Nukleáris kémia

A nukleáris kémia  – a nagyenergiájú kémia része, a fizikai kémia része  – a magreakciókat és az azokkal együtt járó fizikai és kémiai folyamatokat vizsgálja, az anyag fizikai-kémiai és nukleáris tulajdonságai közötti kapcsolatot megállapítja . A nukleáris kémia gyakran a radiokémia (néha annak egy része) és a sugárzási kémia tanulmányozási területeit jelenti . Ezek különböző tudományok, de az elméleti alapjuk a nukleáris kémia. A magkémia kifejezés még ma sem általánosan elfogadott, mivel az atommagok átalakulása eredetileg a magfizika és a kémia területe.definíció szerint csak azokat a kémiai reakciókat vizsgálja , amelyekben az atommagok változatlanok maradnak. A nukleáris kémia a radiokémia , a kémiai fizika és a magfizika találkozásánál keletkezett

Eredet

A magkémia, valamint a magfizika eredete az urán ( A. Becquerel , 1896), a Th és bomlástermékei – új, radioaktív Po és Ra ( M. Sklodowska-Curie és 1896) radioaktivitásának felfedezéséhez kapcsolódik. P. Curie , 1898). A további fejlődést a művészetek felfedezése határozta meg. nukleáris átalakulás ( E. Rutherford , 1919), természetes radionuklidok atommagjainak izomériája ( Otto Hahn , 1921) és a művészetek izomerizmusa . atommagok ( I. V. Kurchatov és mtsai, 1935), U atommagok hasadása neutronok hatására (O. Hahn, F. Strassman , 1938), spontán U -hasadás ( G. N. Flerov és K. A. Petrzhak , 1940). A nukleáris reaktorok ( E. Fermi , 1942) és részecskegyorsítók ( J. Cockcroft és E. Walton , 1932) létrehozása megnyitotta a lehetőséget a nagyenergiájú részecskék komplex atommagokkal való kölcsönhatása során fellépő folyamatok tanulmányozására. mesterséges radionuklidok és új elemek szintetizálása. A nukleáris kémia, mint tudomány kialakulása Glenn Seaborg amerikai kémikus és atomfizikus (nukleáris vegyész) munkájához kapcsolódik az atombomba megalkotása során . A nukleáris kémiát a plutónium tömeg szerinti megszerzésének problémájának megoldására tervezték . A modern nukleáris kémia a fizikai kémia egy új területe  – a nagyenergiás kémia – megjelenése miatt alakult ki .

A magkémia főbb irányai

• a magreakciók és a kísérő fizikai és kémiai folyamatok tanulmányozása;
• az „új atomok” kémiája;
• új elemek és radionuklidok keresése és szintézise reaktoros módszerrel;
• új típusú radioaktív bomlás keresése .

A nukleáris kémia módszerei

A magkémiai feladatok megoldására radiokémiai módszereket , ionizációt és újabban tömegspektrometriát , valamint vastagrétegű fényképészeti emulziókat is alkalmaznak . A magkémia legfontosabb feladata a magreakciók termékeinek izolálása és radiokémiai módszerekkel történő azonosítása . Ezek a módszerek különleges szerepet játszanak a magreakciók vizsgálatában, amelyek során különféle elemek nuklidjainak összetett keveréke jön létre . Izolálásukra a kicsapás, extrakció, ioncserélő kromatográfia , elektrolízis és desztilláció módszereinek radiokémiai változatait alkalmazzák . A nuklidokat a sugárzás természete, az energia és a felezési idő mérése vagy tömegspektrometria alapján azonosítják . Erre a célra többcsatornás spektrométereket és különféle típusú számlálókat használnak. A nukleáris átalakulások mechanizmusának tanulmányozása lehetővé tette az űrben lezajló folyamatok , a kémiai elemek eredetének és eloszlásának megértését, a különböző természeti objektumok izotóp-összetételének anomáliáinak magyarázatát , szinte minden kémiai elem radioaktív izotópjának előállítását, valamint a periodikus rendszer új elemeinek szintetizálása , beleértve az aktinidákat és a transzaktinidákat . A rövid élettartamú nuklidok felezési idejének meghatározására ( T1/2 < 1 perc) egy speciális technikát alkalmaznak a nuklid élettartamának mérésére a keletkezésétől a bomlásig közvetlenül a detektoron .

A magkémia problémái

Egyes radiokémiai problémákat néha nukleáris kémiának is neveznek, például a különféle nukleáris átalakulások során keletkező "forró atomok" kémiájának tanulmányozását. A radioaktív bomlás eredményeként a forró atomok többlet mozgási energiával rendelkeznek (a közeg közönséges atomjaihoz képest) , ami formálisan 10 000-10 000 000 K hőmérsékletnek felel meg, és meghaladja számos kémiai reakció aktiválási energiáját . A közeg atomjaival és molekuláival való ütközés során a forró atomok az eredeti vegyületektől eltérő vegyületekben is képesek stabilizálódni ( Szilárd-Chalmers-effektus ; 1934). Ezt a hatást a radiokémiában használják forró atomok közeggel való reakcióinak mechanizmusának tanulmányozására, jelölt vegyületek szintézisére, izotópszétválasztásra stb.

A magkémiai módszerek „új atomok”, és mindenekelőtt pozitrónium (Ps) és muónium (Mu) felhasználásával az atomok átalakulását tanulmányozzák különböző kémiai rendszerekben - mezonkémia .

Irodalom

1. Friedlander G., Kennedy J., Miller J., Nuclear chemistry and radiochemistry, ford. angolból, M., 1967;
2. Choppin G., Rydberg J., Nukleáris kémia. Elméleti és alkalmazási alapok, ford. angolból, M., 1984;
3. Chemical Encyclopedia, 1985;
4. Modern nukleáris kémia, Walter D. Loveland