Фундаментальная радиохимия

Вот, например, что писал австрийский физик Пауль Эренфест относительно определения своей науки: «Я всегда полагал и теперь полагаю, что вопрос о ценности того или другого определения понятия «задача физики» выяснился бы лишь в том случае, если бы из этого определения делалось какое-нибудь употребление. Ни об одном из таких определений мне неизвестно, чтобы оно где-нибудь применялось. <…> С точки зрения интересов преподавания <…> все мне известные определения физики должны быть признаны даже вредными или, по крайней мере, опасными».

Не допуская мысли, что определение радиохимии может быть вредным или опасным деянием, мы все-таки из уважения к традиции дадим определение этой дисциплины, принадлежащее основателю кафедры радиохимии Московского государственного университета А. Н. Несмеянову: «Радиохимия – область науки, изучающая химию радиоактивных изотопов, элементов и веществ и их физико-химические свойства, ядерные превращения и сопутствующие им химические процессы. Можно наметить четыре основных раздела радиохимии: общую радиохимию, химию радиоактивных элементов, химию ядерных превращений и прикладную радиохимию».

А вот определение, принадлежащее одному из авторов данного конспекта лекций В. Д. Пузако и разделяемое кафедрой радиохимии УГТУ – УПИ: «Радиохимия – наука о химических и физико-химических особенностях систем, в которых присутствуют или возникают радионуклиды».

В истории развития радиохимии обычно выделяют четыре периода.

Первый период (1898–1913) характеризуется открытием 5 природных радиоактивных элементов – Po, Ra, Rn, Ас, Pa – и ряда их изотопов (это стало ясно после открытия в 1913 Содди явления изотопии). В этот период ведутся интенсивные поиски радиоактивных веществ в природе – радиоактивных минералов и вод.

Второй период (1914–33) связан с установлением ряда закономерностей поведения радиоактивных изотопов в ультраразбавленных системах – растворах и газовой среде, открытием (Д. Хевеши и Ф. Панетом) изотопного обмена. В этот период Панет и Фаянс формулируют правила адсорбции; О. Ган и В. Г. Хлопин проводят систематическое изучение процессов соосаждения и адсорбции. В эти годы Склодовская-Кюри, Панет и др. изучают радиоактивные изотопы в ультраразбавленных растворах, условия образования радиоколлоидов.

Третий период (1934–45) начинается после открытия супругами И. Жолио-Кюри и Ф. Жолио-Кюри искусственной радиоактивности. В этот период 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 Сцилларда – Чалмерса эффекта разрабатываются основы методов получения, концентрирования и выделения искусственных радиоактивных изотопов.

Современный, четвёртый период развития радиохимии связан с использованием мощных ускорителей ядерных частиц и ядерных реакторов. Осуществляется синтез и выделение искусственных химических элементов, совершенствуются методы получения ядерного горючего и его переработки, способы безопасного обращения с радиоактивными отходами. При этом на основе возникающих технологических проблем широко развивается химия искусственных (особенно трансурановых) и естественных (особенно U, Th, Pa) радиоактивных элементов, в частности химия их комплексных соединений. Во всех этих областях радиохимии активно работают как учёные России, так и многих зарубежных стран. Развитие радиохимии продолжается, охватывая всё новые области химии радиоактивных веществ.

1.3. Общие свойства атомных ядер. Изотопия. Радиоактивность ( , , E-захват, изомерный переход). Законы распада

1.3.1. Сведения из элементарной ядерной физики

Для понимания последующего текста вполне достаточно знать те сведения из атомной и ядерной физики и химии, которые содержатся в современных курсах физики и химии, преподаваемых в любом вузе естественнонаучного или технического профиля. Тем не менее авторы предлагают читателю восстановить в памяти содержание и смысл основных определений, терминов и теоретических конструктов, относящихся к физике микромира.