Ядерная Химия

устанавливает взаимосвязь между физ.-хим. И ядерными св-вами в-ва. Иногда Я. Х. Неправильно отождествляют с радиохимией. Можно выделить след. Основные направления Я. Х. Исследование ядерных реакций и хим. Последствий ядерных превращений. Химия "новых атомов". Эффект Мёссбауэра. Поиск новых элементов и радионуклидов, новых видов радиоактивного распада. Для решения этих задач в Я. Х. Используют радиохим. Методы, ионизационные и, в последнее время, масс-спектрометрические, а также применяют толстослойные фотоэмульсии (см. Эмульсий). Важнейшая задача Я. Х- выделение и идентификация радиохим. Методами продуктов ядерных р-ций. Особую роль эти методы играют при исследовании ядерных р-ций, в к-рых образуется сложная смесь нуклидов разл.

Элементов. Для их выделения применяют радиохим. Варианты методов осаждения, экстракции, ионообменной хроматографии, электролиза и дистилляции (см. Изотопов разделение). Идентифицируют нуклиды по характеру излучения, измерением энергии и периода полураспада (см. Активационный анализ )или методом масс-спектрометрии. Для этой цели используют многоканальные и спектрометры, разл. Типы счетчиков. Изучение механизма ядерных превращений позволило понять процессы, протекающие в космосе, происхождение и распространение хим. Элементов, объяснить аномалии в изотопном составе разл. Природных объектов, получить радиоактивные изотопы почти всех хим. Элементов и синтезировать новые элементы периодич. Системы, в т. Ч. Актиноиды и трансактиноиды.

Для определения периода полураспада короткоживущих нуклидов (Т 1/2 <1 мин) используют спец. Технику измерения времени жизни нуклида от момента его образования до распада непосредственно на детекторе. К числу проблем Я. Х. Относится исследование химии горячих атомов, возникающих при разл. Ядерных превращениях. Горячие атомы в результате радиоактивного распада имеют избыточную (по сравнению с обычными атомами среды) кинетич. Энергию, формально соответствующую т-рам 104-107 К и превышающую энергию активации многих хим. Р-ций. При столкновениях с атомами и молекулами среды горячие атомы способны стабилизироваться в соединениях, отличных от исходных (эффект Сциларда - Чалмерса. 1934). Этот эффект и используют в Я. Х.

Для исследования механизма р-ций горячих атомов со средой, синтеза меченых соединений, разделения изотопов и др. Мегодами Я. Х. С использованием "новых атомов", и прежде всего позитрония (Ps) и мюония (Мu), изучают превращения атомов в разл. Хим. Системах (см. Мезонная химия). Атомы Ps и Мu водородоподобны, но крайне неустойчивы. Составляющие Ps электрон и позитрон аннигилируют за время 10-7-10-9 с, с испусканием двух или трех квантов. Ядро мюония - -мюон распадается за 10-6 с на позитрон и два нейтрона. Время жизни и механизм гибели Ps, а также остаточная поляризация -мюона в момент его распада сильно зависят от состава и хим. Св-в в-ва и существенно различаются в металлах, сплавах, полупроводниках и диэлектриках.

Ps и Мu применяют 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 испускание и поглощение квантов атомными ядрами в твердых телах без потери части энергии на отдачу ядра (см. Мёссбауэровская спектроскопия). Измеряя интенсивность прошедшего через поглотитель излучения в зависимости от скорости перемещения источника излучения (или поглощения), получают мёссбауэровский спектр, характеристиками к-рого являются положение линий, их число, относит. Интенсивность, форма и площадь.

Зависимость вероятности эффекта Мёссбауэра от т-ры и давления используют для установления координац. Чисел, наблюдения фазовых переходов, определения дефектов в кристаллич. Решетках, возникающих вследствие радиац. Повреждений, легирования, мех. Воздействий. По величинам площадей спектральных линий определяют концентрации исследуемых атомов в образце при фиксированной т-ре в аналит. Химии и при фазовом анализе в-в в геохимии. По величине хим. Сдвига резонансных линий в спектрах устанавливают степень окисления элемента в данном соед., конфигурацию валентных электронных оболочек, степень ковалентности хим. Связей. Создание мёссбауэровской спектроскопии - одно из важнейших достижений Я. Х., поскольку открывает широкие методич.

Возможности для структурной и радиационной химии, хим. Кинетики, химии поверхностных явлений, геохимии и аналит. Химии. Методы Я. Х. С успехом использовались для открытия новых видов распада ядер легких и тяжелых элементов -двухпротонной радиоактивности и распада с испусканием нуклонных кластеров (ядер 14 С и 24Ne). Зарождение Я. Х. Связано с открытием радиоактивности урана (А. Беккерель, 1896), Th и продуктов его распада -новых, радиоактивных элементов Ро и Ra (М. Склодовская-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 ядер (И. В. Курчатов и др., 1935), деления ядер U под действием нейтронов (О.

Ган, Ф. Штрасман, 1938), спонтанного деления U (Г. Н. Флёров и К. А. Петржак, 1940). Создание ядерных реакторов (Э. Ферми, 1942) и ускорителей частиц (Дж. Кокрофт и Э. Уолтон, 1932) открыло возможность изучения процессов, происходящих при взаимод. Частиц высокой энергии со сложными ядрами, позволило синтезировать искусств. Радионуклиды и новые элементы. Лит. Ядерная химия, под ред. В. И. Гольданского, А. К. Лаврухиной, М., 1965. Фридлендер Г., Кеннеди Дж., Миллер Дж., Ядерная химия и радиохимия, пер. С англ., М., 1967. Чоппин Г., Ридберг Я., Ядерная химия. Основы теории и применения, пер. С англ., М., 1984. Б. Ф. Мясоедов.