ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Изучение естественной радиоактивности. Основные методы радиохимии из "Новые элементы в периодической системе Д И Менделеева Издание 2" Ускорители и ядерные реакторы дали возможность осуществить большое число ядерных реакций, приводящих к образованию искусственных радиоактивных изотопов. [c.65] Мы видели, однако, что на ускорителях эти изотопы получаются в ничтожно малых количествах, не больше миллионных долей граммов. Только при помощи ядерных реакторов удаётся получать граммы различных изотопов, однако и в этом случае удельное содержание продуктов реакции в массе исходного вещества чрезвычайно мало и не превышает десятитысячных долей процента. Поэтому даже относительно большие количества радиоактивных изотопов (порядка граммов) получаются лишь при химической обработке тонн исходных веществ. Из сказанного ясно, что весьма важным условием успешного проведения исследований радиоактивных изотопов и, особенно, синтеза новых элементов являлась разработка специальных методов отделения ничтожных количеств продуктов ядерных реакций и изучения их химических свойств. [c.65] Такие методы были разработаны и успешно применены в новой области науки — радиохимии, т. е. химии радиоактивных веществ, начало которой положили Мария и Пьер Кюри. [c.65] Успешное развитие радиохимии сыграло при изучении искусственной радиоактивности не меньшую, если не большую, роль, чем создание мощной аппаратуры для проведения ядерных реакций. [c.65] Изучение естественной радиоактивности. [c.65] Радиохимия как наука, как одна из пограничных с физикой областей химии, возникла на рубеже XIX и XX веков в связи с необходимостью изучения свойств радиоактивных элементов. Значительная часть методов современной радиохимии появилась на раннем этапе существования этой науки и с полным правом может сейчас называться классической радиохимической методикой. Смысл и содержание этой методики всего нагляднее можно уяснить на конкретных примерах задач, ставших более полувека назад перед молодой радиохимией. [c.65] Первой важной задачей радиохимии было исследование рядов радиоактивного распада урана, тория и актиния и установление химической природы разновидностей радиоактивных элементов, количество которых оказалось столь велико, что их нельзя было разместить в периодической системе. Именно благодаря успешному решению этой задачи и было введено в науку представление об изотопах. Надо было определить, каковы химические свойства всех членов трёх рядов радиоактивного распада, разновидностями каких именно элементов являются разные члены этих рядов. [c.66] Рассмотрим в качестве примера ряд распада урана и ограничимся пока начальными членами ряда — от урана до радия, ибо при распаде радия образуется газообразное вещество — радон, легко отделяемое от предыдущих членов ряда. [c.66] Сейчас известно, что среди первых шести членов этого ряда имеются четыре о-активных (т. е. испускающих а-частицы)— и , уран-два (иП), ионий (1о) и радий (1 а) и два -активных (т. е. испускающих р-частицы) — уран-икс-один (их ) и уран-икс-два (иХ . Кроме и иП, остальные четыре изотопа наряду с о- или -частицами испускают также -лучи. Периоды полураспада указанных шести членов различаются очень сильно — например, 4,5 млрд. лет для урана и 1,2 мин. для иХ-2. Но когда производились первые исследования урана, в распоряжении учёных были лишь образцы урановой руды, излучавшие сразу а- и -частицы и -)г-лучи. [c.66] Такой способ осаждения очень малых доз радиоактивных веществ путём добавления в раствор инертных носителей, одновременно с получаемыми веществами дающих нерастворимое соединение, получил широкое применение в радиохимии. Способ этот называется способом соосаждения и представляет один из вариантов так называемого метода инертных спутников. [c.67] Исследованию процессов соосаждения было посвящено очень большое количество радиохимических работ. Первоначально считалось, что основным условием для эффективного соосаждения является добавление в раствор солей с такими анионами, которые дают с радиоактивными катионами плохо диссоциирующие или плохо растворимые соединения. Подробное изучение процессов соосаждения В. Г. Хлопиным показало, однако, что наиболее полное осаждение радиоактивных элементов достигается в тех случаях, когда осадки соединений этих элементов и инертных носителей оказываются изоморфными, т. е. могут совместно кристаллизоваться в единую кристаллическую решётку. [c.67] Изоморфное соосаждение характерно для очень родственных в химическом отношении элементов, и поэтому его изучение даёт возможность особенно тонкого сопоставления химических свойств радиоактивного элемента и инертного носителя. Например, оказалось, что сульфат радия изоморфен с сульфатом бария, но не изоморфен с сульфатом более лёгкого элемента той же подгруппы щёлочноземельных металлов— кальция. Этот факт был установлен по отсутствию соосаждения сульфата радия и гипса при наличии соосаждения КаЗО и ВаЗО . [c.67] Благодаря осаждению КаЗО вместе с ВаЗО удалось не только открыть новый элемент — радий, но и одновременно убедиться в близости химических свойств радия и бария. А эта близость указывает на расположение радия в периодической системе во второй группе, в подгруппе щёлочноземельных металлов, ниже бария, под 88. [c.67] После того как радий был выделен в чистом виде, было показано, что он испускает а-частицы с энергией 4,79 а также (-лучи с энергией 0,19 Мэв. Период полураспада радия равен 1620 лет. [c.68] Метод инертных спутников помог выделить также два других члена ряда распада урана — их и 1о. Оба эти вещества оказались изотопами тория. При отделении изотопов тория от урана применялся не способ соосаждения, а другой вариант метода инертных спутников—способ адсорбционного осаждения. [c.68] Выделение радиоактивных изотопов по способу адсорбционного осаждения происходит уже не по причине химического родства инертного носителя и радиоактивного изотопа, а вследствие адсорбции радиоактивных веществ поверхностью осадка. По способу адсорбционного осаждения радиоактивный изотоп висмута ТЬС удалось осадить из раствора в виде углекислой соли В12(СОз)д вместе с инертным носителем ВаСОд, радиоактивный изотоп свинца КаВ был выделен из раствора в виде нерастворимого иодистого свинца PbJ2 вместе с иодистым серебром AgJ. [c.68] Образование смешанных кристаллов радиоактивного элемента и инертного носителя (как и в случае НаЗО и ВаЗО ) рассматривается теперь как истинное соосаждение, в отличие от адсорбционного осаждения, которое обусловливает приведённые примеры соосаждения висмута и бария, свинца и серебра. [c.68] Адсорбционное осаждение, в противоположность изоморфному соосаждению, очень сильно зависит от всевозможных изменений условий опыта. Полнота и длительность осаждения могут резко меняться с изменением концентрации растворов, температуры, последовательности смешения растворов, а также под действием посторонних добавок. Такая чувствительность процессов адсорбционного осаждения к внешним условиям неудивительна, если учесть, что адсорбция зависит и от величины кристаллов носителя и от состояния их поверхности. [c.68] Широкое применение для адсорбционного осаждения нашли студенистые гидроокиси многих металлов (железа, олова, алюминия и др.). В качестве адсорбента для разделения изотопов тория и урана использовалась гидроокись железа. К азотнокислому раствору соединений урана, включающих изотопы тория, добавлялось небольшое количество азотнокислого железа Fe(NOg)g, а затем большой избыток аммиака. [c.68] Вернуться к основной статье