Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

Я́ДЕРНАЯ ХИ́МИЯ

  • рубрика

    Рубрика: Химия

  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 35. Москва, 2017, стр. 628

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: Б. Ф. Мясоедов

Я́ДЕРНАЯ ХИ́МИЯ, ус­та­нав­ли­ва­ет взаи­мо­связь ме­ж­ду ядер­ны­ми и фи­зи­ко-хи­мич. свой­ст­ва­ми ве­ще­ст­ва. Осн. на­прав­ле­ния Я. х.: ис­сле­до­ва­ние ядер­ных ре­ак­ций и хи­мич. по­след­ст­вий ядер­ных пре­вра­ще­ний; хи­мия «но­вых ато­мов»; Мёс­сбау­эра эф­фект; син­тез но­вых хи­мич. эле­мен­тов и ра­дио­нук­ли­дов. Для ре­ше­ния этих за­дач в Я. х. ис­поль­зу­ют ра­дио­хи­мич., ра­дио­спек­тро­ско­пи­че­ские и масс-спек­тро­мет­ри­че­ские ме­то­ды, для ре­ги­ст­ра­ции за­ря­жен­ных час­тиц при­ме­ня­ют тол­сто­слой­ные фо­то­гра­фич. эмуль­сии. Как на­уч. дис­ци­п­ли­на Я. х. наи­бо­лее тес­но свя­за­на с ядер­ной фи­зи­кой, ра­дио­хи­ми­ей и хи­ми­че­ской фи­зи­кой.

За­ро­ж­де­ние Я. х. свя­за­но с от­кры­ти­ем ра­дио­ак­тив­но­сти ура­на (А. А. Бек­ке­рель, 1896), но­вых ра­дио­ак­тив­ных эле­мен­тов по­ло­ния и ра­дия (М. Скло­дов­ская-Кю­ри и П. Кю­ри, 1898), ис­кусств. ядер­ных пре­вра­ще­ний (Э. Ре­зер­форд, 1919), изо­ме­рии ес­теств. (О. Ган, 1921) и ис­кусств. (И. В. Кур­ча­тов и др., 1935) атом­ных ядер, де­ле­ния ядер ура­на под дей­ст­вием ней­тро­нов (О. Ган, Ф. Штрасс­ман, 1939) и спон­тан­но­го (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 взаи­мо­дей­ст­вии час­тиц вы­со­кой энер­гии со слож­ны­ми яд­ра­ми, по­зво­ли­ло син­те­зи­ро­вать ис­кусств. ра­дио­нук­ли­ды и но­вые эле­мен­ты.

Важ­ней­шая за­да­ча Я. х. – вы­де­ле­ние и иден­ти­фи­ка­ция ра­дио­хи­мич. ме­то­да­ми про­дук­тов ядер­ных ре­ак­ций, в ко­то­рых об­ра­зу­ет­ся слож­ная смесь нук­ли­дов разл. эле­мен­тов. Для их вы­де­ле­ния при­ме­ня­ют ра­дио­хи­мич. ва­ри­ан­ты ме­то­дов оса­ж­де­ния, экс­трак­ции, ио­но­об­мен­ной и га­зо­вой хро­ма­то­гра­фии, элек­тро­ли­за и дис­тил­ля­ции. Иден­ти­фи­ци­ру­ют нук­ли­ды по ха­рак­те­ру из­лу­че­ния, из­ме­ре­ни­ем энер­гии и пе­рио­да по­лу­рас­па­да или ме­то­дом масс-спек­тро­мет­рии. Изу­че­ние ме­ха­низ­ма ядер­ных пре­вра­ще­ний по­зво­ля­ет по­ни­мать про­цес­сы, про­те­каю­щие в кос­мо­се, про­ис­хо­ж­де­ние и рас­про­стра­не­ние хи­мич. эле­мен­тов, по­лу­чать ра­дио­ак­тив­ные изо­то­пы поч­ти всех хи­мич. эле­мен­тов и син­те­зи­ро­вать но­вые эле­мен­ты пе­рио­дич. сис­те­мы.

К чис­лу про­блем Я. х. от­но­сят­ся ис­сле­до­ва­ния хи­мии го­ря­чих ато­мов, воз­ни­каю­щих в ре­зуль­та­те ра­дио­ак­тив­но­го рас­па­да и имею­щих из­бы­точ­ную (по срав­не­нию с обыч­ны­ми ато­ма­ми сре­ды) ки­не­тич. энер­гию, пре­вы­шаю­щую энер­гию ак­ти­ва­ции мн. хи­мич. ре­ак­ций. При столк­но­ве­ни­ях с ато­ма­ми и мо­ле­ку­ла­ми сре­ды го­ря­чие ато­мы спо­соб­ны ста­би­ли­зи­ро­вать­ся в со­еди­не­ни­ях, от­лич­ных от ис­ход­ных (эф­фект Си­лар­да – Чал­мер­са; 1934). Этот эф­фект ис­поль­зу­ют в Я. х. для ис­сле­до­ва­ния ме­ха­низ­ма ре­ак­ций го­ря­чих ато­мов со сре­дой, син­теза ме­че­ных со­еди­не­ний, раз­де­ле­ния изо­то­пов и др.

Ме­то­да­ми Я. х. с ис­поль­зо­ва­ни­ем «но­вых ато­мов», пре­ж­де все­го по­зи­тро­ния и мюо­ния, изу­ча­ют пре­вра­ще­ния ато­мов в разл. хи­мич. сис­те­мах. Ато­мы по­зи­тро­ния и мюо­ния по­доб­ны во­до­ро­ду, но край­не не­ус­той­чи­вы (10–6–10–9 с). Вре­мя жиз­ни и ме­ха­низм ги­бе­ли по­зи­тро­ния, а так­же рас­па­да ядер мюо­ния силь­но за­ви­сят от со­ста­ва и хи­мич. свойств ве­ще­ст­ва и су­ще­ст­вен­но раз­ли­ча­ют­ся в ме­тал­лах, спла­вах, по­лу­про­вод­ни­ках и ди­элек­три­ках. По­зи­тро­ний и мюо­ний при­ме­ня­ют для изу­че­ния рас­пре­де­ле­ния элек­трон­ной плот­но­сти, струк­тур­ных осо­бен­но­стей мо­ле­кул, ме­ха­низ­ма и ки­не­ти­ки бы­ст­рых и сверх­бы­ст­рых фи­зи­ко-хи­мич. про­цес­сов, фа­зо­вых пе­ре­хо­дов, диф­фу­зии в га­зах и кон­ден­си­ров. сре­дах.

Для ис­сле­до­ва­ния строе­ния элек­трон­ных обо­ло­чек ато­мов и мо­ле­кул ис­поль­зу­ют ре­зо­нанс­ное ис­пус­ка­ние и по­гло­ще­ние кван­тов атом­ны­ми яд­ра­ми в твёр­дых те­лах (мёс­сбау­эров­ская спек­тро­ско­пия). Соз­да­ние мёс­сбау­эров­ской спек­тро­ско­пии – од­но из важ­ней­ших дос­ти­же­ний Я. х., по­сколь­ку от­кры­ло ши­ро­кие ме­то­дич. воз­мож­но­сти для струк­тур­ной и ра­диа­ци­он­ной хи­мии, хи­мич. ки­не­ти­ки, хи­мии по­верх­но­ст­ных яв­ле­ний, гео­хи­мии и ана­ли­тич. хи­мии.

Ме­то­ды Я. х. с ус­пе­хом ис­поль­зо­ва­лись для от­кры­тия но­вых ви­дов рас­па­да ядер лёг­ких и тя­жё­лых эле­мен­тов – двух­про­тон­ной ра­дио­ак­тив­но­сти и рас­па­да с ис­пус­ка­ни­ем ну­клон­ных кла­сте­ров (ядер 14С и 24Ne).

Лит.: Ядер­ная хи­мия / Под ред. В. И. Голь­дан­ско­го, А. К. Лав­ру­хи­ной. М., 1965; Фрид­лен­дер Г., Кен­не­ди Дж., Мил­лер Дж. Ядер­ная хи­мия и ра­дио­хи­мия. М., 1967; Чоп­пин Г., Рид­берг Я. Ядер­ная хи­мия. Ос­но­вы тео­рии и при­ме­не­ния. М., 1984; Radiochemistry and nuclear chemistry. 4th ed. Amst.; Boston, 2013.

Вернуться к началу