Tritium - kaj je to? Teža tritija

V zadnjem času so ljudje verjeli, da je atom - celo nedeljivi delec. Kasneje je postalo jasno, da je sestavljeno iz jedra in elektronov, ki se vrtijo okoli njega. Hkrati se osrednji del ponovno šteje za nedeljiv in integralen. Danes vemo, da je sestavljen iz protonov in nevtronov. Še več, odvisno od števila le-teh, na eno in isto snov ima lahko več izotopov. Torej, tritij - kaj je to? Kaj je to?

Tritium - kaj je to?

Vodik je najpreprostejša snov v naravi. Če govorimo o svoji najpogostejši obliki, o kateri bomo podrobneje obravnavali v nadaljevanju, potem njegov atom sestavlja samo en proton in en elektron. Vendar pa lahko sprejme tudi "ekstra" delce, ki nekoliko spremenijo njegove lastnosti. Tako jedro tritija sestoji iz protonskega in dveh nevtronov. In če je protimik, to je najpreprostejša oblika vodika, je najpogostejši element v vesolju, potem o njegovi "izboljšani" različici tega ni mogoče reči - v naravi se nahaja v majhnih količinah.

Izotop vodikovega tritija (ime izvira iz grške besede "tretje") so leta 1934 odkrili Rutherford, Oliphant in Hartek. In pravzaprav, da bi ga našli, so se potrudili zelo dolgo in trdo. Takoj po odkritju devterija in težke vode leta 1932 so znanstveniki začeli iskati ta izotop s povečanjem občutljivosti spektralna analiza pri študiju navadnega vodika. Kljub vsemu pa so bili njihovi poskusi prazni - celo v najbolj koncentriranih vzorcih ni bilo mogoče dobiti niti namigov o prisotnosti snovi, ki je bila preprosto dolžna obstajati. Toda na koncu je bilo iskanje uspešno vseeno - Oliphant je sintetiziral element z uporabo težka voda v laboratoriju v Rutherfordu.

Na kratko, definicija tritija zveni takole: radioaktivni izotop vodika, jedro katerega sestavljajo proton in dva nevtrona. Torej, kaj pa z njim?

Na vodikovih izotopih

Prvi element periodične tabele je tudi najpogostejši v vesolju. V naravi se pojavlja v obliki enega od treh izotopov: protuma, devterija ali tritija. Prvo jedro sestavlja en proton, ki mu je dal ime. Mimogrede, to je edini stabilni element, ki mu manjkajo nevtroni. Naslednji v vrsti vodikovih izotopov je devterij. Jedro njegovega atoma je sestavljen iz protonskega in nevtronskega, in ime se vrne v grško besedo "drugo".

V laboratoriju so bili pridobljeni še težji vodikovi izotopi z masnim številom od 4 do 7. Njihova razpolovna doba je omejena na frakcije sekund.

Lastnosti

Atomska masa tritija je približno 3,02 a. Glede na njegove fizikalne lastnosti se ta snov skorajda razlikuje od navadnega vodika, to je, pod normalnimi pogoji, svetlobni plin brez barve, okusa in vonja, ima visoko toplotno prevodnost. Pri temperaturi okoli -250 stopinj Celzija postane enostavna in tekoča brezbarvna tekočina. Razpon, znotraj katerega je v tem agregatnem stanju, je precej ozek. Tališče je približno 259 stopinj Celzija, pod katerim vodik postane snežna masa. Poleg tega se ta element precej dobro raztopi v nekaterih kovinah.

Vendar pa obstajajo nekatere razlike v lastnostih. Prvič, tretji izotop ima nižjo reaktivnost, in drugič, tritij je radioaktiven in zato nestabilen. Razpolovna doba je več kot 12 let. V procesu radiolize se pretvori v tretji izotop helija z emisijo elektronov in antineutrina.

Prejemanje

V naravi se tritij nahaja v majhnih količinah in se najpogosteje oblikuje v zgornjih plasteh atmosfere pri trku kozmičnih delcev in, na primer, dušikovih atomov. Vendar pa obstaja tudi industrijska metoda za pridobitev tega elementa z obsevanjem litija-6 z nevtroni v jedrski reaktorji.

Sinteza tritija v prostornini, katere masa je približno 1 kilogram, stane približno 30 milijonov dolarjev.

Uporabi

Torej smo se malo naučili o tritiju - kaj je to in njenih lastnostih. Toda zakaj je to potrebno? Spodaj bomo razumeli. Po nekaterih poročilih je svetovno tržno povpraševanje po tritiju približno 500 gramov na leto, približno 7 kg pa porabi za vojaške potrebe.

Po podatkih Ameriškega inštituta za energetiko in okolje, od leta 1955 do leta 1996, ZDA proizvedejo 2,2 centrona superheavy vodika. In za leto 2003 so bile skupne rezerve tega elementa okoli 18 kilogramov. Za kaj se uporabljajo?

Prvič, tritij je potreben za vzdrževanje bojne sposobnosti jedrskega orožja, ki ga imajo, kot je znano, še vedno nekaj držav. Drugič, brez jedrske energije ne more storiti. Še vedno tritij se uporablja v nekaterih znanstvenih študijah, na primer v geologiji s svojo pomočjo date naravne vode. Druga funkcija je napajanje osvetlitve v urah. Poleg tega se trenutno izvajajo poskusi za izdelavo radioizotopskih generatorjev ultrazvočne moči, na primer za krmljenje avtonomnih senzorjev. Pričakuje se, da bo v tem primeru njihova življenjska doba približno 20 let. Stroški takega generatorja bodo okoli tisoč dolarjev.

Kot originalni spominki so tudi ključne verige z majhno količino tritija v notranjosti. Oddajijo sijaj in izgledajo precej eksotično, še posebej, če veste o notranji vsebini.

Nevarnost

Tritij je radioaktiven, kar pojasnjuje del njegovih lastnosti in uporab. Njegova razpolovna doba je približno 12 let, s tvorbo helija-3 z emisijo antineutrina in elektronov. V procesu te reakcije se sprosti 18,59 kW energije in se beta delci širijo v zrak. Morda se zdi čudno, da se radioaktivni izotop uporablja, recimo, za osvetlitev v uri, ker je lahko nevarno, kajne? Dejansko triti skoraj ne ogroža zdravja ljudi, saj se beta delci v procesu propadanja širijo za največ 6 milimetrov in ne morejo premagati najpreprostejših ovir. Vendar to ne pomeni, da je delo z njim popolnoma varno - vsa zaužitje s hrano, zrakom ali absorpcijo skozi kožo lahko povzroči težave. Čeprav je v večini primerov enostavno in hitro izhod, se to vedno ne zgodi. Torej, tritij - kaj je to v smislu sevalne nevarnosti?

Zaščitni ukrepi

Kljub dejstvu, da majhna energija propadanja tritija ne omogoča resnega širjenja sevanja, tako da beta delci ne morejo premagati niti kože, ne zanemarjajte svojega zdravja. Pri delu s tem izotopom seveda ne uporabljajte obleke za zaščito pred sevanjem, vendar je treba upoštevati osnovna pravila, kot so zaprta oblačila in kirurške rokavice. Ker je glavna nevarnost tritija pri zaužitju, je pomembno ustaviti aktivnost, po kateri je mogoče. V počitku ni ničesar za skrbi.

Če kljub temu vnese veliko število v tkiva telesa, se lahko razvije akutna ali kronična sevalna bolezen, odvisno od trajanja, odmerka in pravilnosti izpostavljenosti. V nekaterih primerih se ta bolezen uspešno pozdravi, vendar z obsežnimi lezijami je možen usoden izid.

V vsakem normalnem organizmu so sledi tritija, čeprav so popolnoma nepomembne in težko vplivajo na sevalno ozadje. No, pri ljubiteljih ure s svetlobnimi puščicami je njena raven večkrat višja, čeprav je še vedno varna.

Super težka voda

Tritij, kot navadni vodik, lahko tvori nove snovi. Zlasti vstopi v molekulo tako imenovane superheavy (super-težke) vode. Lastnosti te snovi se ne razlikujejo preveč od običajnega H₂O. Medtem ko lahko v metabolizmu sodelujejo tudi tritične vode, se odlikuje z dokaj visoko toksičnostjo in se izloča v desetdnevnem obdobju, za katerega lahko tkiva prejmejo precej visoko obsevanje. In čeprav je ta snov manj nevarna sama po sebi, je bolj nevarna zaradi obdobja, v katerem je v telesu.