Основы радиохимии и радиоэкологии (стр. 62 из 63)

Выделение урана из природных объектов производится путем кислотного или карбонатного выщелачивания его после предварительного обогащения руды. Окончательное извлечение урана осуществляется методами осаждения, экстракции, сорбции и т.д..

Наиболее сложной проблемой является их отделение от облучаемого элемента и друг от друга. Решение этой задачи основано на том, что для каждого элемента рассматриваемой группы характерна своя устойчивая

энергии, теплоты и механической энергии. Изотопные источники на основе

использовались в космических летательных аппаратах для термостатирования замкнутых объектов с электронной аппаратурой, для жизнеобеспечения космических орбитальных станций и снабжения их электроэнергией.

используется для создания стимуляторов сердечной деятельности.

Изотоп

, испускающий γ – кванты с энергией 59,6 кэВ используют в качестве источника возбуждения в рентгенофлюоресцентном анализе.

Трансамерициевые актиноиды (₉₆Cm, ₉₇Bк, ₉₈Cf, ₉₉Es, ₁₀₀Fm, ₁₀₁Md)

Особенностью изучения химии этих элементов является необходимость использования методов радиохимии. Это обусловлено невозможностью получения большинства указанных элементов в весомых количествах, а также их чрезвычайно высокой массовой активностью.

Все элементы от кюрия до фермия получены в виде металлов.

Для всех рассматриваемых элементов, за исключением 102, основной степенью окисления является +3. Известны также для этих элементов степени окисления +4 и +2. У этих элементов высокая склонность к комплексообразованию. Эти элементы способны образовывать металлоорганические соединения Ме (С₅Н₅)₃.

Получают их бомбардировкой актиноидов тяжелыми ионами.

Для отделения актиноидов друг от друга и от лантаноидов используются процессы экстракции и ионного обмена. Кроме экстракции для целей выделения и разделения рассматриваемых элементов применимы почти все известные варианты хроматографических методов.

Практическое применение тяжелых актинидов так же как и легких, обусловлено их физико-химическими свойствами.

Так изотопы кюрия

используются для приготовления изотопных источников тепла. - являются удобным материалом для изготовления источников нейтронов с большой интенсивностью потока.

Изотопы

- находят применение для изготовления α – источников.

могут найти применение в качестве ядерного топлива.

Трансактиноидные элементы

Трансактиноидные элементы характеризуются заполнением электронами 6d и 7s – уровней атома. К ним относятся элементы, начиная со 104 и заканчивая 118-м элементом. В соответствии с актиноидной гипотезой последним из 5 f элементов должен быть элемент №103 лоуренсий (5f¹⁴ 6d¹ 7s²).Принципиально важным, с этой точки зрения, должно было оказаться открытие элемента №104 и изучение его свойств. Это позволило бы подтвердить или опровергнуть актиноидную гипотезу. Работы по синтезу этих элементов проводятся в основном в Объединенном институте ядерных исследований (г. Дубна, Россия) и в радиационной лаборатории Лоуренса (г. Беркли, США). Основным методом получения изотопов 104-106-го элементов является облучение актиноидов (Pu, Am, Br, Cm, Cf) ускоренными тяжелыми ионами углерода, кислорода и неона. Элемент № 104 был синтезирован в 1964 году в Дубне группой Г. Н. Флерова, облучением ²⁴²Pu ядрами ²²Ne

Pu+

Ne® Rf+ 4 ¹₀n

Первоначально элемент был назван курчатовием, а в последствие резерфордием. В настоящее время получены изотопы резерфордия с массовыми числами 257-261. Их периоды полураспада от 11 мин у резерфордия 258 до 70 с у резерфордия 261. Элемент был идентифицирован чешским ученым Зварой с помощью специальных экспрессных методов анализа. Было показано, что резерфордий резко отличается по своим свойствам от предыдущих элементов. Как было обнаружено в химическом отношении резерфордий ведет себя подобно гафнию и элементам 1У В группы; его электронная конфигурация 5f¹⁴ 6d² 7s². Соткрытием резерфордия стало ясно, что он, не являясь актиноидом, ведет себя подобно лантаноидам.

Резерфордий и более тяжелые элементы можно назвать трансактиноидами.

Чуть позже были синтезированы элементы с атомными номерами 105-107.

Br( О, 5n) Db Период полураспада 40 с.

Сечения активации этих реакций очень малы и резко уменьшаются с возрастанием атомного номера образующегося составного ядра. Более благоприятным с этой точки зрения является использование в качестве материала мишени ядер свинца и висмута, а качестве бомбардирующих частиц- ионов хрома и более тяжелых элементов. Использование такой комбинации позволило получить элементы с порядковыми номерами 106 и 107:

, Период полураспада 7.10^-3 с.

Успехи в синтезе трансурановых элементов и синтез трансактиноидов поставили вопрос впрямую о верхней границе периодической системы.

Синтез нептуния и плутония позволил выделить в проблеме конца системы два аспекта: о естественной границе и о возможном пределе синтеза искусственных элементов. Можно предполагать, что на Земле последним природным элементом является плутоний.

Если рассматривать периодический закон в космическом масштабе то проблема конца системы становится неоднозначной и непосредственно смыкается со вторым аспектом- пределом устойчивости атомных ядер.

Достижения современной ядерной физики и химии позволяют более определенно судить и о возможности синтеза новых искусственных сверхтяжелых элементов. Эта проблема также неоднозначна.

Глава 13. Некоторые вопросы прикладной радиохимии

14.1 ПОЛУЧЕНИЕ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ

Ядерная энергия может быть получена несколькими путями:

а) при радиоактивном распаде

Ra Rn + ∆ E;

б) при синтезе тяжелых ядер из легких, например

D+T

⁴He + n +∆ E

в) при делении тяжелых ядер

²³⁵U + n

2 осколка + (2 -3) нейтрона + ∆ E

При радиоактивном распаде выделяется сравнительно небольшое количество энергии (менее 100 кэВ/ а.е.м.).

Реакции синтеза и деления имеют цепной характер и могут быть как управляемыми (термоядерные и ядерные реакторы), так и неуправляемыми (термоядерный и ядерный взрыв). Ядерные и термоядерные реакции сопровождаются выделением огромного количества энергии, измеряемого в МэВ.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Радиоактивные семейства

Таблица 1. Семейство тория

Нуклид	Излучение	Период полураспада	Энергия излучения, МэВ
( А = 4n) Th Ra Ac Th Ra Rn Po [ At(β)0,01%; Pb(α)99,99%] Bi [ Po(β)66,3%; Tl (α)33,7%] Pb	αββαααβ, ααβα, βαβ-	1.41ּ1010 лет6.7 лет6.13 ч1.91 лет3.64 дня51.5 c0.15 c3ּ10-4c10.64 ч60.63.7ּ10-7c3.1 мин ∞	4.010.052.115.435.686.296.787.80.586.098.781.80-

Семейство урано- радиевое