Chimia radiațiilor

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 16 iulie 2019; verificările necesită 2 modificări .

Chimia radiațiilor  - parte a chimiei de înaltă energie , o secțiune a chimiei fizice  - studiază procesele chimice cauzate de acțiunea radiațiilor ionizante asupra materiei.

Radiațiile electromagnetice ( raze X , radiații γ , radiații sincrotron ) și fluxurile de particule accelerate ( electroni , protoni , neutroni , helii , ioni grei; fragmente de fisiune ale nucleelor ​​grele etc.) au o capacitate de ionizare, a cărei energie depășește potențialul de ionizare al atomilor sau moleculelor (în majoritatea cazurilor, situat în intervalul 10-15 eV ).

În cadrul chimiei radiațiilor, unele procese chimice sunt considerate imposibile folosind abordările chimice tradiționale. Radiațiile ionizante pot reduce foarte mult temperatura reacțiilor chimice fără utilizarea catalizatorilor și inițiatorilor.

Istoria chimiei radiațiilor

Chimia radiațiilor a apărut după descoperirea razelor X de către W. Roentgen în 1895 și a radioactivității de către A. Becquerel în 1896, care au fost primii care au observat efectele radiațiilor în plăcile fotografice. Primele lucrări de chimie a radiaţiilor au fost realizate în anii 1899-1903 de către soţii M. Curie şi P. Curie . În anii următori, cel mai mare număr de studii a fost dedicat radiolizei apei și soluțiilor apoase .

Bazele fizice ale chimiei radiațiilor

S-a constatat că, trecând prin materie, un cuantic g sau particule rapide (particule a, electroni, protoni etc.) scot electronii din molecule, adică provoacă ionizarea sau excitația acestora dacă porțiunea de energie transferată acestora. este mai mică decât energia de ionizare. Ca urmare, un număr mare de atomi încărcați electric - ioni, ioni radicali - sau neutri -, radicali (vezi Radicali liberi ) - fragmente de molecule apar pe calea unei particule rapide, formând o așa-numită cale. Electronii scoși din molecule, care au o energie mai mică (electroni „secundari”), zburând separat, produc, la rândul lor, un efect similar, doar la o distanță mai mică (corespunzător energiei lor). Ca rezultat, traseul particulelor rapide primare se ramifică datorită formării unor regiuni mai scurte de ionizare și excitare. La o densitate de iradiere suficientă, pistele se suprapun și neomogenitatea inițială în distribuția spațială a particulelor activate și fragmentelor este nivelată. Acest lucru este facilitat și de difuzia particulelor de pe piste într-un mediu neafectat de radiații.

  Procesele care au loc în mediul iradiat pot fi împărțite în trei etape principale. În stadiul primar, fizic, apar ciocniri ale unei particule încărcate rapid cu moleculele mediului, în urma cărora energia cinetică a particulei este transferată către molecule, ceea ce duce la o schimbare a stării lor energetice. În această etapă, energia transferată în mediu este dispersată pe diferite niveluri moleculare (atomice). Rezultatul este un număr mare de molecule „activate” în diferite stări de excitație. Etapa primară are loc în perioade foarte scurte de timp: 10 -15 -10 -12 sec. În starea excitată creată, moleculele sunt instabile și fie se degradează, fie interacționează cu moleculele din jur. Ca rezultat, se formează ioni, atomi și radicali, adică particule intermediare ale reacțiilor chimice de radiație. Această a doua etapă durează 10 -13 -10 -11 sec. La a treia etapă (chimică corect), particulele active formate interacționează cu moleculele din jur sau între ele. În această etapă se formează produșii finali ai reacției radiații-chimice. Durata celei de-a treia etape depinde de activitatea particulelor intermediare și de proprietățile mediului și poate fi de 10 -11 -10 -6 sec.

 Electronii „secundari”, cheltuind energia cinetică pe ionizarea (excitarea) moleculelor, încetinesc treptat până la o viteză corespunzătoare energiei termice. Într-un mediu lichid, o astfel de decelerare are loc în 10-13-10-12 sec , după care sunt captate fie de o moleculă, formând un ion încărcat negativ, fie de un grup de molecule ("solvat") . Astfel de electroni „solvați” „trăiesc” timp de 10 -8 -10 -5 secunde (în funcție de proprietățile mediului și de condiții), după care se recombină cu niște particule încărcate pozitiv. Totalitatea regularităţilor proceselor elementare enumerate este o componentă importantă a teoriei lui R. x. În plus, reacțiile moleculelor excitate joacă un rol semnificativ în procesele radiații-chimice. De mare importanță pentru fluxul acestuia din urmă este și transferul energiei de excitație în mediul iradiat, ceea ce duce la dezactivarea moleculelor excitate și la disiparea energiei. Astfel de procese sunt studiate prin fotochimie, care este astfel strâns legată de chimia radiațiilor.

Transformări radiații-chimice

Sub acțiunea radiațiilor ionizante se produc următoarele transformări radiație-chimice [1] :

Vezi și

Note

  1. ↑ Chimia radiațiilor // Dicționar enciclopedic al unui tânăr chimist. a 2-a ed. / Comp. V. A. Kritsman, V. V. Stanzo. - M . : Pedagogie , 1990. - S. 200 . — ISBN 5-7155-0292-6 .
  2. ↑ Curie P., Curie M. Effets chimiques produits par les rayons de Becquerel  (franceză)  // Comptes rendus de l'Académie des Sciences :revistă. - 1899. - Vol. 129 . - P. 823-825 .

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice