Основные вехи истории радиохимии роль и вклад отечественных

Основные вехи истории радиохимии: роль и вклад отечественных ученых в развитие этой области знаний

Радиохимия наука, изучающая химию радиоактивных веществ, законы их физико-химического поведения, химию ядерных превращений и сопутствующие им физикохимические процессы. Радиоактивность изучаемых радиохимией веществ позволяет использовать специфические высокочувствительные методы измерения их количеств и заставляет применять особую технику для безопасной работы.

Радиоактивность от лат. radio – излучаю, radius – луч и activus – действенный. Самопроизвольное (спонтанное) превращение неустойчивого изотопа химического элемента в другой изотоп. Идет изменение состава атомного ядра, находящегося в основном или в возбужденном состоянии. При таких превращениях происходит испускание ядрами элементарных частиц или других ядер.

Становление радиохимии как самостоятельной области химии началось в конце 19 в. Основополагающими были работы М. Склодовской-Кюри и П. Кюри, открывших и выделивших Ra и Po в 1898 г. В 1911 Ф. Содди определял радиохимию как науку, занимающуюся изучением свойств продуктов радиоактивных превращений, их разделением и идентификацией. Становление радиохимии связано с развитием учения о радиоактивности и ядерной физики.

Этапы развития радиохимии Первый период (1898— 1913) Второй период (1914— 1933) Третий период (1934— 1945) Четвертый (современный) период (1946 – н. в. )

1 этап (1898 -1913) Характеризуется открытием 5 природных радиоактивных элементов — Po, Ra, Rn, Ас, Pa - и ряда их изотопов. В результате установления К. Фаянсом и Содди правила сдвига, по которому из радиоактивного элемента образуется новый элемент, Э. Резерфордом и Содди была найдена генетическая связь между всеми открытыми изотопами и определено их место в периодической системе. В этот период ведутся интенсивные поиски радиоактивных веществ в природе — радиоактивных минералов и вод.

В России: А. П. Соколов и др. учёные изучают радиоактивность минеральных вод, атмосферы и пр. объектов; П. П. Орлов начинает исследования радиоактивности минералов; В. И. Вернадский выступает с основополагающими работами по геохимии радиоактивных элементов.

2 этап (1914 -1933) Установление ряда закономерностей поведения радиоактивных изотопов в ультраразбавленных системах — растворах и газовой среде, открытие (Д. Хевеши и Ф. Панетом) изотопного обмена. В этот период Панет и Фаянс формулируют правила адсорбции.

2 этап О. Ган и В. Г. Хлопин проводят систематическое изучение процессов соосаждения и адсорбции. В результате Ган формулирует законы, качественно характеризующие эти процессы, Хлопин устанавливает количественный закон соосаждения (Хлопина закон), а его ученик А. П. Ратнер разрабатывает термодинамическую теорию процессов распределения вещества между твёрдой кристаллической фазой и раствором.

2 этап В этот же период др. сов. учёный Л. С. Коловрат-Червинский и затем Ган развивают работы по эманированию твёрдых веществ, содержащих изотопы радия. Б. А. Никитин выполняет обширные исследования клатратных соединений инертных газов (на примере соединений радона). В 1917 Вл. И. Спицын проводит серию работ по определению методом радиоактивных индикаторов (основы его разработали ранее Хевеши и Панет) растворимости ряда соединений тория. В эти годы Склодовская-Кюри, Панет и др. изучают радиоактивные изотопы в ультраразбавленных растворах, условия образования радиоколлоидов.

3 этап (1934 -1945) Начинается после открытия супругами Жолио-Кюри искусственной радиоактивности. В результате работ: Э. Ферми (по исследованию действия нейтронов на химические элементы), И. В. Курчатова с сотрудниками (открывших и изучивших ядерную изомерию искусственных радиоактивных изотопов), Гана и Ф. Штрасмана (установивших деление ядер урана под действием нейтронов), открытия эффекта Силарда — Чалмерса разрабатываются основы методов получения, концентрирования и выделения искусственных радиоактивных изотопов.

3 этап Использование циклотрона позволило Э. Сегре с сотрудниками синтезировать новые искусственные элементы— Te и At. Применяя радиометрические методы в сочетании с тонкими радиохимическими методами разделения микроколичеств радиоактивных элементов, М. Пере (Франция) выделила из продуктов распада Ас элемент № 87 (Fr). С середины 30 -х гг. бурно развивается прикладная радиохимия. Метод радиоактивных (изотопных) индикаторов получает широкое распространение.

4 этап (с 1946) Идет широкое использование мощных ускорителей ядерных частиц и ядерных реакторов. Осуществляется синтез и выделение искусственных химических элементов: прометия (американские учёные Дж. Марийский и Л. Гленденин); трансурановых элементов от № 93 до № 105 (Г. Сиборг с сотрудниками, Г. Н. Флёров с сотрудниками) и др. Совершенствуются: методы получения ядерного горючего; способы выделения Pu и продуктов деления из облученного в ядерном реакторе U; регенерация отработанного в реакторе U и решается ряд других вопросов технологии ядерного горючего.

4 этап На основе возникающих технологических проблем широко развивается химия искусственных (трансурановых) и естественных (U, Th, Pa) радиоактивных элементов, в частности химия их комплексных соединений. Получает обоснование химия новых атомоподобных образований — позитрония, мюония и мезоатомов. В радиохимии особое значение приобретает экстракция и хроматография; всё шире применяется метод радиоактивных индикаторов в приложении к исследованиям механизма и кинетики химических реакций, строения химических соединений, явлений адсорбции, соосаждения, катализа, измерению физико-химических постоянных, разработке методов радиометрического анализа.

Общий итог Радиохимические методы исследования находят широкое применение в решении многих проблем геохимии и космохимии, а также при поиске полезных ископаемых. Развивается новое направление в радиохимии — химия процессов, происходящих вслед за ядерной реакцией образования радиоактивных изотопов, когда вновь полученные атомы обладают высокой энергией. Проводятся работы по изучению продуктов ядерных превращений под действием частиц высокой энергии. Во всех этих областях радиохимии активно работают рос. учёные и учёные ряда зарубежных стран. Развитие радиохимии продолжается, охватывая всё новые области химии радиоактивных веществ.