História jadrovej chémie, oblasť štúdia, oblasti, aplikácie

Ten jadrová chémia Je to štúdia zmien v hmote a ich vlastnostiach produktu javov, ktoré sa vyskytli v jadrách ich atómov; NEVYHĽADÁ SA, ako interagujú ich elektróny alebo prepojenia s inými atómami toho istého alebo iného prvku.

Táto vetva chémie sa potom zameriava na jadrá a energie uvoľnené, keď pridávajú alebo stratia niektoré zo svojich častíc; ktoré sa nazývajú nukleóny a na chemické účely v podstate pozostávajú z protónov a neutrónov.

Rádioaktívny ďatelina. Zdroj: Pixabay.

Mnoho jadrových reakcií pozostáva zo zmeny počtu protónov a/alebo neutrónov, čo vedie k transformácii jedného prvku na druhý; Staroveký sen o alchymistoch, ktorí sa pokúsili zbytočne premeniť olovo kov na zlato.

Vyššie uvedené je pravdepodobne najprekvapivejšou charakteristikou jadrových reakcií. Takéto transformácie však uvoľňujú obrovské množstvo energie, okrem zrýchlených častíc, ktoré dokážu preniknúť a zničiť záležitosť okolo nich (napríklad DNA našich buniek) v závislosti od ich pridruženej energie.

To znamená, že v jadrovej reakcii sa uvoľňujú rôzne typy žiarenia a keď atóm alebo izotop uvoľní žiarenie, hovorí sa, že je rádioaktívne (rádionukleidy). Niektoré ožarovanie môže byť neškodné a dokonca benígne, používané na boj proti rakovinovým bunkám alebo na štúdium farmakologického účinku určitých liekov rádioaktívnym označením.

Ostatné žiarenie je však deštruktívne a smrteľné pre minimálny kontakt. Bohužiaľ, niekoľko z najhorších katastrof v histórii nesú symbol rádioaktivity (rádioaktívny ďatelina, vynikajúci obraz).

Od jadrových zbraní až po epizódy Černobylu a nešťastie rádioaktívneho odpadu a ich účinky na faunu existuje veľa katastrof vyvolaných jadrovou energiou. Na druhej strane by však jadrová energia zaručila nezávislosť iných zdrojov energie a problémy so znečistením, ktoré majú.

Bola by to (pravdepodobne) čistá energia, schopná kŕmiť mestá na večnosť a technológia by prekročila jej pozemské limity.

Na dosiahnutie toho všetkého pri najmenších ľudských (a planétových) nákladoch sú potrebné vedecké, technologické, ekologické a politické programy na „krotká“ a „napodobňujú“ jadrovú energiu bezpečne a prospešné pre ľudstvo a jej rast a jej rast energetické.

[TOC]

História jadrovej chémie

Albory

Opustenie alchymistov a kameňa ich filozofa v minulosti (hoci ich úsilie vyplatilo zásadný význam pre pochopenie chémie), jadrová chémia sa zrodila, keď sa prvýkrát zistilo to, čo je známe podľa rádioaktivity.

Všetko to začalo objavom X -Rays pre Wilhelma Conrada Röntgena (1895), na Wurzburgskej univerzite. Študoval katódové lúče, keď si všimol, že vznikli podivnou fluorescenciou, dokonca aj pri prístroji, ktorý je schopný preniesť nepriehľadný čierny papier, ktorý zakrýval skúmavky, v ktorých sa experimenty vyvinuli.

Henri Becquerel, motivovaný objavmi X -Rays, navrhol svoje vlastné experimenty, aby ich študovali z fluorescenčných solí, ktoré zatemnili fotografické platne, chránené čiernym papierom, keď boli nadšení slnečným žiarením.

Náhodne sa zistilo (od doby, keď bol v tom čase v Paríži oblačno), že uránové soli zatemnili fotografické platne, bez ohľadu na zdroj svetla, ktorý by ich ovplyvnil. Potom dospel k záveru, že našiel nový typ žiarenia: rádioaktivita.

Práca Curie manželov

Becquerelova práca slúžila ako zdroj inšpirácie pre Marie Curie a Pierre Curie, aby sa ponorili do fenoménu rádioaktivity (termín vytvorený Marie Curie).

Môže vám slúžiť: organické zlúčeniny

Hľadali teda ďalšie minerály (okrem uránových uránov), ktoré by tiež predstavovali túto vlastnosť, pričom zistili, že ruda Pechblemenda je ešte viac rádioaktívna, a preto musela vlastniť iné rádioaktívne látky. Ako? Porovnaním elektrických prúdov generovaných ionizáciou plynných molekúl okolo vzoriek.

Z extrahovanej minerálnej pechblendy, po rokoch náročných diel rádiometrických extrakcií a meraní, rádioaktívne prvky rádio (100 mg vzorky 2000 kg) a Polonio. Curie tiež určila rádioaktivitu prvku Torio.

Bohužiaľ, do tej doby sa objavili škodlivé účinky takéhoto žiarenia.

Merania rádioaktivity boli uľahčené rozvojom účtovníka Geigera (s Hansom Geigerom ako artefaktovým ministrom).

Jadrová frakcionácia

Ernest Rutherford poznamenal, že každý rádioizotop mal svoj vlastný čas rozpadu, nezávisle od teploty a že sa menil s koncentráciou a charakteristikami jadier.

Ukázalo sa tiež, že tieto rádioaktívne poklesy poslúchajú kinetiku prvého okruhu, ktorej polovičné časy žijúceho (tón_1/2) sú stále veľmi užitočné. Každá látka teda vydáva rádioaktivitu tón_1/2, čo osciluje od sekundy, dní až do miliónov rokov.

Okrem vyššie uvedeného, ​​atómový model navrhnutý po výsledkoch jeho experimentov vyžarujúcich alfa časticami (héliové jadrá) veľmi tenký plech zlata. Pracoval s časticami Alfas a dosiahol transmutáciu atómov dusíka na atómy kyslíka; to znamená, že sa mu podarilo previesť jeden prvok na druhý.

Pritom sa naraz ukázalo, že atóm nie je nedeliteľný, a ešte menej, keď bol bombardovaný zrýchlenými časticami a „pomalými“ neutrónmi.

Odbor

Prax a teória

Tí, ktorí sa rozhodnú vzdať sa, že sú súčasťou špecialistov na jadrovú chémiu, sa môžu rozhodnúť pre niekoľko študijných odborov alebo výskumov, ako aj pre rôzne pracovné oblasti. Rovnako ako mnoho vedeckých pobočiek, môžu sa venovať praxe alebo teórii (alebo oboje súčasne) vo svojich zodpovedajúcich oblastiach.

Kinematografický príklad je možné vidieť v superhrdinových filmoch, kde vedci dostanú jednotlivca, aby získal super sily (ako Hulk, Fantastic Four, Spiderman a Dr. Manhattan).

V skutočnom živote (aspoň povrchne) sú jadrové chemikálie naopak, aby navrhli nové materiály schopné odolávať obrovskej jadrovej rezistencii.

Tieto materiály, podobne ako prístrojové vybavenie, musia byť nezničiteľné a dostatočne špeciálne na izoláciu emisií žiarenia a obrovských teplôt uvoľnených pri začatí jadrových reakcií; Najmä jadrová fúzia.

V teórii môžu navrhovať simulácie, aby najprv odhadli životaschopnosť určitých projektov a ako ich vylepšiť za nižšie náklady a negatívny vplyv; alebo matematické modely, ktoré umožňujú odhaliť čakajúce tajomstvá jadra.

Tiež študujú a pózujú.

Typické pracovné miesta

Nižšie je uvedený stručný zoznam typických diel, ktoré môže jadrový chemik cvičiť:

-Priame výskum vo vláde, priemyselných alebo akademických laboratóriách.

-Spracovávajú stovky údajov prostredníctvom štatistických balíkov a viacrozmernej analýzy.

-Učiť na univerzitách.

-Vyvíjajú bezpečné zdroje rádioaktivity pre rôzne aplikácie, do ktorých zahŕňajú širokú verejnosť alebo sa používajú v leteckých zariadeniach.

-Navrhovacie techniky a zariadenia, ktoré detekujú a monitorujú rádioaktivitu v prostredí.

-Zaručujú, že v laboratóriách sú podmienky optimálne pri manipulácii s rádioaktívnym materiálom; ktoré prichádzajú manipulovať aj pomocou robotických zbraní.

Môže vám slúžiť: Referenčná elektróda: Charakteristiky, funkcie, príklady

-Ako technici udržiavajú dozimetre a zbierajú rádioaktívne vzorky.

Oblasti

Predchádzajúca časť opísaná všeobecne, aké sú úlohy jadrového chemika na svojom pracovisku. Teraz je špecifikované trochu viac o rôznych oblastiach, v ktorých je prítomné použitie alebo štúdium jadrových reakcií.

Rádiochémia

V rádiu sa študuje samotný proces žiarenia. To znamená, že zvažuje všetky rádioizotopy do hĺbky, ako aj čas rozpadu, žiarenie, ktoré sa uvoľňuje (alfa, beta alebo gama), ich správanie v rôznych prostrediach a ich možné aplikácie.

Toto je možno oblasť jadrovej chémie, ktorá dnes najviac pokročila v súvislosti s ostatnými. Mal na starosti používanie rádioizotopov a miernych dávok žiarenia inteligentne a priateľské.

Jadrová energia

V tejto oblasti sú jadrové chemikálie spolu s výskumníkmi z iných špecialít, študujú a navrhujú bezpečné a kontrolovateľné metódy na využitie produktu jadrovej energie štiepenia jadier; to znamená jeho frakcionácie.

To isté má tiež robiť s reakciami jadrovej fúzie, ako sú napríklad tí, ktorí chceli skrotiť malé hviezdy, ktoré prispievajú k ich energii; S prekážkou, že podmienky sú ohromujúce a nie je schopný žiadny fyzický materiál odolávať (predstavte si zamyovanie slnka v klietke, ktorá nie je založená intenzívnym teplom).

Jadrová energia sa môže použiť na prospešné účely alebo na vojnové účely, pri vývoji viacerých zbraní.

Skladovanie

Problém, ktorý predstavuje jadrový odpad, je veľmi vážny a hroziaci. Z tohto dôvodu sa v tejto oblasti venujú navrhovaniu stratégií na ich „uväznenie“ takým spôsobom, že žiarenie, ktoré emitujú, nepretrpkáva svoje zadržiavacie plášť; Coraza, ktorá musí byť schopná odolať zemetraseniam, povodniam, vysokým tlakom a teplotám atď.

Umelá rádioaktivita

Všetky dopravné prvky sú rádioaktívne. Boli syntetizované rôznymi technikami vrátane: bombardovania jadier s neutrónmi alebo inými zrýchlenými časticami.

Za týmto účelom boli vyrobené lineárne urýchľovače alebo cyklotróny (ktoré sú v tvare d). V nich sa častice urýchľujú rýchlosťou blízko rýchlosti svetla (300.000 km/s) a potom sa zrazí proti cieľu.

Narodilo sa teda niekoľko umelých rádioaktívnych prvkov a že ich hojnosť na Zemi je neplatná (hoci môžu prirodzene existovať v kozmínových oblastiach).

V niektorých urýchľovačoch je sila zrážok taká, že dochádza k rozpadu hmoty. Analýza fragmentov, ktoré sa sotva dajú zistiť pre svoju krátku životnosť, bolo možné vedieť viac na oddelení kompendium atómových častíc.

Žiadosti

Chladiace veže jadrovej elektrárne. Zdroj: Pixabay.

Na hornom obrázku sú znázornené dve charakteristické chladiace veže jadrových rastlín, ktorých rastlina môže kŕmiť celé elektrické mesto; Napríklad rastlina Springfield, kde pracuje Homero Simpson a z ktorého vlastní pán Burns.

Potom jadrové elektrárne využívajú energiu uvoľňovanú z jadrových reaktorov na dodávku energetickej potreby. Toto je ideálne a sľubné uplatňovanie jadrovej chémie: neobmedzená energia.

V celom článku sa spomenula implicitne mnohé aplikácie jadrovej chémie. Iné aplikácie nie sú také zrejmé, ale sú prítomné v každodennom živote, sú nasledujúce nižšie.

Liek

Technika na sterilizáciu chirurgického materiálu je ožarovanie gama žiarením. To úplne ničí mikroorganizmy, ktoré môžu ubytovať. Proces je zima, takže určité biologické materiály, citlivé na vysoké teploty, môžu byť tiež podrobené týmto radiačným dávkam.

Môže vám slúžiť: rozvetvené alkány

Farmakologický účinok, distribúcia a eliminácia nových liekov sa hodnotí pomocou rádioizotopov. S vydaným detektorom žiarenia môžete mať skutočný obraz distribúcie liečiva v tele.

Tento obrázok umožňuje určiť, ako dlho liek pôsobí na určité tkanivo; Ak nedokáže správne absorbovať alebo ak zostane v pravý čas.

Ochrana potravín

Podobne sa uložené potraviny môžu vyžarovať miernou dávkou gama žiarenia. To je zodpovedné za odstránenie a ničenie baktérií, pričom jedlé jedlo je dlhšie.

Napríklad balenie jahôd sa dá udržiavať čerstvé po pätnástich dňoch skladovania touto technikou. Žiarenie je také slabé, že povrch jahôd neprenikne; A preto nie sú kontaminovaní, ani sa nestanú „rádioaktívnymi jahodami“.

Detektory dymu

V detektoroch dymu je iba niekoľko miligramov Ameriky (²⁴¹A.M). Tento rádioaktívny kov do týchto množstiev vykazuje neškodné žiarenie pre ľudí prítomných pod strechami.

On ²⁴¹AM vydáva alfa častice a nízkoenergetické gama lúče, tieto lúče sú schopné uniknúť detektoru. Alfas -ionické častice ionizujú kyslíky a dusíkové molekuly vzduchu. V rámci detektora sa zhromaždil rozdiel napätia a objednáva ióny, čím vytvára mierny elektrický prúd.

Ióny končia v rôznych elektródach. Keď dym vstúpi do vnútornej komory detektora, absorbuje alfa častice a ionizácia vzduchu je prerušená. V dôsledku toho sa elektrický prúd zastaví a alarm sa aktivuje.

Vylúčenie škodcov

V poľnohospodárstve sa na zničenie nežiaduceho hmyzu plodín použilo mierne žiarenie. Preto sa zabráni použitiu vysoko znečisťujúcich insekticídov. Týmto spôsobom sa zníži negatívny vplyv na pôdy, podzemnú vodu a plodiny.

Datovanie

S pomocou rádioizotopov je možné určiť vek určitých objektov. V archeologických štúdiách je to veľmi zaujímavé, pretože umožňuje oddeliť vzorky a umiestniť ich do svojich zodpovedajúcich časov. Rádioizotop použitý na túto aplikáciu je par excellence, uhlík 14 (¹⁴C). Jeho tón_1/2 Je 5700 rokov a môžete randiť s vzorkami do 50 rokov.000 rokov.

Rozklad ¹⁴C sa používa najmä na biologické vzorky, kosti, fosílie atď. Iné rádioizotopy, napríklad ²⁴⁸U, máš a tón_1/2 milióny rokov. Potom zmerať koncentrácie ²⁴⁸U Vo vzorke meteoritov, sedimentov a minerálov je možné určiť, či je to rovnaký vek Zeme.

Odkazy

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chémia. (8. vydanie.). Učenie sa.
2. Frank Kinard. (2019). Jadrová chémia. Získané z: ChemistryExplaed.com
3. Jadrová chémia. (s.F.). Získané z: SAS.Výbuch.Edu
4. Mazur Matt. (2019). Časová os pre históriu jadrovej chémie. Predchádzajú. Získané z: Predchádza.com
5. Sarah e. & Nyssa s. (s.F.). Objav rádioaktivity. Chémia librettexts. Získané z: Chem.Librettexts.orgán
6. Scottsdale, Brenda. (s.F.). Čo robia pracovné miesta, ktoré robia jadroví chemici? Práca - chron.com. Získané z: práce.Chron.com
7. Wikipedia. (2019). Jadrová chémia. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
8. Americká chemická spoločnosť. (2019). Jadrová chémia. Chémia. Zdroj: ACS.orgán
9. Alan e. Waltar. (2003). Lekárske, poľnohospodárske a priemyselné aplikácie jadrovej technológie. Tichý severozápadné národné laboratórium.