Радиоактивные ряды изотопов. Радиоактивное равновесие

Изотопы урана и тория являются родоначальниками трех рядов (семейств), содержащих более 30 радиоактивных элементов. В старых, не подвергавшихся действию тех или иных химических реагентов минералах и рудах имеет место радиоактивное равновесие между родоначальниками семейств — ураном и торием — и продуктами их распада. [c.308]

Радиоактивные ряды изотопов. Радиоактивное равновесие В настоящее время установлено, что все изотопы тяжелых радиоактивных элементов, расположенных в Периодической системе после висмута (2=83), являются членами цепей последовательных радиоактивных превращений. Элементы, образующие одну цепь, входят в одно семейство, или радиоактивный ряд. Каждый радиоактивный ряд имеет своего родоначальника и определенную длину цепи последовательных превращений, приводящую в итоге к изотопу нерадиоактивного элемента. Если в радиоактивном ряду происходят только а- и р-превращения, то массовые числа соседних членов ряда или различаются на 4 (а-распад), или одинаковы (р-распад) Все природные радиоактивные изотопы тяжелых элементов могут быть охвачены тремя радиоактивными рядами. [c.401]

Различия в массах стабильных и радиоактивных изотопов одного и того же элемента в ряде случаев сказываются на свойствах веществ, на скоростях протекающих химических процессов и на состоянии термодинамических равновесий. Эти различия составляют сущность так называемых изотопных эффектов. При использовании радиоактивных индикаторов наличие изотопных эффектов приводит, как правило, к весьма небольшим изменениям в скоростях химических реакций или незначительным смещениям равновесий. Однако в случае изотопов легких элементов изотопные эффекты могут достигать заметных величин, что следует учитывать при проведении соответствующих исследований. [c.141]

Поскольку эти три долгоживущих изотопа распадаются, они поддерживают в равновесии с собой различные дочерние продукты в таких количествах, которые зависят от относительной устойчивости или периодов полураспада этих продуктов. Так, например, радий-226 является одним из продуктов распада урана-238. Периоды полураспада этих изотопов составляют, соответственно, 1600 лет и 4,5 млрд. лет, а поэтому оба указанных изотопа находятся в соотношении одна часть радия к трем миллионам частей урана, или /з г радия на 1 т урана. В этом отношении можно провести грубую аналогию с большим водоемом (уран), из которого вытекает с постоянной скоростью вода, поступающая в бочку, имеющую небольшое отверстие. Количество воды в бочке (радий) зависит при равновесии от скорости поступления воды (скорости распада урана) и размера отверстия в бочке (скорости распада радия). Два элемента с особенно короткими периодами полураспада— элементы 85 (астатин) и 87 (франций) —почти полностью теряются в рядах радиоактивного распада элемент 87 находится в уране лишь в очень низкой концентрации, составляющей несколько частей на миллиард миллиардов частей урана. Что касается элемента 85, то ои встречается в природе еще в меньших количествах. Такие элементы нельзя даже выделить в макроскопических количествах, и определять их можно только благодаря присущим им свойствам радиоактивности. [c.144]

Радиоактивный ряд, или радиоактивное семейство, — последовательный ряд изотопов, в которо.ч каждый следующий изотоп образуется из предыдущего в результате радиоактивного распада, ряд заканчивается стабильным изотопом. Радиоактивный распад — самопроизвольный распад атомных ядер с испусканием а-, р- и у-лучей. В радиоактивном ряду новые атомные ядра возникают путем а- или Р распада (см. ниже), все члены радиоактивного ряда находятся между собой в радиоактивном равновесии. [c.42]

Одновременное протекание радиоактивных превращений всех членов ряда приводит к тому, что они образуют смеси с определенным соотнощением компонентов. В начальный период возникновения радиоактивного ряда эти соотношения зависят от времени. В дальнейшем устанавливается радиоактивное равновесие, и соотношение между количествами членов радиоактивного ряда становится постоянным. Кинетику процесса определяет наиболее медленная стадия. Все ядра, образующиеся на этой стадии за период полураспада самого устойчивого изотопа, успевают претерпеть [c.403]

Эти соотношения дают возможность вычислить количества отдельных изотопов радиоактивного ряда, находящиеся в радиоактивном равновесии с определенным количеством другого изотопа того же ряда, если известны их константы распада или периоды полураспада. Знание весовых количественных соотношений между отдельными изотопами радиоактивного ряда делает возможным вычисление Я, и Г /, для одного изотопа, если значения их для другого изотопа известны. [c.223]

Однако практически уравнение (14) может быть выполнено только для короткоживущих изотопов. В случае долгоживущих радиоактивных изотопов процесс активации приходится прекращать задолго до достижения радиоактивного равновесия. В этом случае Разлагая о.еэз— в ряд в уравнении (13), [c.203]

Радиоактивные эманации (Рп, Тп, Ап), распадаясь (схема распада во всех рядах одинакова, см. рис. 134), дают начало ряду короткоживущих радиоактивных изотопов элементов от Т1 до At. Они различаются периодами полураспада и энергиями излучения. За счет энергии отдачи атомы продуктов распада оказываются преимущественно положительно заряженными. Поэтому нри введении заряженных электродов в пространство с эманациями ионы осаждаются преимущественно на отрицательном электроде, образуя так называемый активный налет . Количество атомов каждого рода в активном налете зависит от времени пребывания активируемого тела в атмосфере эманации и в конце-концов достигает насыщения, отвечающего радиоактивному равновесию. [c.193]

Однако, результаты полевых и лабораторных геохимических исследований, показывают, что поведение радионуклидов здесь является более сложным, т.к., во-первых, изотопный состав радионуклидов пока не стабилизировался и формирование промежуточных продуктов радиоактивного распада заведомо не завершилось во-вторых, - при взаимодействии этих продуктов с подземными и технологическими водами образуется сложное сочетание различных соединений, состав и устойчивость которых зависят от ряда геохимических факторов состава, растворимости и сорбционных свойств вмещающих пород, значений окислительно-восстановительного потенциала в потоке флюидов, активности карбонатных анионов, изменений равновесия в соединениях углерода, состояния органического вещества и т.д. в-третьих, - в окрестностях зон ПЯВ формируется ряд геохимических барьеров, которые могут служить накопителями радиотоксичных изотопов. Поэтому, с одной стороны, неосторожное вскрытие этих барьеров может усугубить радиационную опасность промысла, а с другой, - эти барьеры при разумном с ними обращении могут сыграть роль защитных экранов, способствующих оздоровлению радиационной и экологической обстановки. С этих позиций идеология всеобщей промывки промысла, обеспечивающей якобы разбавление концентрации радионуклидов до безопасного уровня, считается неприемлемой. [c.84]

Однако, хотя соотношение между количеством радиоактивных продуктов и количеством исходного урана весьма мало, тем не менее, ядерные реакторы позволяют накапливать миллиграммы и даже граммы различных радиоактивных изотопов. При этом удобнее, конечно, производить накопление изотопов с большими периодами полураспада, ибо в противном случае быстро наступает равновесие, как и в естественных радиоактивных рядах распада, и в единицу времени распадается столько же атомов радиоактивного изотопа, сколько их образуется вследствие работы реактора. [c.85]

При помощи ядерных реакторов удается накопить большие количества только таких радиоактивных изотопов, периоды полураспада которых достаточно велики (не менее десятков часов) и которые можно получать поэтому длительным накоплением. В противном случае, быстро наступает равновесие за единицу времени распадается столько же атомов данного изотопа, сколько их образуется вследствие деления урана. Накопить большие количества изотопа не удается, потому что в этом случае, как и в рядах естественного радиоактивного распада, равновесные коли- [c.112]

Несомненно, что и в геологических масштабах времени не могло бы сохраняться постоянство изотопного состава, если бы не было факторов, противодействующих его изменениям в результате разнообразных природных фракционирующих процессов. На это указывал еще А. Е. Ферсман [23]. Постоянство изотопного состава связано с генезисом элементов, образование которых в разные эпохи и в разных местах вселенной идет по одним и тем же законам, обеспечивающим повторяемость пропорции изотопов. Нечто подобное можно наблюдать в смесн радиоактивных элементов и их изотопов, принадлежащих к одному радиоактивному ряду. В достаточно старом препарате, в котором достигнуто стационарное состояние радиоактивного равновесия, пропорция всех сортов промежуточно образующихся атомных ядер остается постоянной и определяется отношением скоростей распада. [c.56]

Постоянство изотопного состава связано с генезисом элементов, образование которых в разные эпохи и в разных местах вселенной идет по одним и тем же законам, обеспечивающим повторяемость пропорции изотопов. Нечто подобное можно наблюдать в смеси радиоактивных элементов и нх изотопов, принадлежащих к одному радиоактивному ряду. В достаточно старом препарате, в котором достигнуто стационарное состояние радиоактивного равновесия, пропорция всех сортов промежуточно образующихся атомных ядер остается постоянной и определяется отношением скоростей распада. [c.34]

Описание экстракционного равновесия предполагает знание термодинамических активностей компонентов, так как в ряде случаев концентрационные зависимости оказываются неточными и не передают истинной картины равновесия. В этом случае для изучения экстракционных равновесий нужно знать не только концен трации экстрагируемого комплекса в равновесных фазах, но и коэффициент активности этого комплекса. Использование радиоактивных изотопов, в сочетании с исследованиями экстракционных [c.182]

Большое значение времени, прошедшего с момента изготовления раствора, обусловлено целым рядом причин. Во-нервых, это связано с тем, что при изменении условий суш,ествования радиоактивного изотопа в растворе химическое равновесие (реакции гидролиза, коллоидообразования, комплексообразования) может устанавливаться не мгновенно, но с некоторой конечной скоростью [ ] во вторых, в случае коллоидного состояния радиоактивных изотопов с течением времени могут происходить различные процессы, приводящие к изменению величины заряда коллоидных частиц, коагуляции их, изменению степени дисперсности и т. д. в-третьих, с увеличением времени хранения в растворе может возрасти количество коллоидных и других случайных загрязнений, возникающих за счет выщелачивания из стенок сосудов 8102 и попадания пыли из воздуха [27-29] [c.48]

Переход радиоактивных изотопов из кристаллов в воздействующий раствор связан с наличием двух факторов 1) вымывания воды из капилляров вместе с находящимися в ней атомами радиоактивных изотопов 2) десорбция атомов радиоактивных изотопов со стенок капилляров. Как показывают вышеприведенные данные, основная масса атомов элементов находится в адсорбированном состоянии и переход элемента в раствор в основном определяется процессом десорбции. Поэтому процесс собственно выщелачивание можно представить как процесс установления адсорбционного равновесия между поверхностью капилляров минерала и объемом раствора. Скорость установления этого равновесия зависит от ряда условий, при которых происходит выщелачивание. [c.269]

При изложении свойств первичной адсорбции мы исходили из обычных представлений об адсорбции как о быстро протекающем процессе. Имре пришел к совершенно иным выводам о характере кинетики адсорбционных процессов при адсорбции радиоактивных изотопов на полярных кристаллах. В ряде работ, посвященных изучению кинетики адсорбции радиоактивных изотопов на осадках полярных солей, он нашел, что количество адсорбированного радиоактивного изотопа является весьма сложной функцией от времени, зависящей в то же время от условий опыта, растворимости адсорбента и природы адсорбирующегося радиоактивного изотопа. Он пришел к заключению, что процесс адсорбции протекает через ряд последовательных ступеней, характеризующихся различной скоростью установления равновесия, и попытался дать этим ступеням физическое истолкование. Вместе с тем применявшаяся им экспериментальная методика ставит под сомнение полученные результаты, так как в качестве адсорбентов брались свежеосажденные осадки. Такие осадки, как показал ряд авторов I ], подвержены интенсивной перекристаллизации, во время которой могут протекать различные процессы, накладывающиеся на адсорбцию. Например, изоморфные ионы при этом могут проникать внутрь кристаллов, образуя смешанные кристаллы отдельные кристаллики могут срастаться, захватывая внутрь образовавшегося кристалла маточный раствор и т. д. [c.443]

Экстракционные свойства эфиров 1—VI изучали с помощью радиоактивных изотопов Экстракцию проводили с индикаторными количествами железа и ряда других переходных металлов из солянокислых растворов разбавитель — хлороформ температура опытов 25+0,5° С соотношение фаз 1 1 продолжительность перемешивания 45 мин, что соответствовало установлению равновесия. Радиоактивность аликвотных частей измеряли на установке ПСТ-100, снабженной счетчиком УСД-1 с монокристаллом Nal, [c.19]

Обычно принято считать, что до отвердевания земной коры составляюпще ее элементы образовывали смесь. В процессе отвердевания, происходившего за неизмеримо более короткий период по сравнению с возрастом Земли, наблюдалась локализация отдельных элементов, однако принято, что в процессе отвердевания не имело место фракционирование изотопов тяжелых элементов. Широко распространенные уран и торий встречаются, однако, лишь в очень небольших количествах но иногда они встречаются в более высоких концентрациях в радиоактивных породах, причем всегда сопровождаются радиогенным свинцом, состоящим, как указывалось выше, из изотопов с массами 206, 207 и 208. Кроме того, они могут быть связаны с первичным (primaeval) свинцом, не образующимся целиком в процессе радиоактивного распада. Наличие такого первичного свинца очень трудно обнаружить и измерить, если не использовать тот факт, что в нем содержится стабильный изотоп ФЬ, не являющийся радиогенным. Количество радиогенного свинца, образующегося при радиоактивном распаде в любом из трех встречающихся в природе радиоактивных рядов, может быть представлено как функция времени. Каждый из трех рядов достиг состояния равновесия, поскольку с момента отложения радиоактивных минералов прошло не менее миллиона лет в соответствии с этим отношение количества свинца — стабильного конечного продукта распада — к количеству любого члена ряда, с которым он находится в равновесии, теоретически может быть использовано для определения возраста минерала. [c.463]

Еще в 1922 г. Панет предложил радиоактивный метод измерения поверхностей, который затем был усовершенствован в ряде работ и получил значительное распространение. Сущность его проще всего пояснить примером. Пусть надо найти истинную поверхность кристаллического порошка осажденного сернокислого свинца. Для этого его взбалтывают с насыщенным раствором меченого РЬ +, содержащим радиоактивный изотоп свинца, например, ТЬВ, в качестве индикатора. В результате обмена ионов свинца между раствором и поверхностью устанавливается обменное равновесие с коэффициентом разделения, равным единице. Этому отвечает следующее соотношение [c.276]

В настоящее время для любого элемента искусственно получены радиоактивные изотопы. Поэтому под радиоактивными элементами понимают такие, которые не имеют ни одного стабильного изотопа. Радиоактивные элементы в свою очередь подразделяются на естественные (встречающиеся в природе) и синтезированные, изотопы которых в природе не встречаются. В основном радиоактивными являются тяжелые элементы, расположенные в конце периодической системы после висмута. Висмут является последним стабильным элементом в системе, поскольку у него достигается предельное соотношение числа нейтронов и протонов (Л /2= 126/83 = 1,518), еще обеспечивающее стабильность ядра. У элементов с 2>83 число нейтронов в ядре слишком велико и начинает сказываться нестабильность самого нейтрона. Лишь два элемента — технеций (№ 43) и прометий (№ 61) — не подчиняются этому правилу. И их нестабильность связана с другим обстоятельством (см. ниже). Отсутствие в природе Тс, Рт и всех злементов, расположенных после урана, связа1ю с двумя причинами. Во-первых, их периоды полураспада меньше, чем возраст Земли, и за время существования планеты все их наличное количество успело исчезнуть. Во-вторых, эти элементы не являются членами естественных радиоактивных рядов , поэтому их запас не возобновляется за счет радиоактивного равновесия. [c.427]

Наряду с этими методами все более широкое применение получили методы определения возраста молодых геологических образований радиоуглеродный, радиево-иониевый и др. Радиоуглеродный метод основан на измерении С, поступающего в живые организмы из атмосферы, где этот изотоп образуется под действием космических излучений. Метод дает возможность определять возраст углесодержащих остатков до 60 000 лет. Иониевый метод основан на измерении иония и радия в колонках морских грунтов, в которых радиоактивное равновесие в ряду и — 1о — На является функцией времени. Метод позво- [c.407]

В природных условиях радиоактивное равновесие в геологических образцах может быть нарушено процессом миграции одного или нескольких членов семейства. В ряде случаев, например, процесс зманирования (т. е. испускания газообразной эманации) вызывает потерю радона и тем самым его дочерних веществ в ураносодержащих минералах и породах. В других случаях изотопы радия или, например, тория выщелачиваются, вымываются водой. Таким образом, возможность установления радиоактивного равновесия в природных объектах обусловлена в известной мере сохранностью в нем отдельных членов радиоактивного ряда . [c.43]

Явление радиоактивной отдачи может быть в ряде случаев использовано для получения чистых продуктов а-распада (метод атомов отдачи). Опишем его на примере получения атомов ТЬС". Воспользовавшись простейшей установкой (рис. 49), можно собрать атомы активного осадка торона. На дне сосуда находятся зманирующий препарат радиотория RdTb и находящийся в радиоактивном равновесии с ТЬХ и испускающий газообразный продукт распада — изотоп Эхманации — торон. [c.96]

Эманационный метод количественного определения содержания естественных радиоактивных изотопов радия является наиболее точным методом даже тогда, когда в исследуемом материале в равновесии с изотопами радия содержатся малые количества и 232тн (см. радиоактивные ряды). В этом случае определяют содержание последних по торону ( о п) или по актинону ( вНп). [c.368]

Изотоп Ас содержится в старых препаратах тория, так как он является членом радиоактивного ряда тория. Его содержание в равновесии с 1 г Th составляет 5-10 г, что соответствует активности 5 мккюри 22 Ас на 100 г Th (N03)4 4Н2О. [c.380]

Для исследования макроколичеств протактиния пригоден только единственный долгоживущий изотоп этого элемента с массовым числом 231. Протактиний-231 представляет собой природный а-излучатель с периодом полураспада 3,2-10 лет, который входит в состав радиоактивного ряда актиноурана ( U). В 1 т урана (естественная смесь изотопов) при равновесии содержится 0,314 г протактиния, т. е. почти столько же, сколько и радия (0,332 г). Однако, из-за особенностей химического поведения протактиния, задача его извлечения из урановых руд решается значительно труднее, чем извлечения радия. [c.397]

Наибольшее практич. значение имеет природный пзотоп Po i (Ti/j = 138,401 дня), образующийся в радиоактивном ряду урана. Это объясняется легкостью его нолучения в чистом состоянии, продолжительностью жизни, отсутствием радиоактивных продуктов расиада, интенсивностью и чистотой его излучения (Po io — чистый а-излучатель). Изотоп Ро о может быть выделен из урановых руд как побочный продукт при добывании радия. Равновесное отношение урана к полонию составляет 1,9-lOi в равновесии с 1 г радия паходится 0,2 мг П. Однако извлечение П. из радия связано с опасностью подвергнуться облучению, что наряду с высокой стоимостью работ не позволяет широко использовать радий для этой цели. Обычно Ро ю получают из долгоживущего радиоактивного изотопа свинца Pb i ( /j = 23,3 года), в свою очередь образующегося нри распаде радона RaD(Pb2io) НаЕ(Вр1о) К RaF(Po2n>). Получаемые нри этом образцы полония составляют 10-10—10 в г (о химич. извлечении образующегося Po i см. ниже). В миллиграммовых количествах Po io получают искусственно облучением висмута нейт- [c.117]

Экспериментальные методы. Относительная лету-чессь неидеальных бинарных систем изменяется в записимости от состава по сложному закону. Поэтому практический интерес в случае глубокой очистки пеществ представляет экспериментальное изучение фазового равновесия жидкость —пар в системе, содержан1ей один из компонентов в микроконцеитрации. Эту задачу можно бы было решить контролем равновесных фаз с помощью радиоактивных и стабильных изотопов, однако это не всегда представляется возможным осуществить из-за отсутствия соответствующего изотопа и по ряду дру] их причин. [c.238]

В опытах по ультрафильтрации МЬ через целлофан производилось предварительное насыщение внутренней поверхности прибора радиоактивным ниобием. Для этого активный раствор наливался в прибор и выдерживался в нем без подачи давления до наступления адсорбционного равновесия. Эта операция повторялась до тех пор (обычно 2—3 раза), пока активность начального раствора при помещении его в ультра-фильтратор не изменялась. Затем подавалось давление и измерялась активность фильтрата. Первые порции фильтрата при pH < 2 были несколько обеднены радиоактивным изотопом за счет адсорбции КЬ внутри целлофановой мембраны. После пропускания примерно 50—100 мл раствора активность фильтрата возрастала до постоянного значения, отвечающего количеству Nb , находящемуся в ионно- или молекулярнодисперсной форме. При pH > 2 увеличения активности фильтрата с увеличением объема пропущенного раствора не происходило. Более того, в ряде случаев имело место концентрирование NЬ внутри прибора, обусловленное просеиванием коллоидного раствора через мембрану. [c.83]

Целесообразно остановиться на радиохимическом выделении из проб атмосферных осадков и аэрозолей некоторых радиоактивных изотопов сстсстсенного происхождения. При решении ряда задач следует учитывать тот вклад, который вносят в суммарную активность пробы отдельные естественные радиоактивные изотопы. Компоненты долгоживуш,его активного осадка радона, например, определяются, как правило, радиохимически. Определить RaD можно по дочернему продукту RaE при условии, что равновесие RaD — RaE не нарушено. [c.58]