РАДИАЦИОННАЯ ХИМИЯ

Материал из Юнциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Это область химии, которая изучает химические превращения, происходящие в веществе под действием ионизирующих излучений. Способностью ионизировать вещества обладают рентгеновские и γ-лучи, α- и β-частицы, осколки ядер, образующиеся при реакциях деления, ускоренные заряженные частицы.

Возникновение радиационной химии непосредственно связано с открытием явления радиоактивности. В 1899 г. П. Кюри и М. Склодовская-Кюри в одной из своих статей описали превращение кислорода в озон под действием лучей радия. Протеканием радиационно-химической реакции 02 →hv→ 03 объясняется быстрое окисление облучаемых металлических поверхностей и ухудшение свойств смазочных материалов, находящихся вблизи источника ионизирующего излучения. В 1902 г. было обнаружено, что вода под действием лучей радия разлагается на водород и кислород, причем одновременно образуется пероксид водорода Н202. Обычное стекло в местах соприкосновения с препаратом радия темнеет и покрывается сетью микротрещин.

Ионизирующее излучение способствует переходу менее устойчивых кристаллических аллотропических модификаций в более устойчивые (см. Аллотропия). Так, белый фосфор при облучении превращается в красный, белое олово — в серое, на поверхности алмаза появляются чешуйки графита. Молекулы многих газов, например СO2, SO2, H2S, НСl, NH3, распадаются на составляющие элементы. В то же время действие ионизирующего излучения на смесь простых веществ может приводить к образованию сложных молекул.

Как самостоятельная наука радиационная химия начала складываться в 40-х гг. XX в., в связи с бурным развитием атомной промышленности и атомной энергетики.

Все процессы, протекающие в облучаемой среде, условно можно разделить на три стадии. На первой, физической, стадии быстрая заряженная частица сталкивается с молекулами среды и передает им свою избыточную энергию. В результате молекулы переходят в возбужденное состояние. На второй, физико-химической, стадии возбужденные молекулы испускают электроны, распадаются или взаимодействуют с окружающими молекулами, передавая им избыточную энергию. В результате этих процессов образуются ионы, отдельные атомы и свободные радикалы, обладающие исключительно высокой реакционной способностью. На третьей, химической, стадии такие ионы, атомы, радикалы взаимодействуют друг с другом и с окружающими молекулами. Образуются конечные продукты радиационно-химической реакции. Все три стадии протекают за миллионные доли секунды.

Изучение радиационно-химических реакций имеет большое практическое значение. Способность ионизирующих излучений вызывать химические превращения при сравнительно низких температурах легла в основу технологического процесса окисления углеводородов кислородом воздуха. Многие соединения с двойными и тройными связями под действием ионизирующих излучений полимеризуются. Радиационная полимеризация используется для получения полибутилена, по-лиизоамилена, поливинилциклогексана и других ценных материалов. Весьма перспективным оказался радиационный способ получения резины из каучука без использования серы.

С помощью ионизирующих излучений удалось усовершенствовать многие химико-технологические процессы. Широко используется метод облучения веществ тяжелыми многозарядными ионами.