БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (РА)

Общая Р. изучает физико-химические закономерности поведения радиоактивных изотопов и элементов. Радиоактивные изотопы по химическим свойствам практически не отличаются от нерадиоактивных. В природных объектах, рудах, в продуктах, получаемых искусственно, в растворах, образующихся после переработки сырья, они присутствуют в сверхнизких концентрациях; претерпеваемый ими распад сопровождается ядерным излучением (см. Радиоактивность ). Большинство природных радиоактивных изотопов — дочерние изотопы, продукты распада 238U, 235U и 232Th (см. Радиоактивные ряды ). Концентрация некоторых из них в равновесных рудах U и Th на 1 г чистого материнского изотопа приведены ниже.

Дочерний изотоп, г

Радиоактивные изотопы получают и искусственным путём — облучением различных веществ ядерными частицами (выход порядка 10 -8 — 10 -12% по массе). В ряде случаев в большом количестве др. атомов находятся сотни, десятки и даже единицы атомов радиоактивных изотопов. (Лишь в производстве ядерного горючего Pu получается в относительно больших количествах, хотя и его концентрация в облученном нейтронами U мала.). Выделять радиоактивные элементы и изотопы приходится, следовательно, из ультраразбавленных систем, а массы их в большинстве случаев не поддаются взвешиванию. Физико-химическое поведение ультраразбавленных растворов весьма сложно; оно может описываться законами идеальных растворов, однако иногда из-за побочных процессов, связанных с адсорбцией, радиолизом и пр., эти законы не соблюдаются. В общей Р. рассматривается изотопный обмен , процессы распределения микроколичеств радиоактивных изотопов между фазами, процессы соосаждения, адсорбции и экстракции, электрохимия радиоактивных элементов, состояние радиоактивных изотопов в ультраразбавленных системах — дисперсность (образование радиоколлоидов ) и комплексообразование.

Химия ядерных превращений включает изучение реакций атомов, образующихся при ядерных превращениях ( «горячих» атомов ), продуктов ядерных реакций, методы получения, концентрирования и выделения радиоактивных изотопов и их ядерных изомеров, а также превращений радиоактивных веществ под действием собственного излучения, изучение их свойств.

Химия радиоактивных элементов — это химия естественных (природных) радиоактивных элементов от Po до U (№ № 84—92) и искусственных: Te (№ 43), Pm (№ 61), Np (№ 94) и всех последующих до № 106. Условно к этому разделу относят химию и технологию ядерного горючего — получение и химическое выделение 239Pu из облученного урана, 233U — из облученного нейтронами тория и 235U — из естественной смеси изотопов.

Прикладная Р. включает разработку методов синтеза меченых соединений и применения радиоактивных изотопов в химической науке и промышленности (см. Изотопные индикаторы ) и ядерных излучений в химическом анализе (например, ядерная g-резонансная спектроскопия).

Объектами исследования в Р. являются радиоактивные вещества, содержащие радиоактивные изотопы, многие из которых характеризуются ограниченным временем существования и ядерным (радиоактивным) излучением; это обусловливает специфические особенности методов исследования.

Радиоактивное излучение даёт возможность использовать в Р. специфические радиометрические методы измерения количества радиоактивного вещества (см. Радиометрический анализ и Радиохимический анализ ) и в то же время вызывает необходимость применения особой техники безопасности при работе, т.к. радиоактивное излучение в дозах, превышающих предельно допустимые, вредно для здоровья человека (см. Дозиметрия ). Методы измерения радиоактивности превосходят по чувствительности все др. методы и позволяют иметь дело с минимальным количеством вещества, не поддающимся изучению какими-либо другими методами. С помощью обычных в радиохимической практике приборов можно определить, например, 10 — 10—10 — 15 г 226Ra, 10 — 17 г 32P, 10 17 г 232Rn. Используя особо чувствительные методы регистрации радиоактивного распада, можно определить наличие отдельных атомов радиоактивного изотопа, установить факт их распада.

Становление Р. как самостоятельной области химии началось в конце 19 в. Основополагающими были работы М. Склодовской-Кюри и П. Кюри , открывших и выделивших (1898) Ra и Po. При этом Склодовская-Кюри впервые применила методы соосаждения микроколичеств радиоактивных элементов из растворов с макроколичествами элементов аналогов. В 1911 Ф. Содди определял Р. как науку, занимающуюся изучением свойств продуктов радиоактивных превращений, их разделением и идентификацией. Можно наметить 4 периода становления Р., связанных с развитием учения о радиоактивности и ядерной физики.

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 результате установления К. Фаянсом и Содди правила сдвига, по которому из радиоактивного элемента образуется новый элемент, стоящий в периодической системе Д. И. Менделеева или на две клетки левее исходного (a-распад), или на одну клетку правее его (b-распад), 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, а В. И. Вернадский выступает с основополагающими работами по геохимии радиоактивных элементов.

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 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. В этот же период др. сов. учёный Л. С. Коловрат-Червинский и затем Ган развивают работы по эманированию твёрдых веществ, содержащих изотопы радия, а позже 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.