,2З(н 10) [886] 1 10а лет 20 час.
8,38.10ы 1 4.1(ра 2,85 часа [Ы9] 130 лет [379] 2,62 часа [549] 79 дпей [569] з"рш ытрш 2,1 10аа 77 мин. 2,1.10ю 5 5.1014 1,5 10'а 6,73 53 дня [886] 3,0 мнн. 35 сен. 8,11 ыз102 8,35 — 8,50 вм103 " Данные по периодам полураспада и внергиям излучения азаты из работ 101а, !00), Ы Удельные активноата раеачитаны по парциальным периодам пОлураспада. з" у всех иаотапав наблюдаатая также рентгеновакаа излучение а знергией дарядка 0.0$$ — 0,020 изз. Изотопы калифорния с массовыми числамл 249 — 254 образуются в ядерном реакторе. Изотоп "'С1 является )) -излучателем, а все остальные — а-излучателями.
Кроме того, изотопы с четными массовыми числами ("'С1,м'С1 и '"С1) характеризуются больпзой скоростью спонтанного деления, особенно изотоп "'С1, у которого 99,7% распадов происходит путем спонтанного делении. С точки зрения химика наиболее привлекательным является изотоп "'С1, который обладает довольно большим периодом полураспада (352 года) и слабым спонтанным делением. У этого изотопа имеется и сильное у-иззучение, которое может значительно облегчить его идентификацию.
Изотоп "'С1 не получается в больших количествах в лдерном реакторе вследствие медленного р -распада материнского ™В)с и большого сечения взаимодействия с нейтронами, однако он может быть накоплен в лзотопически чистом виде как продукт ~ -распада предварительно выделенного ьиВк. Калифорлий, выделенный кз облученного в реакторе плутония, содержит в основном изотопы '"'С1 и "'С1 (при большом интегральном потоке нейтронов преобладает "-*""С1), и работа с ним затруднена из-за мощного нейтронного излучения. Из изотопов эйнштейния наиболее доступным является изотоп "'Ез — а-иэлучатель с периодом полураспада 20 дней, имеющий относительное слабое у-излучение и небольшую по сравнению с нзотопами калифорния скорость спонтанного доления. При более длительном облучении в реакторе образуется также долгоживущий ""Ез (Ть = 270 дней) .
Иаотопы фсрлшя, получаемые в ядерном реакторе ("'Рш, "'Рш, "'Рш), явлнются а-иэлучателями с короткими периодами полураспада (часы) л поэтому не могут быть выделены в весовых количествах. Но при более д.штельном и мощном облучении можно, повидимому, ожидать накопления заметных количеств долгоживущего изотопа фермпя '"Рпз (Ть = 79 дней).
Все изотопы фермин, в том числе и '"'Рш, характеризуются очень большими скоростями спонтанного деления. Все исследования свойств менде.зевая проводились с изотопом м'Мд, который распадается главным образом путем электронного захвата (а-излучение 10%) с периодом полураспада 77 мин. 'Известен долгоживущий изотоп "'Мс) (Ти = 53 дня), оп также. а-излучатель. Оба эти изотопа получают лз изотопов эйнштейния (соответственно -'""Ез и "'Еэ) по реакции (а, и), поэтому возможности синтеза изотопов менделевия лимптируются количеством имеющегося эйнштейния.
Долгоживущие изотопы 102-го и более тяжелых элементов пока неизвестны; изучение химических свойств 102-и 103-го элементов проводилось с изотопами и'102 (Тя = 3 мин.) и мз103 (Ть = = 35 сек.). При работе с изотопами ТПЭ в ряде случаев необходимо учитывать накопление дочерних продуктов распада. Генетические связи некоторых изотопов ТПЭ показаны на схеме 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
