химический каталог




Применение изотопов в химии и химической промышленности

Автор Ю.Я.Фиалков

радиоактивных элементов, перечисленных в табл. 10, самым важным, несомненно, является К40.

Радиоактивный калий-40 составляет 0,0119% от суммы всех изотопов калия. Калий-40 распадается двумя путями: 88% распадающихся атомов выбрасывают р-частицу и превращаются в стабильный изотоп кальция Ga40; 12% атомов претерпевают К-захват и превращаются в стабильный изотоп аргона Аг40. Общий период полураспада по обеим схемам составляет 1,30 • 109 лет.

Естественной радиоактивностью калия объясняется ряд явлений, которые прежде считались аномальными. Прежде всего следует напомнить об аномалии в относительных атомных массах калия и аргона. Хотя порядковый номер аргона меньше, чем калия, его атомная масса (39,948) выше атомной массы калия (39,102). На это обстоятельство обратил внимание еще Д. И. Менделеев. Объяснение калиево-аргоновая аномалия нашла только в естественной радиоактивности К40* Дело в том, что в природном калии преобладающим (93,10%) является К89. Вот почему средняя атомная масса калия приближается к 39. Преобладающим же изотопом природного аргона (99,6%) является изотоп с массой 40, который образуется из К40. Вот почему средняя атомная.

масса аргона выше, чем средняя атомная масса калия. Радиоактивность К40 поясняет и необычайно высокое содержание аргона в атмосфере. Действительно, содержание аргона в оболочке Земли (лито-, гндро- и атмосфере) почти в сто раз больше, чем всех остальных инертных газов, вместе взятых.

Хотя примесь К40 к другим изотопам калия незначительна и период полураспада его весьма велик, все же, благодаря значительному содержанию калия в земной оболочке (2,60%), его радиоактивный изотоп играет большую роль в геологической истории нашей планеты. Речь здесь идет, прежде всего, о теплоте, выделяемой К40 при радиоактивном распаде. Можно подсчитать, что более половины тепла, идущего из глубин Земли, обусловлено радиоактивным распадом элементов, находящихся в земной оболочке и более глубоких слоях планеты. Немногим меньше одной пятой этого радиогенного тепла обязано своим происхождением радиоактивному распаду К40. Расчеты показывают, что три миллиарда лет назад количество тепла, выделяемого К40, втрое превышало нынешний уровень,

Радиоактивным свойствам калия приписывается и тот факт, что содержание этого элемента в животных и растительных организмах, как правило, во много раз превышает содержание чрезвычайно близкого по многим свойствам натрия. Биологи проводили опыты, в которых значительная часть калия в растениях замещалась на натрий с добавлением равного по радиоактивности количества урана или радия. Оказалось, что такую замену, в отличие от тех случаев, когда натрий вводился без радиоактивных добавок, растения переносят без вреда,

Следует упомянуть об изотопе Rb87, обладающем по сравнению с большинством остальных срединных элементов сравнительно малым периодом полураспада. Этот изотоп рубидия, распадаясь, превращается в стронций. Поэтому Rb87 так же, как К40, находит применение в геохронологии (см. стр. 72),

Радиоактивные свойства остальных срединных элементов периодической системы из-за чрезвычайно больших перио-. дов полураспада, позволяющих с практической точки зрения считать их стабильными, пока практического применения не находят.

Тяжелые естественные радиоактивные изотопы. Радиоактивные семейства. К тяжелым естественным радиоэлементам относятся элементы периодической системы с порядковыми номерами от 83 (полоний) до 92 (уран).

Все радиоактивные элементы с порядковыми номерами от 84 до 92, распадаясь, образуют значительное число продуктов радиоактивного распада. Вот почему эти элементы имеют большое число изотопов, весьма различающихся периодами полураспада. Так, например, 84-й элемент полоний имеет тринадцать изотопов с массами от 203 до 218 и

периодами полураспада от 10~7 секунды до 103 лет.

Радиоактивный распад заканчивается тогда, когда образуется стабильный изотоп. Почти во всех случаях это бывает один из изотопов свинца.

> Внимательное изучение продуктов радиоактивного распада различных элементов позволило Содди и Фаянсу в 1913 г. сформулировать так называемое правило сдвига, которое в современной формулировке гласит: каждый а-рас-пад уменьшает порядковый номер элемента на два, а массовое число изотопа — на четыре; р-распад не вызывает изменения массового числа, но увеличивает порядковый номер на единицу.

В ряде случаев один изотоп может распадаться по двум схемам; часть атомов претерпевает а-распад, а остальные атомы этого изотопа распадаются по р-типу. В этом случае, естественно, один изотоп дает различные продукты радиоактивного распада.

Правило сдвига позволяет разделить все «тяжелые» радиоактивные изотопы на четыре радиоактивных семейства. Дело в том, что, как следует из этого правила, при радиоактивном распаде массовое число может изменяться только на четыре, поскольку процессом, вызывающим изменение массы, является лишь а-распад. Как было отмечено в гл. 2, все атомы в зависимости от входящих в состав ядра нуклонов можно подразделить на четыре

страница 25
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

Скачать книгу "Применение изотопов в химии и химической промышленности" (1.75Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(22.02.2017)