Химия горячих атомов реферат

Обновлено: 05.07.2024

АММИАК – бесцветный газ с резким запахом, температура плавления –80° С, температура кипения – 36° С, хорошо растворяется в воде, спирте и ряде других органических растворителей. Синтезируют из азота и водорода. В природе образуется при разложении азотсодержащих органических соединений.

Резкий запах аммиака известен человеку с доисторических времен, так как этот газ образуется в значительных количествах при гниении, разложении и сухой перегонке содержащих азот органических соединений, например мочевины или белков. Не исключено, что на ранних стадиях эволюции Земли в ее атмосфере было довольно много аммиака. Однако и сейчас ничтожные количества этого газа всегда можно обнаружить в воздухе и в дождевой воде, поскольку он непрерывно образуется при разложении животных и растительных белков. На некоторых планетах Солнечной системы ситуация иная: астрономы считают, что значительная часть масс Юпитера и Сатурна приходится на твердый аммиак.

Впервые аммиак был получен в чистом виде в 1774 английским химиком Джозефом Пристли. Он нагревал нашатырь (хлорид аммония) с гашеной известью (гидроксид кальция). Реакцию 2NH₄ Cl + Ca(OH)₂ ® NH₃ + CaCl₂ до сих пор используют в лабораториях, если требуется получить небольшие количества этого газа; другой удобный способ получения аммиака – гидролиз нитрида магния: Mg₃ N₂ + 6H₂ O ® 2NH₃ + 3Mg(OH)₂ .

К началу 19 в. аммиачную воду получали из угля уже в значительных количествах в качестве побочного продукта при производстве осветительного газа. Но откуда в угле взяться аммиаку? Его там и нет, но уголь содержит заметные количества сложных органических соединений, в состав которых входят помимо других элементов азот и водород. Эти элементы и образуют аммиак при сильном нагреве (пиролизе) угля. В 19 в. на газовых заводах при нагревании без доступа воздуха из одной тонны хорошего каменного угля получали до 700 кг кокса и свыше 200 кг (300 м 3 ) газообразных продуктов пиролиза. Горячие газы охлаждали, а затем пропускали через воду, при этом получали примерно 50 кг каменноугольной смолы и 40 кг аммиачной воды.

Однако получаемого таким способом аммиака явно не хватало, поэтому были разработаны химические методы его синтеза, например из цианамида кальция: CaCN₂ + 3H₂ O ® 2NH₃ + CaCO₃ или из цианида натрия: NaCN + 2H₂ O ® HCOONa + NH₃ . Эти методы долгое время считались перспективными, поскольку исходные вещества получали из доступного сырья.

В 1901 французский химик Анри Ле Шателье взял патент на способ получения аммиака из азота и водорода в присутствии катализатора. Однако до промышленного использования этого процесса было еще далеко: лишь в 1913 заработала первая промышленная установка синтеза аммиака (см . ГАБЕР, ФРИЦ). В настоящее время аммиак синтезируют из элементов на железном катализаторе с добавками при температуре 420–500°С и давлении около 300 атм (на некоторых заводах давление может достигать 1000 атм).

Между молекулами аммиака существуют водородные связи. Хотя они и не такие прочные, как между молекулами воды, эти связи способствуют сильному притяжению между молекулами. Поэтому физические свойства аммиака во многом аномальны по сравнению со свойствами других гидридов элементов той же подгруппы (PH₃ , SbH₃ , AsH₃ ). Так, у ближайшего аналога аммиака – фосфина РН₃ температура кипения равна – 87,4°С, а температура плавления – 133,8°С, несмотря на то, что молекула PH₃ вдвое тяжелее молекулы NH₃ . В твердом аммиаке каждый атом азота связан с шестью атомами водорода тремя ковалентными и тремя водородными связями. При плавлении аммиака рвутся только 26% всех водородных связей, еще 7% разрываются при нагреве жидкости до температуры кипения. И лишь выше этой температуры исчезают почти все оставшиеся между молекулами связи.

Среди прочих газов аммиак выделяется своей огромной растворимостью в воде: при нормальных условиях 1 мл воды способен поглотить больше литра газообразного аммиака (точнее, 1170 мл) с образованием 42,8%-ного раствора. Если рассчитать соотношение NH₃ и H₂ O в насыщенном при нормальных условиях растворе, то получится, что одна молекула аммиака приходится на одну молекулу воды. При сильном охлаждении такого раствора (примерно до –80°C) образуютсмя кристаллы гидрата аммиака NH₃ ·H₂ O Известен также гидрат состава 2NH₃ ·H₂ O.

На высокой растворимости аммиака в воде основан красивый демонстрационный опыт. Если в перевернутую колбу с аммиаком через узкую трубочку, соединяющую колбу с сосудом с водой, впустить несколько капель воды, газ быстро растворится в ней, давление понизится, и под действием атмосферного давления вода из сосуда с растворенным в ней индикатором (фенолфталеином) с силой устремится в колбу. Там она тут же окрасится в малиновый цвет – из-за образования щелочного раствора.

Аммиакпламенем, превращаясь, в основном, в азот и воду. Смеси аммиака с воздухом при его содержании от 15 до 28% взрывоопасны. В присутствии катализаторов реакция с кислородом приводит к химически довольно активен и вступает во взаимодействие со многими веществами. В чистом кислороде он сгорает бледно-желтым оксидам азота. При растворении аммиака в воде образуется щелочной раствор, который иногда называют гидроксидом аммония. Однако это название не вполне точное, поскольку в растворе сначала образуется гидрат NH₃ ·H₂ O, который затем частично распадается на ионы NH₄ + и OH – . Условно NH₄ OH считают слабым основанием, при расчете его степени диссоциации предполагается, что весь аммиак в растворе находится в виде NH₄ OH, а не в виде гидрата.

Аммиак благодаря неподеленной паре электронов образует огромное количество комплексных соединений с ионами металлов – так называемых амминокомплексов или аммиакатов. В отличие от органических аминов, в этих комплексах с атомом азота всегда связаны три атома водорода.

Сильные водородные связи приводят к сравнительно высокой (по сравнению с другими газами) теплоте испарения аммиака – 23,3 кДж/моль. Это в 4 раза больше теплоты испарения жидкого азота и в 280 раз больше, чем у жидкого гелия. Поэтому жидкий гелий вообще невозможно налить в обычный стакан – он немедленно испарится. С жидким азотом такой опыт провести можно, но значительная его часть испарится, охлаждая сосуд, а оставшаяся жидкость тоже выкипит довольно быстро. Поэтому обычно сжиженные газы в лабораториях хранят в специальных сосудах Дьюара с двойными стенками, между которыми – вакуум. Жидкий аммиак, в отличие от других сжиженных газов, можно держать в обычной химической посуде – стаканах, колбах, он при этом испаряется не слишком быстро. Если же налить его в сосуд Дьюара, то в нем он будет храниться очень долго. И еще одно удобное свойство жидкого аммиака: при комнатной температуре давление пара над ним сравнительно невелико, поэтому при длительных экспериментах с ним можно работать в запаянных стеклянных ампулах, которые такое давление легко выдерживают (попытка проделать подобный эксперимент с жидким азотом или кислородом неминуемо привела бы к взрыву). Большая теплота испарения жидкого аммиака позволяет использовать это вещество в качестве хладагента в различных холодильных установках; испаряясь, жидкий аммиак очень сильно охлаждается. В домашних холодильниках раньше тоже был аммиак (теперь в основном – фреоны). Хранят жидкий аммиак в герметичных баллонах.

Внешне жидкий аммиак похож на воду. Сходство этим не ограничивается. Как и вода, жидкий аммиак – прекрасный растворитель как для ионных, так и для неполярных неорганических и органических соединений. В нем легко растворяются многие соли, которые, как и в водных растворах, диссоциируют на ионы. Однако химические реакции в жидком аммиаке часто протекают совсем не так, как в воде. Прежде всего это связано с тем, что растворимость одних и тех же веществ в воде и в жидком аммиаке может различаться очень сильно, что видно из следующей таблицы, в которой приведена растворимость (в граммах на 100 г растворителя) некоторых солей в воде и в жидком аммиаке при 20°С:

Вещество	AgI	Ba(NO₃ )₂	KI	NaCl	KCl	BaCl₂	ZnCl₂
Растворимость в воде	0	9	144	36	34	36	367
Растворимость в аммиаке	207	97	182	3	0,04	0	0

Поэтому в жидком аммиаке легко протекают такие обменные реакции, которые немыслимы для водных растворов, например, Ba(NO₃ )₂ + 2AgCl ® BaCl₂ + 2AgNO₃ . Молекула NH₃ – сильный акцептор ионов водорода, поэтому если в жидком аммиаке растворить слабую (в случае водных растворов) уксусную кислоту, то она будет диссоциировать полностью, то есть станет очень сильной кислотой: CH₃ COOH + NH₃ ® NH₄ + + CH₃ COO – . В среде жидкого аммиака значительно усиливаются (по сравнению с водными растворами) и кислотные свойства солей аммония. Ион аммония в жидком аммиаке обладает многими свойствами, характерными для иона водорода в водных растворах. Поэтому в жидком аммиаке нитрат аммония легко реагирует, например, с магнием с выделением водорода или с пероксидом натрия: 2NH₄ NO₃ + Mg ® Mg(NO₃ )₂ + 2NH₃ + H₂ ; Na₂ O₂ + 2NH₄ NO₃ ® 2NaNO₃ + H₂ O₂ + 2NH₃ . С помощью реакций в жидком аммиаке впервые были выделены пероксиды магния, кадмия и цинка: Zn(NO₃ )₂ + 2KO₂ ® ZnO₂ + 2KNO₃ + O₂ , получен в чистом виде кристаллический нитрит аммония: NaNO₂ + NH₄ Cl ® NH₄ NO₂ + NaCl, проведены многие другие необычные превращения, например, 2K + 2CO ® K₂ C₂ O₂ . Последнее соединение содержит тройную ацетиленовую связь и имеет строение K +– OСºCO – K + .

Из растворов различных веществ в жидком аммиаке, без сомнения, самые интересные – это растворы щелочных металлов. Такие растворы вызывают живейший интерес ученых уже более ста лет. Впервые растворы натрия и калия в жидком аммиаке были получены в 1864. Спустя несколько лет было обнаружено, что если дать аммиаку спокойно испариться, то в осадке останется чистый металл, как это бывает с раствором соли в воде. Такая аналогия, однако, не совсем точна: щелочные металлы, хотя и медленно, с аммиаком все же реагируют с выделением водорода и образованием амидов: 2K + 2NH₃ ® 2KNH₂ + H₂ . Амиды – стабильные кристаллические вещества, энергично взаимодействующие с водой с выделением аммиака: KNH₂ + H₂ O ® NH₃ + KOH.

При растворении металла в жидком аммиаке объем раствора всегда больше суммарного объема компонентов. В результате такого разбухания раствора его плотность непрерывно падает с увеличением концентрации (чего не бывает у водных растворов солей и других твердых соединений). Концентрированный раствор лития в жидком аммиаке – самая легкая при обычных условиях жидкость, ее плотность при 20°C – всего лишь 0,48 г/см 3 (легче этого раствора только сжиженные при низких температурах водород, гелий и метан).

Много ли металла может растворить жидкий аммиак? Это в основном зависит от температуры. При температуре кипения насыщенный раствор содержит примерно 15% (мольных) щелочного металла. С повышением температуры растворимость быстро увеличивается и становится бесконечно большой при температуре плавления металла. Это значит, что расплавленный щелочной металл (цезий, например, уже при 28,3°C) смешивается с жидким аммиаком в любых соотношениях. Аммиак из концентрированных растворов испаряется медленно, так как давление его насыщенных паров стремится к нулю при увеличении концентрации металла.

Еще один очень интересный факт: разбавленные и концентрированные растворы щелочных металлов в жидком аммиаке не смешиваются друг с другом. Для водных растворов это редкое явление. Если же, допустим, в 100 г жидкого аммиака внести 4 г натрия при температуре –43° C, то образующийся раствор сам собой расслоится на две жидкие фазы. Одна из них, более концентрированная, но менее плотная, окажется сверху, а разбавленный раствор с большей плотностью – внизу. Заметить границу между растворами легко: верхняя жидкость обладает металлическим бронзовым блеском, а нижняя имеет чернильно-синий цвет.

По объемам производства аммиак занимает одно из первых мест; ежегодно во всем мире получают около 100 миллионов тонн этого соединения. Аммиак выпускается в жидком виде или в виде водного раствора – аммиачной воды, которая обычно содержит 25% NH₃ . Огромные количества аммиака далее используются для получения азотной кислоты, которая идет на производство удобрений и множества других продуктов. Аммиачную воду применяют также непосредственно в виде удобрения, а иногда поля поливают из цистерн непосредственно жидким аммиаком. Из аммиака получают различные соли аммония, мочевину, уротропин. Его применяют также в качестве дешевого хладагента в промышленных холодильных установках.

Аммиак используется также для получения синтетических волокон, например, найлона и капрона. В легкой промышленности он используется при очистке и крашении хлопка, шерсти и шелка. В нефтехимической промышленности аммиак используют для нейтрализации кислотных отходов, а в производстве природного каучука аммиак помогает сохранить латекс в процессе его перевозки от плантации до завода. Аммиак используется также при производстве соды по методу Сольве. В сталелитейной промышленности аммиак используют для азотирования – насыщения поверхностных слоев стали азотом, что значительно увеличивает ее твердость.

Медики используют водные растворы аммиака (нашатырный спирт) в повседневной практике: ватка, смоченная в нашатырном спирте, выводит человека из обморочного состояния. Для человека аммиак в такой дозе не опасен. Тем не менее этот газ токсичен. К счастью, человек способен почувствовать запах аммиака в воздухе уже в ничтожной концентрации – 0,0005 мг/л, когда еще нет большой опасности для здоровья. При повышении концентрации в 100 раз (до 0,05 мг/л) проявляется раздражающее действие аммиака на слизистую оболочку глаз и верхних дыхательных путей, возможна даже рефлекторная остановка дыхания. Концентрацию 0,25 мг/л с трудом выдерживает в течение часа даже очень здоровый человек. Еще более высокие концентрации вызывают химические ожоги глаз и дыхательных путей и становятся опасными для жизни. Внешние признаки отравления аммиаком могут быть весьма необычными. У пострадавших, например, резко снижается слуховой порог: даже не слишком громкие звуки становятся невыносимы и могут вызвать судороги. Отравление аммиаком вызывает также сильное возбуждение, вплоть до буйного бреда, а последствия могут быть весьма тяжелыми – до снижения интеллекта и изменения личности. Очевидно, аммиак способен поражать жизненно важные центры, так что при работе с ним надо тщательно соблюдать меры предосторожности.

Химия горячих атомов изучает взаимодействие атомов отдачи с молекулами. Основной задачей этой области радиохимии является определение химических форм стабилизации атомов отдачи на различных этапах их замедления. [2]

При теоретическом рассмотрении химии горячих атомов в жидкой и газовой фазах обычно различают процессы двух типов: взаимодействия атома отдачи, обладающего повышенной энергией, и процессы, которые могут проходить с его участием после достижения данным атомом отдачи тепловой энергии. Анализ горячих процессов требует знания соответствующего выражения для энергетического спектра атомов отдачи, возникающего вследствие потери энергии при соударениях, а также выражения для вероятности протекания различных реакций при каждом столкновении в зависимости от энергии атома отдачи. [3]

Исследования в области химии горячих атомов традиционно следуют двум направлениям. С одной стороны, проводятся исследования, основная цель которых состоит в использовании явления отдачи для получения радиоизотопов высокой удельной активности и молекул, меченных радиоизотопами, а также работы по синтезу методом отдачи. Мы рассмотрим сначала последнюю категорию. [4]

Основные научные работы посвящены химии горячих атомов , получению радиоактивных изото - noei меченых соединений и их применению. [5]

Явления, изучаемые в химии горячих атомов , - отнюдь не уникальны, но находят тесные параллели и аналогии в других областях. К тому же работы других исследователей, хотя и не по аналогичным системам, часто важны для интерпретации наших экспериментальных результатов. Несколько этих связей уместно здесь отметить. [6]

Учитывая сказанное выше, химию горячих атомов можно охарактеризовать как новый раздел радиохимии, посвященный изучению химических свойств атомов отдачи, находящихся в особом состоянии, движущихся с огромной скоростью и обусловливающих химические реакции, невозможные в обычных условиях. [7]

Чтобы сравнивать эксперимент с теорией в химии горячих атомов , нужно изучить зависимость процесса от кинетической энергии и углового распределения. По-видимому, перспективно использовать горячий мюоний. [8]

В СССР кинетические исследования в области химии горячих атомов проводятся преимущественно Б. Г. Дзантиевым [249] в ИХФ и Л. С. Шлаком в Институте нефтехимического синтеза. [9]

В СССР кинетические исследования в области химии горячих атомов проводятся преимущественно Б. Г. Дзантиевым [249] в ИХФ и Л. С. По лаком в Институте нефтехимического синтеза. [10]

Изучению химического состояния и поведения атомов при ядерных превращениях - химии горячих атомов - посвящена гл. [11]

Во второй части даны работы по химии ядерных превращений - химии горячих атомов , изучению продуктов ядерных превращений, выделению и концентрированию радиоактивных изотопов и элементов, изменению радиоактивных веществ под действием собственного излучения. [12]

Химия атомов отдачи, образующихся в процессах изомерного перехода, изучена значительно подробнее, чем химия горячих атомов , возникающих при других типах распада. С первого взгляда может показаться не вполне ясным, почему изомерные переходы могут приводить к разрыву связей. [13]

Сравнение данных о химических эффектах, сопутствующих реакциям ( i, п) и ( п, ч), могло бы, ввиду различия энергии ядер отдачи в этих двух случаях, дать важные сведения по химии горячих атомов различной энергии , но такое сравнение возможно лишь для небольшого числа систем. [14]

Имеющиеся в табл. 25 сведения о поведении индия - Ill, образованного непосредственно в Ag-решетке в результате реакции ( а, 2ге), показывают, что такая методика может быть особенно полезна при изучении состояний атомов отдачи в химии горячих атомов . [15]

Химия горячих атомов ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Эффективность эффекта Сцилларда — Чалмерса определяется двумя параметрами: выходом и коэффициентом обогащения.

Выход радиоактивного изотопа, т. е. доля радиоактивных атомов, удаляемых из облученного соединения при изолировании, составляет:

где N* — число радиоактивных атомов, выделяемых при изолировании; N* — общее число радиоактивных атомов в облученном соединении.

Выход зависит от удержания — чем выше удержание радионуклида в исходной молекуле, тем выше выход.

Удержание — доля (в процентах) активности радионуклида, удержанного в форме облученного вещества и не извлеченного при данной химической или физической обработке.

Известно, что радиоактивные атомы, получающиеся в результате ядерных превращений, частично оказываются в химическом соединении, в котором произошло их образование (в виде так называемого материнского соединения). Например, при облучении нейтронами галоиднопроизводных органических соединений, значительная доля радиоактивного галоида, образующегося по (я, у)-реакции, оказывается в виде исходной молекулы и не может быть отделена от нее. Это явление получило название удержания.

Коэффициент обогащения —отношение удельной активности конечного продукта к удельной активности облученного вещества:

где Ag — содержание стабильного элемента в обогащенной фракции; g — содержание стабильного элемента в облученном соединении; а и А — активности обогащенного и облученного препаратов.

Удержание и коэффициент обогащения связаны между собой, но они отличны друг от друга. Удержание может быть небольшим, но если метод извлечения требует применения значительного количества носителя для отделения активных атомов, то коэффициент обогащения будет низким. Напротив, коэффициент обогащения может стать высоким в случае применения метода выделения без носителя, даже если значительная часть активности остается в исходном соединении.

Очень длительное и очень интенсивное облучение приводит к уменьшению коэффициента обогащения. Макроскопические количества этилиода, например, подвергавшегося в течение долгого времени облучению в реакторе, могут под действием облучения превратиться в неактивный иод, который присоединится к радиоактивному иоду, образующемуся в результате эффекта Сцилларда — Чалмерса, и уменьшает степень обогащения. Оптимальная величина продолжительности и интенсивности облучения определяется удельной активностью, коэффициентом обогащения, потоком нейтронов, временем облучения, эффективным сечением поглощения нейтронов п константами скоростей радиационно-химических реакций (17, "https://nanayna.ru").

Важным условием получения хорошего обогащения является отсутствие заметного изотопного обмена между облучаемым веществом и соединением, в котором желательно сконцентрировать радиоактивный изотоп. Поскольку в водном растворе обмен между гетерополярными соединениями происходит быстро, то осуществление разделения методом Сцилларда — Чалмерса в случае электроположительных металлов не всегда возможно. Этот метод более успешно применим к элементам с высокой отрицательностью — металлоидам, благородным металлам и многовалентным элементам в высшем состоянии окисления, которые легко образуют соединения, характеризующиеся низкой скоростью изотопного обмена или даже его отсутствием. Метод Сцилларда — Чалмерса в режиме разделении галоидов органических соединений обеспечивает выход 70—100%.

Пример. При облучении нейтронами раствора, содержащего перманганат-ион, атом марганца захватывает нейтрон. Протекает ядерная рсакция ' г> Мп (и, у) 56 Мп. Образовавшийся атом радиоактивного марганца испускает у-квант и получает энергию отдачи, которая разрушает ион МпО' с образованием Мп 7 ', МпО г>+ , Мп0 3+ и МпО э+ . Все эти ионы могут вступать во вторичные реакции, в результате которых происходит распределение радиоактивного марганца между материнской молекулой и диоксидом марганца. Для того чтобы образовавшийся в процессе облучения диоксид марганца не концентрировался на дне сосуда, где производится облучение, облучают кислые растворы перманганата. После облучения раствор нейтрализуют аммиаком. Радиоактивный марганец (в виде 56 Мп0₄) отделяют от облученного перманганата фильтрованием раствора.

До сих пор мы полагали, что энергия отдачи значительно превышает энергию разрываемой связи. Поэтому энергия отдачи всей молекулы целиком не учитывалась, так как эта молекула разрушалась. Однако если имеющаяся энергия по порядку величины близка к энергии разрыва связи, то часть ее превращается в энергию поступательного движения всей молекулы E_xf, разрыв может не произойти. Так, например, для двухатомной молекулы с массой (А + А)

Энергия отдачи освобождаемого атома при этом равна:

Если А очень мало (например, атом Н в соединении типа А

НВг), то множительимеет достаточно малую величи;

ну и значительно уменьшает энергию, остающуюся для разрыва связи. В случае Н 80 Вг Е_л = 2,4 эВ, а энергия связи НВг — 3,7 эВ. Следует ожидать, что здесь удержание будет заметным.

Таким образом, если масса остатка молекулы мала по сравнению с атомом отдачи, то доля энергии, расходуемой на разрушение химической связи, близка к нулю; вся энергия идет при этом на увеличение поступательного движения молекулы.

Обычно чем выше энергия испускаемого у-кванта, тем меньше удержание. Но не всегда. Если атом отдачи имеет достаточно большую кинетическую энергию, он может, покинув первоначальную молекулу, разорвать связь в другой такой же молекуле и заместить в ней изотопный нерадиоактивный атом, что приводит к росту удержания:

Удержание может быть истинным или кажущимся. Под кажущимся удержанием подразумевается доля радиоактивных атомов, которая не может быть отделена от облучаемого соединения с помощью данного метода изолирования. Оно отличается от истинного тем, что может быть обусловлено не только существованием определенной доли радиоактивных атомов в виде исходного соединения, но также существованием их в виде других соединений. В общем случае кажущееся удержание больше или равно истинному. При этом если кажущееся удержание может меняться в зависимости от применяемого метода изолирования, то истинное удержание для данного соединения и данных условий облучения является вполне определенной величиной.

Лит.: Радиохимия и химия ядерных процессов, под ред. А. Н. Мурина [и др.], Л., 1960: Nuclear chemistry, N. Y. — L., 1968, р. 185.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Полезное

Смотреть что такое "Горячие атомы" в других словарях:

ГОРЯЧИЕ АТОМЫ — возникают при ядерных превращениях и имеют избыточную (по сравнению с обычными атомами) кинетическую энергию, которая соответствует энергии атомов при температурах порядка миллионов градусов … Большой Энциклопедический словарь

ГОРЯЧИЕ АТОМЫ — возникают в результате ядерных превращ. и обладают избыточной (по сравнению с обычными атомами среды) кинетич. энергией или большим электрич. зарядом либо находятся в сильно возбужденном состоянии. Избыточная кинетич. энергия Г. а. обусловлена… … Химическая энциклопедия

"ГОРЯЧИЕ" АТОМЫ — возникают при ядерных превращениях и имеют избыточную (по сравнению с обычными атомами) кинетич. энергию, к рая соответствует энергии атомов при темп pax порядка миллионов градусов … Естествознание. Энциклопедический словарь

Атомы отдачи — атомы, получившие определённый импульс, а следовательно, и энергию в результате ядерных реакций. Каждое ядерное превращение сопровождается выделением энергии, которая распределяется между ядром, образующимся в результате ядерного… … Большая советская энциклопедия

ИОНЫ В ГАЗАХ — образуются в заметных концентрациях при высоких т рах, а также при воздействии на газ фотонами или быстрыми частицами. Играют существенную, а зачастую и определяющую роль в радиац. химии, плазмохимии, лазерной химии, физико химии верх. слоев… … Химическая энциклопедия

ЯДЕРНАЯ ХИМИЯ — устанавливает взаимосвязь между физ. хим. и ядерными св вами в ва. Иногда Я. х. неправильно отождествляют с радиохимией. Можно выделить след. основные направления Я. х.: исследование ядерных реакций и хим. последствий ядерных превращений; химия… … Химическая энциклопедия

Ядерная химия — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей. Ядерная химия часть химии высоких энергий, раздел физической химии изучает … Википедия

ГОРЯЧИЕ АТОМЫ

ГОРЯЧИЕ АТОМЫ, возникают в результате ядерных превращ. и обладают избыточной (по сравнению с обычными атомами среды) кинетич. энергией или большим электрич. зарядом либо находятся в сильно возбужденном состоянии. Избыточная кинетич. энергия горячих атомов обусловлена эффектом отдачи при испускании ядром ичастиц или высокоэнергетич.квантов; эта энергия может составлять 10-100 эВ и выше, что формально соответствует т-рам 10 4 -10 7 К. При ядерных превращ., сопровождающихся испусканием электронов конверсии и низкоэнергетич.квантов (напр., при изомерных переходах), когда энергия отдачи мала, горячие атомы характеризуются большими электрич. зарядами и находятся в сильно возбужденном состоянии (так, атомы 80 Вr, возникающие при изомерном переходе 80m Br-> 80 Вг, могут иметь заряд +10). Распределение по энергии горячих атомов, образовавшихся при к.-л. ядерном превращ., не подчиняется распределению Максвелла-Больцмана; во мн. случаях энергии всех горячих атомов близки между собой. Термин "горячие атомы" применяют и для данной хим. р-ции по отношению к атомам, энергия к-рых превышает энергию активации р-ции.

Если горячие атомы образуются при радиоактивных превращ. атомов, входивших в состав к.-л. молекул (эти молекулы наз. материнскими), то обычно вследствие избыточной энергии и (или) высокой степени ионизации связь горячих атомов с материнской молекулой разрушается. Энергия горячего атома, оторвавшегося от материнской молекулы, м. б. достаточной для того, чтобы вызвать возбуждение и диссоциацию еще неск. молекул. При столкновениях с атомами и молекулами среды горячие атомы постепенно теряют свою избыточную энергию, приходят в тепловое равновесие со средой (термализуются) и вступают в хим. р-ции.

Нек-рая доля горячих атомов после термализации оказывается снова в составе материнских молекул (явление удержания). Иногда удержанием наз. переход горячих атомов в молекулы соед., близких по св-вам к материнским (кажущееся удержание). В ряде случаев горячие атомы стабилизируются без предварит. разрыва связи с материнской молекулой; такое удержание наз. первичным, а в остальных случаях говорят о вторичном удержании. Первичное удержание наблюдается, напр., для горячих атомов Вг или I, к-рые образуются в составе молекул НВr или HI и не отрываются от материнской молекулы.

Состав и строение соединений горячих атомов, их относит. выходы в зависимости от условий изучает химия горячих атомов. Для механизма р-ций горячих атомов со средой предложены разл. модели, среди к-рых наиб. распространена модель мех. соударений. Для исследования взаимод. горячих атомов со средой используют чаще всего газовую хроматографию и газо-жидкостную хроматаграфию (при исследовании термализации в паровой и жидкой фазах) и мессбауэровскую спектроскопию (твердофазная термализация).

Способность горячих атомов стабилизироваться в соед., отличных от исходных, была обнаружена в 1934 при выделении I из С₂Н₅I, облученного нейтронами (эффект Силарда-Чалмерса). Этот эффект используют при синтезе меченых соед., разделении и обогащении изотопов и др.

Лит. МуринА.Н.. Физические основы радиохимии. М.. 1971; Несмеянов А. Н., Радиохимия, 3 изд., 1986. С. С. Бердоносов.

Читайте также: