Химия ядерных реакций

Понятие о химическом элементе. Ядерная модель атома. Протоны, нейтроны, электроны. Дефект массы. Магические ядра. Космическая распространенность химических элементов. Химические элементы в земной коре. Радиоактивность. Превращение химических элементов. Ядерная химия. Ядерные реакции. Синтез химических элементов. Ядерные реакции в природе. Происхождение химических элементов. [c.7]

Известно, что круг вопросов по анализу в этой области весьма обширен — от выделения и анализа рзэ в облученных материалах, в осколочных продуктах с различным временем выдержки и в материалах, бомбардированных частицами высоких и сверхвысоких энергий, до анализа радиоактивных рзэ в органических материалах, водах, атмосфере и т. д. Соответствующие аналитические методики и рекомендации обслуживают не только производство ядерного горючего и, особенно, его реконверсию, но и ряд исследовательских направлений, например химию ядерных реакций, общую радиохимию, применение радиоактивных индикаторов в изучении биологических и медицинских проблем, развитие радиологической службы на местности и возникающие в связи с этим вопросы санитарии. Аналитический контроль необходим также для решения некоторых прикладных задач, как, например, для приготовления радиоактивных индикаторов достаточной радиохимической чистоты без носителя или с носителем, предназначенных для химической работы или для специальных целей. Специфика работы с радиоактивными веществами по отношению к разрабатываемым аналитическим способам проявляется в нескольких направлениях. Прежде всего работа с высокими уровнями активности требует защиты, что затрудняет проведение химических операций или даже заставляет пользоваться дистанционным и автоматическим управлением. При работе с короткоживущими радиоизотопами особые требования предъявляются к методической части, и, наконец, в радиохимической практике очень часто встречаются резкие несоответствия весовых количеств элементов и их активности, которые ответственны за появление новых свойств, например в растворах. Все это объясняет, почему в ряде случаев классические способы разделения ока- [c.256]

Знание основ химии ядерных реакций всегда являлось обязательной частью научной эрудиции физика. В наши дни в связи с широким общественным интересом к атомной бомбе уже каждый школьник имеет какие-то представления о механизме расщепления и слияния ядер. Среди шума, поднятого но поводу ядерного оружия, как-то затерялся тот факт, что поразительные успехи биохимии были достигнуты в значительной мере благодаря применению метода радиоактивных индикаторов. Однако мы, прежде чем рассмотреть это весьма важное и благотворное применение ядерной физики, вспомним некоторые основные положения химии. [c.458]

Глава 3 ХИМИЯ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ [c.11]

Ядерные реакции происходят при бомбардировке ядер мишени другими ядрами, ускоренными до такой скорости, которая позволяет им преодолеть электростатическое отталкивание между положительно заряженными ядрами. Нейтроны взаимодействуют с бомбардируемыми ими ядрами легче, поскольку они не имеют электрического заряда. Одним из важных примеров использования ядерных реакций служит получение изотопов для химии, промышленности и медицины. Другим применением является синтез новых трансурановых элементов. Таким путем были получены искусственные элементы с порядковыми номерами до Z = 105, и есть основания предполагать, что элементы с порядковыми номерами около 114 окажутся более устойчивыми, чем полученные до сих пор. [c.435]

Активационный анализ занимает значительное место в аналитической химии следовых количеств элементов. Он относится к наиболее чувствительным аналитическим методам преиму-шеством его является возможность проведения неразрушающего анализа. В то же время реальные возможности метода определяются соотношением значений поперечных сечений захвата ядерных реакций изотопов определяемых элементов и элементов матрицы и периодов полураспада соответствующих нуклидов. Эффективность активационного анализа зависит также от видов применяемого возбуждения нейтронами, заряженными частицами и фотонами. Поэтому часто становится необходимой предварительная радиохимическая подготовка пробы, например частичное растворение матрицы. [c.418]

До сих пор мы занимались химическими реакциями, т.е. реакциями, в которых преобладающую роль играют электроны. В данной главе рассматриваются ядерные реакции, т.е. такие изменения вещества, природа которых связана с атомным ядром. Некоторые эксперты предсказывают, что мы все больше будем использовать ядерную энергию, чтобы возместить оскудевающие запасы горючих ископаемых и удовлетворить наши возрастающие энергетические потребности. Поэтому, переходя к рассмотрению ядерной химии, мы как бы продолжаем начатую в предыдущей главе тему, которая связана с получением энергии. Но, прежде чем начать это обсуждение, нужно ознакомить читателя со спорами вокруг ядерной энергии в связи с теми чувствами, которые вызывает строительство атомных электростанций. Поскольку разговоры о ядерной энергии вызывают очень много эмоций, в них трудно отделить факты от вымысла и непредвзято взвесить все доводы за и против. Поэтому каждому образованному современному человеку важно хоть немного знать о ядерных реакциях и об использовании радиоактивных веществ. [c.244]

ГАММА-ЛУЧИ (v-лучи) — электромагнитное излучение с о чень короткими длинами волн (до 1 А), испускаемое атомными ядрами при радиоактивных превращениях и ядерных реакциях. Г.-л., в отличие от а- и р-лучей, не отклоняются в электрических и магнитных полях и имеют большую проникающую способность. Г.-л. используются для обнаружения внутренних дефектов изделий (гамма-дефектоскопия), в медицине для гамма-терапии злокачественных опухолей, в пищевой промышленности для консервирования продуктов и др. В химии Г.-л. применяют для инициирования радиационно-химических реакций. Источником Y-лучей служат радиоактивные изотопы Со, и др. Способы индикации Г.-л. сходны с рентгеновским излучением. .) [c.65]

Понятие о химии горячих атомов. При ядерных реакциях существует явление отдачи в момент распада неустойчивого [c.394]

Курс общей химии включает в себя определенный круг вопросов, для прочного овладения которым студенту необходимо самостоятельно решить достаточное число задач, В процессе их решения вырабатываются навыки в выполнении важных практических расчетов и закрепляются основные теоретические положения курса. По каждой теме дается краткое теоретическое вступление, цель которого фиксировать внимание студента на те вопросы курса общей химии, по которым предусмотрены упражнения и задачи. В тех же случаях, когда необходимый пояснительный материал в учебнике освещен недостаточно, даются более подробные объяснения (окислительно-восстановительные гальванические элементы, ядерные реакции и их уравнения и некоторые др.). [c.5]

Помимо получения около 1000 радиоактивных изотопов искусственными ядерными реакциями, с помощью последних были синтезированы недостающие элементы периодической системы с 2 = 43, 61, 85 и 87. С помощью ядерных реакций химия вышла за пределы последнего элемента — урана искусственно получены элементы с порядковыми номерами 93—104. На крупнейших заводских установках разделяются изотопы урана, в атомных реакторах получаются относительно большие количества плутония. Ядерная техника получения элементов с каждым годом расширяет сферу своего практического применения. [c.61]

Ядерные реакции с протонами. Новый этап в развитии ядерной химии составили опыты Кокрофта и Уолтона. Опыты Резерфорда показали, что если кинетическая энергия а-частиц меньше 3 10 эв, то трансмутация не происходит. Но для усиления кинетической энергии а-частиц в то время не было технических возможностей. [c.62]

Значение водорода в химии Космоса исключительно велико. Водород — наиболее распространенное вещество Вселенной. Солнце на 75% состоит из водорода, огромные количества молекулярного и атомного водорода рассеяны в космическом пространстве и сосредоточены в звездах. Уже одно это обстоятельство заставляет думать о роли простейших атомов в эволюции звезд. Открытие гелия и неизменное соседство этих двух элементов в космических телах (24% массы Солнца составляет гелий и 1% приходится на остальные элементы) казалось загадочным до тех пор, пока ядерные реакции не стали объектом тщательных исследований. Пред- [c.149]

Как было выше показано, для химических превращений на практике изменение массы учитывать не следует. Оно становится заметным в ядерных реакциях, сопровождающихся выделением или поглощением энергии на 6—9 порядков больше, чем в химических реакциях (см. гл. 19). В химии это приходится учитывать при вычислении атомных масс. В качестве примера рассмотрим углерод. [c.34]

Предметом ядерной химии являются реакции, в которых происходит превращение элементов, т. е. изменение ядер их атомов. Самопроизвольный распад радиоактивных атомов, рассмотренный выше, представляет собой ядерную реакцию, в которой исходным является одно ядро. Известны и другие реакции, в которых с ядром реагируют протон р, дейтрон (ядро атома дейтерия Н) й, альфа-частица а, нейтрон п или фотон у (обычно гамма-лучи). Удалось вызвать атомные превращения и под действием очень быстрых электронов. Вместо а-частиц (ядер Не) иногда используют ядра более легкого изотопа гелия Не. В последнее время все шире применяют для бомбардировки атомных ядер ускоренные ядра более тяжелых элементов вплоть до неона. [c.581]

Превращение химических элементов осуществляется в результате ядерных реакций. Первым шагом в научном решении проблемы превращения элементов было открытие А. Беккерелем в 1896 г. радиоактивности урана. Объяснение радиоактивности как следствия расщепления ядер (Э. Резерфорд, Ф. Содди, 1903) показывает, что химические элементы не являются вечными и неизменными, а могут превращаться друг в друга. С этого момента получила твердые научные основы и задача искусственного превращения элементов. Закономерности превращения ядер химических элементов изучает ядерная химия. [c.9]

При подготовке пятого издания в него внесены дополнения и изменения и сделаны некоторые сокращения. Введены два новых раздела "Классы неорганических соединений" и "Периодический закон и свойства соединений". Раздел 5 назван "Термохимия и химическое равновесие", в нем собраны задачи и упражнения по расчету изменения энтальпии, энтропии, свободной энергии Гиббса, по их применению для описания химических реакций и по расчету концентраций в равновесных системах. Главы "Равновесие в растворах электролитов" и "Направление обменных химических реакций в растворах электролитов" объединены в один раздел "Ионные реакции в растворах". Этот раздел существенно переработан. В раздел, посвященный химии отдельных элементов, включены упражнения по составлению уравнений реакций, отражающих важнейшие свойства их соединений. Несколько сокращена глава "Физико-химические свойства разбавленных растворов" и ей дано другое, более конкретное, название "Коллигативные свойства растворов", отражающее то, что в данном разделе рассматриваются свойства растворов, зависящие от концентрации частиц. Исключена глава "Радиоактивность. Ядерные реакции", так как обсуждаемые в ней вопросы фактически являются содержанием физики. Все изменения имели своей целью приблизить содержание задач и упражнений к химической практике. При переработке пособия мы стремились сохранить содержание, поэтому задачи и упражнения, имевшиеся в четвертом [c.3]

Реакции отдачи. Химия горячих атомов. После осуществления акта ядерной реакции образовавшийся новый атом несет в себе значительную энергию, которая в сотни раз превышает энергию химической связи. Это приводит к своеобразному поведению вновь образовавшегося, или, как его часто называют, горячего атома. Обычно горячий атом отрывается от молекулы, в состав которой он входил, и переходит в новую химическую форму. Так, при облучении йодистого этила нейтронами происходит реакция Р (я, -у) 1 . Образующийся в результате реакции П обладает настолько большой энергией, что он отрывается от углеводородного радикала и в молекулярной форме растворяется в йодистом этиле, откуда легко может быть извлечен водным раствором какого-либо восстановителя (например, тиосульфата). [c.100]

К Р. близко примыкает ядерная химия, важнейшие задачи к-рой-изучение хим. методами продуктов ядерных реакций, выявление связи между физ.-хим. и ядерными св-вами в-в. В ряде случаев, напр, при изучении хим. св-в сверхтяжелых элементов (ат. н. 2 100), к-рые доступны для исследования только непосредственно после их получения в ядерных р-циях, ядерная химия смыкается с Р. Радиационная химия, изучающая превращения в в-вах под воздействием ионизирующих излучений, тесно связана с Р. в тех случаях, когда ионизирующее излучение обусловлено радиоактивными атомами, содержащимися в самом исследуемо.м в-ве. [c.172]

В качестве субстанции, для которой записывается балансовое соотношение, может выступать масса (или поток массы). В этом случае чаще всего предполагается справедливость закона сохранения массы (дефект массы в ходе ядерных реакций в хими- [c.56]

Краусе К. А., Нельсон Ф. Исследование продуктов реакции деления с помощью анионного обмена. Химия ядерного горючего. М., Госхимиздат, 1956. [c.286]

Ядерные реакции. Синтез новых элементов. Приведенные выше примеры К-захвата и деления ядер - это примеры ядерных реакций, изучением которых занимается ядерная химия. Среди огромного количества ядерных реакций, изученных к настоящему времени, особый интерес представляют реакции синтеза новых искусственных элементов. [c.391]

Эволюция звезд и синтез элементов. Элементы неизменны — это положение сыграло важную роль в развитии современной химии. Когда речь идет о масштабах привычных явлений, происходящих в естественных условиях на Земле, и об энергетических изменениях, которые могут быть реализованы с применением традиционной техники, то можно утверждать, что атомы остаются неизменными если же говорить о температурах, значительно превышающих обычную (более 10 К), то изменения затрагивают также и ядра атомов, а следовательно, изменяются и элементы. Взаимное превращение ядер было обнаружено в конце XIX в. и получило название естественной радиоактивности. В наше время применение ядерных реакторов, циклотронов и других ускорителей электрически заряженных частиц также сопровождается превращением атомных ядер, хотя и в небольшом масштабе. Необычайно яркий свет, испускаемый регулярными звездами, обусловлен взаимодействием атомов активность звезд также неразрывно связана с ядерными реакциями. [c.18]

В 1930 г. Э. Лоуренс создал первый в мире циклотрон (ускоритель элементарных частиц — снарядов для бомбардировки ядер атомов), после чего было открыто и изучено множество разнообразных ядерных реакций. В настоящее время специальная часть химии, ядерная химия, занимается изучением превращений эле-мштоа. [c.67]

Получением изотопа Р в 1934 г. началась новая страница в ядерной физике и химии — Ирен и Фредерик Жолно-Кюри получили первый искусственный радиоизотоп. Была использована следующая ядерная реакция , А1 +. ]Не == дР Н- п. Радиофосфор быстро (период полураспада 2,53 мин) превращался в устойчивый изотоп кремния с выделением позитрона Р —> + е. В настоящее время известно свыше 1000 радиоактивных искусственных изотопов, полученных различными ядерными реакциями. Многие из них применяются в качестве меченых атомов. В частности, с помощью радиоактивных изотопов фосфора можно проследить скорость движения и преиму щественное накопление фосфора в растительных организмах. [c.539]

Энергия, выделяющаяся в результате ядерных реакций, на несколько порядков больше прочности химических связей, энергетического эффекта обычных химических реакций или количества энергии, необходимого для образования дефектов (дислокаций и вакантных узлов) в решетке твердых веществ. Ни однн материал независимо от его фазового состояния или внешних условий не является совершенно инертным по отношению к ядерным излучениям. Поэтому в последние годы с появлением легкодоступных источников высокой энергии химическое действие радиации активно исследовалось многочисленными учеными с самыми различными целями. Новая область радиацрюнной химии включает исследования, направленные на предотвращение ущерба от разрушающего действия радиации, на разработку методов избирательного разрушения (например, стерилизация и применение в медицине), или специфическое использование радиации для избирательного проведения химических реакций. Данная глава ограничивается рассмотрением последней из перечисленных областей радиационной химии и, в частности, выявлением возможностей использования ядерных излучений как способа проведения химических превращений в процессах нефтепереработки. [c.114]

ПРОТОН, элементарная частица, служащая ядром атома водорода и составной частью всех атомных ядер. Число П. в ядре характеризует порядковый номер хим. элемента. П. имеет положит, элементарный электрич. заряд массу покоя, равную 1,67 10 г спин, равный /з (в единицах постоянной Планка) магн. момент, равный 2,79 ядерного магнетона. Принадлежит к адронам (см. Элементарные частицы) и участвует во всех типах взаимодействий. П., по-видимому, стабилен, он является самым легким из ба-рионов. Ускоренные до высоких энергий П. широко использ. для осуществления ядерных реакций и получения пучков нестаб. частиц. [c.484]

РЕАКЦИИ ХИМИЧЕСКИЕ, превращения одного или неск. исходных в-в (реагентов) в отличающиеся от них по хнм. составу или строению в-ва (продукты р-ции). В отлнчие от ядерных реакций, при Р. х. не изменяется общее число атомов в реагирующей сист., а также изотопный состав хим. элементов. Р. х. происходят при смешении или физ. контакте реагентов самопроизвольно, при нагревании, участии катализаторов (см. Катализ), действии света (см. Фотохимические реакции), электрич. тока (см. Электродные процессы), ионизирующих излучений (см. Радиационно-химические реакции), мех. воздействиях (см. Механохимические реакции), в низкотемпературной плазме (см. Плазмохимические реакции) и т. п. Превращения частиц (атомов, молекул) осуществляются при условии, что онн обладают энергией, достаточной для преодоления потенц. барьера, раэде-.пяющего исходное и конечное состояния сист. (см. Энергия активации). [c.499]

Ядерные реакции. Общие положения (75). Источники заряженных частиц и нейтронов (79). Классификация ядерных реакций (81 ). Ре акции деления ядер тяжелых элементов (86). Ядерные реакторы (88) Состоиние радиоактивных изотопов в ультрамалых концентрациях (91) Методы выделения и концентрирования радиоактивных изотопов (93) Реакции отдачи. Химия горячих атомов (100), Получение новых химических Элементов (102). [c.238]

Структура П.с. Современная П.с. включает 109 хим. элементов (имеются сведения о синтезе в 1988 элемента с 2=110). Из ннх в прнр. объектах обнаружены 89 все элементы, следующие за L), или трансурановые элементы (Z = 93-109), а также Тс (2 = 43), Рт (2 = 61) и At (Z = 85) были искусственно синтезированы с помощью разл. ядерных реакций. Элементы с 2 = 106-109 пока не получили названий. поэтому соответствующие им символы в таблицах отсутствуют дпя элемента с Z = 109 еще неизвестны массовые числа наиб, долгоживущих изотопов. [c.482]

ЭМАНАЦИ0ННЫЙ МЕТОД, физ.-хим. метод исследования твердых тел, основанный на изучении их способности выделять (эманировать) в окружающую среду изотопы радиоактивного инертного газа радона (эманации). В изучаемый объект вводят пропиткой, соосаждением, сорбцией или др. путем микроколичество материнского радионуклида, при радиоактивном распаде к-рого образуются непосреяственно или в результате ядерных реакций изотопы Rn. Обычно материнскими нуклидами служат Ra или Th. При а-распаде Ra образуется Rn (Tj 3,823 сут) превращение [c.477]

Радиоактивность (от лат. radio — излучаю и a tivus — деятельный) —самопроизвольное превращение неустойчивых (нестабильных) изотопов одного химического элемента в изотопы другого элемента, сопровождающееся испусканием элементарных частиц или ядер (напр., гелия). Существует а-распад, -распад, которые часто сопровождаются испусканием у-лучей, спонтанное деление и др. Скорость радиоактивного распада характеризуется периодо.м,полураспада (Т" / ). Наиболее распространенной единицей измерения Р. является кюри. Р. используется в науке, технике и медицине. См. Радиоактивные изотопы, Радиоактивные элементы. Радиоактивные изотопы — неустойчивые, самопроизвольно распадающиеся изотопы химических элементов. При радиоактивном распаде происходит превращение атомов Р. и. в атомы одного или нескольких других элементов. Известны Р. и. всех химических элементов. В природе существует около 50 естественных Р. и. с помощью ядерных реакций получено около 1500 искусственных Р, и. Активность Р. и. определяется числом радиоактивных распадов в данной порции Р. и. в единицу времени (единица активности — кюри). Р. и. характеризуются периодом полураспада (время, в течение которого активность убывает вдвое), типом и энергией (жесткостью) излучения. Р. и. широко используются в науке и технике как радиоактивные индикаторы и как источники излучений. В технике применяются только некоторые из искусственных Р. и.— наиболее дешевые, достаточно долговечные с легко регистрируемым излучением. Наиболее важные области применения — радиационная химия, изучение механизма различных химических процессов, в том числе в доменных и мартеновских печах, износа деталей машин, режущего инструмента, процессов диффузии и самодиффузии и др. В у-дефектоскопии используются Р. и. с у-излученнем для просвечивания изделий и материалов, для выявления внутренних дефектов. [c.110]

Цепные реакции — химические и ядерные реакции, в которых появление активной частицы (свободного радикала или атома в химических, нейтрона в ядерных процессах) вызывает большое число (цепь) последовательных превращений неактивных молекул или ядер. Свободные радикалы или атомы в отличие от молекул обладают свободными ненасыщенными валентностями (непарным электроном), что приводит к легкому нх взаимодействию с исходными молекулами. Прн первом же столкновении свободного ради кала (R ) с молекулой происходит р азрыв одной из валентных связей последней, и, таким образом, в результате реакции образуется новая химическая связь и HOBiiin свободный радикал, который в свою очередь реагирует с другой молекулой — происходит цепная реакция. В ядерных Ц. р. активными частицами являются нейтроны, так как они, не обладая зарядом, беспрепятственно сталкиваются с ядрами атомов и вызывают ядерпуюреакцию (деление ядер). КЦ. р. (в химии) относятся процессы окисления (горение, взрыв), крекинга, полимеризации и др., широко применяющиеся в химической и нефтяной промышленности. Изучение Ц. р. ядерной физики имеет большое значение для использования атомной энергии. Церезин — очищенный озокерит. [c.153]

Ко1 да атомы с большими атомными весами подвергаются естественному распаду, то этот процесс сопровождается выделением очень больших количеств энергии, которые можно определить по кинетической энергии а-частпц илп электронов и длине волны улучей. В то же время при построении тяжелых атомов из более легких должны быть затрачены громадные количества энергии. Поэтому стабильные атомы с малыми атомными весами следует бомбардировать частицами с высокой энергией. В качестве таких частиц используются нейтроны, получаемые при ядерных реакциях, наиример в атомном реакторе. Используются также протоны, дейтроны и а-частицы, полученные естественным или искусственным путем и ускоренные в сильных электростатических полях с напряженностью до миллиона вольт. Так были синтезированы тяжелые атомы из легких и возникла новая химия элементарных ядер. Ниже приводится несколько примеров исследований, проведенных в важной области искусственного илп управляемого превращеии элементов. [c.216]

При облучении нейтронами протон (хН ) может превратиться в дейтрои (1Н ). Большинство ядер, занимающих последующие места в периодической таблице, ири таком облучении могут быть расщеплены. Так (см. табл. 7), ядро атома алюминия может илп соединиться с нейтроном и образовать ядро следующего за ним элемента кремния, плп образовать ядра магния и гелия. Как и в случае обычных химических превращений, при ядерных реакциях число одновременных (побочных) п последовательных реакций увеличивается по мере перехода к более сложным реагирующим веществам. Как и на первых стадиях развития молекулярной химии, здесь также оказалось невозможным предсказать ход или вероятность реакции. Продукты индуцированных радиоактивных превращений обнаруживают xимпчe кII и [c.216]

Для аналитической химии XX в. характерны исключительные темпы развития. Преимущественное развитие получают физи1(о-химические и физические методы анализа, которые называют инструментальными методами анализа. Этими методами измеряют плотность, вязкость, поверхностное натяжение, помутнение, показатель преломления, вращение плоскости поляризации. Диэлектрическую проницаемость, электрическую проводимость, радиоактивность и другие свойства. Все шире используют методы, затрагивающие самые глубинные области атома, вплоть до ядра (нейтроно-активационный, радиоактивационный и др.). В анализах применяют ядерные реакции при действии нейтронов, заряженнЬк частиц и у-излучения, а также оптичеокие квантовые генераторы света (лазеры). [c.9]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология