Pavisam nesen cilvēki uzskatīja, ka atoms ir neatņemama nedalāma daļiņa. Vēlāk kļuva skaidrs, ka tas sastāv no kodola un elektroniem, kas rotē ap to. Tajā pašā laikā centrālā daļa atkal tika uzskatīta par nedalāmu un neatņemamu. Šodien mēs zinām, ka tas sastāv no protoniem un neitroniem. Turklāt, atkarībā no pēdējo skaita, vienai un tai pašai vielai var būt vairāki izotopi. Tātad tritijs - kas tas ir? Kas ir šī viela, kā to iegūt un lietot?
Tritijs - kas tas ir?
Ūdeņradis ir visvienkāršākā viela dabā. Ja mēs runājam par tā visizplatītāko formu, kas sīkāk tiks aplūkota zemāk, tad tā atoms sastāv tikai no viena protona un viena elektrona. Tomēr tas var uzņemt arī "papildu" daļiņas, kas nedaudz maina tā īpašības. Tātad, tritija kodols sastāv no protona un diviem neitroniem. Un, ja prāts, tas ir, visvienkāršākā ūdeņraža forma, ir visbagātākais elements Visumā, tad nevar teikt par tā “uzlaboto” versiju - dabā tas notiek mazos daudzumos.
Tritija ūdeņraža izotopu (nosaukums nāk no grieķu vārda "trešais") 1934. gadā atklāja Rutherford, Olyphant un Hartek. Un patiesībā viņi ļoti ilgi un smagi centās viņu atrast. Tūlīt pēc deitērija un smagā ūdens atklāšanas 1932. gadā zinātnieki sāka meklēt šo izotopu, palielinot spektrālās analīzes jutīgumu, pētot parasto ūdeņradi. Tomēr, neskatoties uz visu, viņu mēģinājumi bija veltīgi - pat koncentrētākajos paraugos viņi pat nevarēja iegūt mājienu par vielas klātbūtni, kurai vienkārši bija jābūt. Bet galu galā meklēšana joprojām bija veiksmīga - Oliphants sintezēja elementu, izmantojot smago ūdeni Rutherforda laboratorijā.
Īsi sakot, tritija definīcija ir šāda: ūdeņraža radioaktīvs izotops, kura kodolu veido protons un divi neitroni. Kas tad ir zināms par viņu?
Par ūdeņraža izotopiem
Periodiskās tabulas pirmais elements vienlaikus ir visizplatītākais Visumā. Turklāt dabā tas sastopams kā viens no trim izotopiem: protium, deitērijs vai tritijs. Pirmā kodols sastāv no viena protona, kas tam deva savu vārdu. Starp citu, tas ir vienīgais stabilais elements, kurā nav neitronu. Nākamais ūdeņraža izotopu sērijā ir deitērijs. Tā atoma kodolu veido protons un neitrons, un nosaukums atgriežas pie grieķu vārda "otrais".
Arī laboratorijā tika iegūti pat smagāki ūdeņraža izotopi ar masu skaitu no 4 līdz 7. To pussabrukšanas periods ir ierobežots ar sekunžu daļu.
Īpašības
Tritija atomu masa ir aptuveni 3, 02 a. E. m.: Pēc fizikālajām īpašībām šī viela gandrīz neatšķiras no parastā ūdeņraža, tas ir, normālos apstākļos tā ir viegla gāze bez krāsas, garšas un smaržas, un tai ir augsta siltuma vadītspēja. Temperatūrā aptuveni -250 grādi pēc Celsija tas kļūst par vieglu un plūstošu bezkrāsainu šķidrumu. Diapazons, kurā tas atrodas šajā agregācijas stāvoklī, ir diezgan šaurs. Kušanas temperatūra ir aptuveni 259 grādi pēc Celsija, zem kuras ūdeņradis kļūst par sniegam līdzīgu masu. Turklāt šis elements dažos metālos diezgan labi izšķīst.
Tomēr īpašībās ir dažas atšķirības. Pirmkārt, trešajam izotopam ir mazāka reaktivitāte, un, otrkārt, tritijs ir radioaktīvs un tāpēc nestabils. Pusperiods ir nedaudz vairāk par 12 gadiem. Radiolīzes procesā tas pārvēršas trešajā hēlija izotopā ar elektronu un antineutrino izstarojumu.
Iegūšana
Dabā tritijs ir ietverts nenozīmīgā daudzumā un visbiežāk veidojas atmosfēras augšējā daļā kosmisko daļiņu un, piemēram, slāpekļa atomu sadursmes laikā. Tomēr pastāv arī rūpnieciska metode šī elementa iegūšanai, apstarojot litiju-6 ar neitroniem kodolreaktoros.
Tritija sintēze apmēram 1 kilograma apjomā maksā apmēram 30 miljonus dolāru.
Izmantojiet
Tātad, mēs uzzinājām nedaudz vairāk par tritiju - kas tas ir un kā tā īpašības. Bet kāpēc tas ir vajadzīgs? Apskatīsim tālāk. Saskaņā ar dažiem ziņojumiem pasaules tritija komerciālais pieprasījums ir aptuveni 500 grami gadā, un apmēram 7 kilogrami tiek tērēti militārām vajadzībām.
Saskaņā ar Amerikas Enerģētikas un vides pētījumu institūta datiem, no 1955. līdz 1996. gadam Amerikas Savienotajās Valstīs tika ražoti 2, 2 centi no ārkārtīgi smaga ūdeņraža. Un 2003. gadā šī elementa kopējās rezerves bija apmēram 18 kilogrami. Kāpēc viņi tiek izmantoti?
Pirmkārt, tritijs ir nepieciešams, lai uzturētu kodolieroču kaujas efektivitāti, kas, kā jūs zināt, dažās valstīs joprojām ir. Otrkārt, bez tās kodoltermiskā enerģija nav pilnīga. Joprojām tritijs tiek izmantots dažos zinātniskos pētījumos, piemēram, ģeoloģijā, izmantojot dabiskos ūdeņus. Vēl viens mērķis ir pulksteņa fona apgaismojuma barošana. Turklāt tiek veikti eksperimenti, lai izveidotu īpaši mazjaudas radioizotopu ģeneratorus, piemēram, autonomu sensoru darbināšanai. Paredzams, ka šajā gadījumā viņu kalpošanas laiks būs aptuveni 20 gadi. Šāda ģeneratora izmaksas būs aptuveni tūkstoš dolāru.
Tintes, kuru iekšpusē ir neliels daudzums tritija, pastāv arī kā oriģinālie suvenīri. Viņi izstaro mirdzumu un izskatās diezgan eksotiski, it īpaši, ja jūs zināt par iekšējo saturu.
Bīstami
Tritijs ir radioaktīvs, tas izskaidro daļu no tā īpašībām un lietojuma. Tā pussabrukšanas periods ir apmēram 12 gadi, bet hēlijs-3 veidojas, izstarojot antineutrinos un elektronu. Šīs reakcijas laikā izdalās 18, 59 kW enerģijas, un beta daļiņas izplatās gaisā. Nespeciālistam var šķist dīvaini, ka, piemēram, pulksteņa apgaismošanai tiek izmantots radioaktīvs izotops, jo tas var būt bīstams, vai ne? Patiesībā tritijs gandrīz neko neapdraud cilvēku veselību, jo beta daļiņas tā sadalīšanās procesā izplatās ne vairāk kā līdz 6 milimetriem un nespēj pārvarēt vienkāršus šķēršļus. Tomēr tas nenozīmē, ka darbs ar to ir pilnīgi drošs - jebkura norīšana ar uzturu, gaisu vai absorbcija caur ādu var radīt problēmas. Lai gan vairumā gadījumu tas tiek viegli un ātri izdalīts, tas ne vienmēr notiek. Tātad, tritijs - kas tas ir no radiācijas bīstamības viedokļa?
Aizsardzības pasākumi
Neskatoties uz to, ka tritija zemā sabrukšanas enerģija neļauj radiācijai nopietni izplatīties, tāpēc, ka beta daļiņas pat nevar iekļūt ādā, neatstājiet novārtā savu veselību. Strādājot ar šo izotopu, jūs, protams, nevarat izmantot radiācijas aizsardzības uzvalku, taču ir jāievēro pamatnoteikumi, piemēram, slēgts apģērbs un ķirurģiski cimdi. Tā kā galvenā tritija bīstamība ir norijot, ir svarīgi pārtraukt darbību, kurā tas kļūst iespējams. Pārējais nav par ko uztraukties.
Ja tas tomēr ir absorbēts lielos daudzumos ķermeņa audos, atkarībā no iedarbības ilguma, devas un regularitātes var attīstīties akūta vai hroniska radiācijas slimība. Dažos gadījumos šī kaite tiek veiksmīgi izārstēta, bet ar plašiem bojājumiem ir iespējams letāls iznākums.
Jebkurā normālā ķermenī ir tritija pēdas, kaut arī tās ir absolūti nenozīmīgas un gandrīz neietekmē fona starojumu. Pulksteņu ar gaišām rokām cienītājiem tā līmenis ir vairākas reizes augstāks, lai gan tas joprojām tiek uzskatīts par drošu.
