Википедија

Нуклеарна хемија

Нуклеарна хемија је поље хемије које се бави радиоактивношћу, нуклеарним процесима и својствима.[1][2] Она је хемија радиоактивних елемената попут актиноида, радијума и радона, заједно са хемијом опреме (нпр. нуклеарних реактора) која је дизајнирана за извођење нуклеарних процеса. Она обухвата корозију површина и понашање под нормалним и абнормалним условима рада. Једна значајна област је понашање објеката и материјала након депоновања на складишта нуклеарног отпада.

Алфа распад је једна врста радиоактивног распада, у којем атомско језгро емитује алфа честицу, и тиме се трансформише (или „распада“) у атом са масеним бројем смањеним за 4 и атомским бројем смањеним за 2.
Нуклеарна реакција

Нуклеарна хемија обухвата изучавање хемијских ефеката радијационе апсорпције на животиње, биљке и друге материјале. Радијациона хемија контролише знатан део радијационе биологије пошто радијација утиче на жива бића на молекулском нивоу. Другим речима, радијација мења биомолекуле унутар организма, тиме се мењају хемијски процеси унутар организма, и те биохемијске промене имају биолошке исходе. Нуклеарна хемија налази примену у медицинским третманима (као што је радиотерапија канцера) и омогућава побољшање тих третмана.

Нуклеарна хемија обухвата изучавање продукције и примене радиоактивних извора за широк опсег процеса. Међу њима су радиотерапија у медицинским апликацијама; употреба радиоактивних трејсера у индустрији, науци и животној средини; и употреба радијације за модификовање материјала као што су полимери.[3]

Она такође обухвата изучавање и употребу нуклеарних процеса у нерадиоактивним областима. На пример, нуклеарно магнетно резонантна (НМР) спектроскопија се рутински користи у синтетичкој органској хемији и физичкој хемији, као и за структурну анализу у макромолекулској хемији.

Историја уреди

Након Вилхелм Рендгеновог открића X-зрака 1882. године, многи научници су почели да раде на јонизујућем зрачењу. Један од њих био је Анри Бекерел, који је истраживао везу између фосфоресценције и зацрњења фотографских плоча. Када је Бекерел (радећи у Француској) открио да је, без спољног извора енергије, уранијум генерисао зраке који су могли да зацрне (или замагле) фотографску плочу, откривена је радиоактивност. Марија Кири (радећи у Паризу) и њен супруг Пјер Кири изоловали су два нова радиоактивна елемента из руде уранијума. Они су радиометријским методама идентификовали у ком току се радиоактивност задржала након сваког хемијског раздвајања. Они су раздвојили уранијумову руду у сваки од различитих хемијских елемената који су били познати у то време и мерили радиоактивност сваке фракције. Затим су покушали да даље одвоје ове радиоактивне фракције, како би изоловали мању фракцију са већом специфичном активношћу (радиоактивност подељена са масом). На тај начин су изоловали полонијум и радијум. Отприлике 1901. године примећено је да високе дозе зрачења могу нанети повреде људима. Анри Бекерел је у џепу носио узорак радијума и као резултат је претрпео веома локализовану дозу која је резултирала опекотинама од зрачења.[4] Ова повреда резултирала је истраживањем биолошких својстава зрачења, што је временом довело до развоја медицинског третмана.

Ернест Радерфорд, радећи у Канади и Енглеској, показао је да се радиоактивни распад може описати једноставном једначином (линеарна дериватна једначина првог степена, која се сада назива кинетика првог реда), имплицирајући да дата радиоактивна супстанца има карактеристичан „полуживот“ (време потребно да се количина радиоактивности присутна у извору смањи за половину). Такође је осмислио појмове алфа, бета и гама зрака, претворио је азот у кисеоник, и што је најважније надзирао је студенте који су спровели Гајгер-Марсденов експеримент (експеримент са златном фолијом) који је показао да је атомски модел „пудинга са шљивама“ био погрешан. У моделу пудинга са шљивама, који је 1904. године предложио Џозеф Џон Томсон, атом се састоји од електрона окружених 'облаком' позитивног наелектрисања да би се уравнотежио негативни набој електрона. Рудерфорд је из експеримента са златном фолијом извео закључак је да је позитивно наелектрисање било ограничено на врло мало језгро и формулисао је Рудерфордов модел, и то је на крају довело до Боровог модела атома, у коме је позитивно језгро окружено негативним електронима.

Године 1934, ћерка Марије Кири (Ирена Жолио-Кири) и зет (Фредерик Жолио) први су створили вештачку радиоактивност: они су бомбардовали бор алфа честицама да би направили неутронски осиромашени изотоп азот-13; овај изотоп је емитовао позитроне.[5] Поред тога, они су бомбардовали алуминијум и магнезијум неутронима да би направили нове радиоизотопе.

Главне области уреди

Радиохемија је хемија радиоактивних материјала, у којој се радиоактивни изотопи елемената користе за проучавање својстава и хемијских реакција нерадиоактивних изотопа (често у радиохемији одсуство радиоактивности доводи до тога да се супстанца описује као неактивна, јер су изотопи стабилни).

За даље детаље погледајте страницу о радиохемији.

Радијациона хемија уреди

Радијациона хемија је проучавање хемијских ефеката зрачења на материју; ово се веома различито од радиохемије, јер у материјалу који се хемијски мења зрачењем не мора бити присутна радиоактивност. Пример је конверзија воде у гас водоник и водоник пероксид. Пре хемије зрачења, уобичајено је било веровање да се чиста вода не може уништити.[6]

Почетни експерименти били су усредсређени на разумевање ефеката зрачења на материју. Користећи рендгенски генератор, Хуго Фрике је проучавао биолошке ефекте зрачења, јер је постало уобичајена опција лечења и дијагностичка метода.[6] Фрике је предложио и накнадно доказао да је енергија рендгенских зрака могла да претвори воду у активирану воду, омогућавајући јој да реагује са раствореним материјама.[7]

Хемија за нуклеарну енергију уреди

Радиохемија, радијациона хемија и нуклеарно хемијско инжењерство играју веома важну улогу у синтези прекурзора горива уранијума и торијума, почев од руда ових елемената, производње горива, хемије расхладне течности, прераде горива, третмана и складиштења радиоактивног отпада, праћења испуштања радиоактивних елемената током операције реактора и радиоактивног геолошког складиштења, итд.[8]

Проучавање нуклеарних реакција уреди

Такође погледајте: нуклеарна физика и нуклеарне реакције

Комбинација радиохемије и радијационе хемије се користи за проучавање нуклеарних реакција попут фисије и фузије. Рана евиденција о нуклеарној фисији била је стварање краткоживућег радиоизотопа баријума који је изолован из неутронски зраченог уранијума (139Ba, са полуживотом 83 минута и 140Ba, са полуживотом од 12,8 дана, главни су физиони продукти уранијума). У то време се сматрало да је реч о новом изотопу радијума, јер је тада била уобичајена радиохемијска пракса да се талог носача баријум сулфата користи за изолацију радијума.[9] У новије време, комбинација радиохемијских метода и нуклеарне физике је коришћена за покушај стварања нових 'супертешких' елемената; сматра се да острва релативне стабилности постоје тамо где нуклиди имају период полураспада од више година, што омогућава изолацију мерљивих количина нових елемената. За више детаља о оригиналном открићу нуклеарне фисије је доступно у раду Ота Хана.[10]

Образовање уреди

Број студената који су се определили за специјализацију у областима нуклеарне и радиохемије знатно је опао последњих неколико деценија, упркос све већој употреби нуклеарне медицине, потенцијалном ширењу нуклеарних електрана и бригама око заштите од нуклеарних претњи и управљања нуклеарним отпадом насталим у последњих деценија. Сада, с обзиром да се многи стручњаци у овим областима приближавају старосној граници за пензионисање, потребно је предузети мере како би се избегао јаз у радној снази у овим критичним областима, на пример поспешивањем интереса студената за каријеру у овим областима, проширивањем образовних капацитета универзитета и колеџа, и пружањем конкретнијих обука на радном месту.[11]

Нуклеарна и радиохемија (НРЦ) се углавном предаје на универзитетском нивоу, обично прво на нивоу магистарских и докторских студија. У Европи се улажу значајни напори да се усклади и припреми НРЦ образовање за будуће потребе индустрије и друштва. Овај напор се координира у пројекту који финансира Координисана акција подржана од стране Седмог оквирног програма Европске заједнице за атомску енергију.[12][13] Иако је NucWik првенствено намењен наставницима, сви заинтересовани за нуклеарну и радиохемију су добродошли и могу пронаћи много информација и материјала који објашњавају теме повезане са НРЦ.

Референце уреди

  1. ^ Хандбоок оф Нуцлеар Цхемистрy, сиx волумес бy 130 интернатионал еxпертс. Едитед бy Аттила Вéртес, Сáндор Нагy, Золтáн Кленцсáр, Резсő Г. Ловас, Франк Рöсцх. ISBN 978-1-4419-0721-9., Спрингер, 2011.
  2. ^ Радиоацтивитy Радионуцлидес Радиатион, Магилл, Галy. ISBN 978-3-540-21116-7., Springer, 2005.
  3. ^ Clough, R. L.; Gillen, K. T. (1. 1. 1989). „Radiation-Oxidation of Polymers”. OSTI 6050016. 
  4. ^ Historical background
  5. ^ „Frédéric Joliot - Biographical”. nobelprize.org. Приступљено 1. 4. 2018. 
  6. ^ а б Jonah, Charles D. (новембар 1995). „A Short History of the Radiation Chemistry of Water”. Radiation Research. 144 (2): 141—147. JSTOR 3579253. PMID 7480640. doi:10.2307/3579253. 
  7. ^ Allen, A. O. (септембар 1962). „Hugo Fricke and the Development of Radiation Chemistry: A Perspective View”. Radiation Chemistry. 17 (3): 254—261. JSTOR 3571090. OSTI 12490813. doi:10.2307/3571090. 
  8. ^ Chmielewski, A.G. (2011). „Chemistry for the nuclear energy of the future”. Nukleonika. 56 (3): 241—249. 
  9. ^ [https://web.archive.org/web/20070123030509/http://www.chemcases.com/nuclear/nc-03.htm Архивирано 2007-01-23 на сајту Wayback Machine
  10. ^ Meitner L, Frisch OR (1939) Disintegration of uranium by neutrons: a new type of nuclear reaction Nature 143:239-240 „Archived copy”. Архивирано из оригинала 2008-04-18. г. Приступљено 2008-04-18. 
  11. ^ Assuring a Future U.S.-Based Nuclear and Radiochemistry Expertise. Board on Chemical Sciences and Technology. 2012. ISBN 978-0-309-22534-2. 
  12. ^ „www.cinch-project.eu”. cinch-project.eu. Архивирано из оригинала 13. 8. 2015. г. Приступљено 1. 4. 2018. This project has set up a wiki dedicated to NRC teaching, NucWik at Wikispaces
  13. ^ „NucWik - home”. nucwik.wikispaces.com. Архивирано из оригинала 27. 11. 2014. г. Приступљено 1. 4. 2018. 

Literatura уреди

  • Choppin, Liljenenzin and Rydberg. Radiochemistry and Nuclear Chemistry. ISBN 978-0-7506-7463-8. , Butterworth-Heinemann, 2001 [1] Архивирано на сајту Wayback Machine (19. новембар 2007).}-
  • Јири Хáла анд Јамес D Навратил. Радиоацтивитy, Ионизинг радиатион анд Нуцлеар Енергy. ИСБН 978-80-7302-053-8. , Конвој, Брно 2003 [2]}-
  • The Radiochemical Manual, edited by BJ Wilson and written by RJ Bayly, JR Catch, JC Charlton, CC Evans, TT Gorsuch, JC Maynard, LC Myerscough, GR Newbery, H Sheard, CBG Taylor and BJ Wilson. The radiochemical centre (Amersham) was sold via HMSO, 1966 (second edition)
  • Хандбоок оф Нуцлеар Цхемистрy, Цомпрехенсиве хандбоок ин сиx волумес бy 130 интернатионал еxпертс. Едитед бy Аттила Вéртес, Сáндор Нагy, Золтáн Кленцсáр, Резсő Г. Ловас, Франк Рöсцх. ISBN 978-1-4419-0721-9, Спрингер, 2011.
  • Радиоацтивитy Радионуцлидес Радиатион, Теxтбоок бy Магилл, Галy. ISBN 3-540-21116-0, Спрингер, 2005.
  • Радиоцхемистрy анд Нуцлеар Цхемистрy, 4тх Ед, Цомпрехенсиве теxтбоок бy Цхоппин, Лиљензин, Рyдберг анд Екберг. ISBN 978-0-12-405897-2, Елсевиер Инц, 2013
  • Генерал Цхемистрy бy Линус Паулинг (Довер 1970) ISBN 0-486-65622-5
  • Интродуцторy Нуцлеар Пхyсицс бy Кеннетх С. Кране (3рд едитион, 1987) ISBN 978-0471805533 [Ундерградуате теxтбоок]
  • Тхеоретицал Нуцлеар Анд Субнуцлеар Пхyсицс бy Јохн D. Wалецка (2нд едитион, 2004) ISBN 9812388982 [Градуате теxтбоок]
  • Нуцлеар Пхyсицс ин а Нутсхелл бy Царлос А. Бертулани (Принцетон Пресс 2007) ISBN 978-0-691-12505-3
  • Тиллеy, Р. Ј. D. (2004). Ундерстандинг Солидс: Тхе Сциенце оф Материалс. Јохн Wилеy анд Сонс. стр. 495. ИСБН 0-470-85275-5. 
  • Суплее, Цурт (23. 8. 2009). „Атомиц Wеигхтс анд Исотопиц Цомпоситионс wитх Релативе Атомиц Массес”. НИСТ. 
  • Схинн, Е.; Ет., ал. (2013). „Нуцлеар енергy цонверсион wитх стацкс оф грапхене наноцапациторс”. Цомплеxитy. 18 (3): 24—27. Бибцоде:2013Цмплx..18ц..24С. дои:10.1002/цплx.21427. 
  • Саха, Гопал Б. (2010). „ПЕТ Сцаннинг Сyстемс”. Басицс оф ПЕТ Имагинг (на језику: енглески). Спрингер, Неw Yорк, НY. стр. 19—39. ИСБН 9781441908049. дои:10.1007/978-1-4419-0805-6_2. 
  • "Генериц Процедурес фор Ассессмент анд Респонсе дуринг а Радиологицал Емергенцy", Интернатионал Атомиц Енергy Агенцy ТЕЦДОЦ Сериес нумбер 1162, публисхед ин 2000 [3]
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Nuklearna_hemija&oldid=27602944”