- IN MEMORIAM -
Юрий Яковлевич Фиалков
«Применение изотопов в химии и
химической промышленности»
Применение изотопов в химии и химической промышленности

В книге рассматриваются общие вопросы изотопии химических элементов, важнейшие свойства стабильных и радиоактивных изотопов и их соединений, основные типы радиоактивного распада, методы работы с радиоактивными и стабильными изотопами. Основное место в книге уделено вопросам применения стабильных и радиоактивных изотопов в химических исследованиях и в химической промышленности. Рассматриваются возможности и границы применения метода меченых атомов, применение изотопов в аналитической и физической химии. Излагаются основы радиационной химии и возможности радиационно-химических методов синтеза. Отдельная глава книги посвящена применению изотопов для разработки технологии промышленных операций и автоматизации методов контроля производства в химической промышленности.

Полный текст — в разделе «книги»
* * *
ОГЛАВЛЕНИЕ
 
Предисловие 3
 
Раздел I
ИЗОТОПИЯ. СТАБИЛЬНЫЕ И РАДИОАКТИВНЫЕ ИЗОТОПЫ
 
Глава 1. Элементы теории строения атомного ядра 5
Протонно-нейтронная модель атомного ядра 5
Изотопы 6
Энергия связи нуклонов и устойчивость атомного ядра 8
Ядерные силы. Взаимодействие между нуклонами в ядре 10
Оболочечная модель ядра. «Магические» числа нуклонов 13
Глава 2. Стабильные изотопы 14
Открытие изотопии 14
Классификация стабильных изотопов 16
Закономерности распространения стабильных изотопов в природе 19
Закон постоянства изотопного состава 23
Изотопный эффект. Влияние изотопии на физические свойства химических соединений 26
Влияние изотопного состава соединений на химическое равновесие. Реакции изотопного обмена 32
Влияние изотопного состава соединений на скорость химической реакции 35
Концентрирование и разделение стабильных изотопов 37
Характеристика некоторых стабильных изотопов 48
Глава 3. Типы радиоактивного распада 50
Скорость радиоактивного распада 51
Альфа-распад 52
Бета-распад 54
Электронный захват 56
Гамма-распад 56
Спонтанное деление ядра 58
Глава 4. Естественные радиоактивные изотопы 59
Естественные радиоактивные элементы в периодической системе 59
Развитие и превращение элементов по Вселенной 62
Легкие естественные радиоактивные изотопы 66
Срединные естественные радиоактивные изотопы 67
Тяжелые естественные радиоактивные изотопы. Радиоактивные семейства 68
Радиометрическое определение абсолютного возраста горных пород и археологических материалов 72
Глава 5. Искусственные радиоактивные изотопы 74
Ядерные реакции. Общие положения 75
Источники заряженных частиц и нейтронов 79
Классификация ядерных реакций 81
Реакции деления ядер тяжелых элементов 86
Ядерные реакторы 88
Состояние радиоактивных изотопов в ультрамалых концентрациях 91
Методы выделения и концентрирования радиоактивных изотопов 93
Реакции отдачи. Химия «горячих» атомов 100
Получение новых химических элементов 102
 
Раздел II
МЕТОДЫ РАБОТЫ СО СТАБИЛЬНЫМИ И РАДИОАКТИВНЫМИ ИЗОТОПАМИ
 
Глава 6. Методы определения и анализа стабильных изотопов 108
Масс-спектроскопический анализ 108
Другие методы изотопного анализа 110
Изотопный анализ воды 111
Глава 7. Измерение радиоактивного излучения 113
Единицы радиоактивности 113
Основные методы регистрации радиоактивного излучения 114
Относительные и абсолютные измерения радиоактивности 123
Глава 8. Дозиметрия и техника безопасности при работе с радиоактивными веществами 124
Дозы облучения 124
Биологическое действие излучения 125
Предельно допустимые уровни радиации для человека 126
Принципы организации лабораторий и работ с радиоактивными веществами 127
 
Раздел III
ПРИМЕНЕНИЕ ИЗОТОПОВ В ХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
 
Глава 9. Метод меченых атомов 129
Реакции обмена. Общие положения 129
Кинетика реакций обмена 132
Механизмы реакций обмена 133
Закономерности обмена некоторых элементов 135
Исследование строения и равноценности связей в химических соединениях 139
Применение метода меченых атомов для исследования механизмов химических реакций 141
Изотопно-кинетический метод исследования механизмов химических реакций 152
Глава 10. Применение радиоактивных изотопов в аналитической химии 153
Определение элементов по их естественной радиоактивности 154
Определение элементов с помощью радиоактивных реагентов 154
Метод изотопного разбавления 155
Радиометрическое титрование 157
Разработка методов разделения элементов. Изучение соосаждения 161
Определение растворимости труднорастворимых соединений 163
Активационный анализ 165
Методы анализа, основанные на проникающей либо отражающей способности радиоактивного излучения 169
Глава 11. Применение изотопов в физико-химических исследованиях 172
Исследование химических равновесий 172
Определение констант нестойкости комплексных соединений в растворах 173
Исследование диффузии и самодиффузии 175
Исследование фазовых гетерогенных равновесий 177
Исследование поверхности твердых тел 179
Исследование адсорбции 183
Проблемы катализа 184
Проблемы электрохимии 189
 
Раздел IV
РАДИАЦИОННО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
 
Глава 12. Элементы радиационной химии 195
Вводные положения 195
Стадии и типы радиационно-химических процессов 197
Радиационная химия газов 199
Радиационная химия воды 201
Радиолиз органических соединений 204
Радиационное окисление органических соединений 206
Радиолиз водных растворов органических соединений 208
Радиационная полимеризация 209
Влияние собственной радиоактивности на физико-химические свойства твердых тел 211
Влияние внешнего облучения на физико-химические свойства твердых тел 215
 
Раздел V
ПРИМЕНЕНИЕ ИЗОТОПОВ В ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
 
Глава 13. Применение изотопов для разработки технологии производственных процессов и операций 217
Применение изотопов для разработки технологии химических процессов 217
Разработка техники производственных операций в химической промышленности 223
Глава 14. Радиоактивные изотопы в приборах контроля и автоматизации технологических процессов в химической промышленности 225
Элементы теории приборов с радиоизотопными датчиками 225
Погрешности измерительных схем приборов на основе ионизирующего излучения 228
Приборы контроля с радиоактивными датчиками, применяемые в химической промышленности 229
Приборы автоматизации с радиоактивными датчиками, применяемые в химической промышленности 235
 
Литература 236
* * *

ПРЕДИСЛОВИЕ

Современную химию невозможно представить без изотопных методов исследования. Пожалуй, нет ни одного раздела экспериментальной химии, где применение изотопов — стабильных и радиоактивных — не привело бы к фундаментальным открытиям. Исследование строения и реакционной способности химических соединений, разработка аналитических методик, кинетические и электрохимические исследования — лишь немногие из областей химии, развитие которых в последние десятилетия в значительной мере связано с применением изотопов.

Химическая промышленность относится к числу основных потребителей энергии радиоактивного распада продуктов деления, расщепляющихся в ядерных реакторах элементов. Широкое внедрение в химическую промышленность радиационно-химических процессов, а также приборов и схем, основанных на изотопных датчиках, уже принесло народному хозяйству нашей страны огромную экономию; несомненно, что в ближайшие годы использование атомной энергии в химической промышленности приобретет масштаб, отвечающий уровню развития атомной промышленности в нашей стране.

Все это настоятельно диктует необходимость широкого знакомства работников химических научно-исследовательских учреждений и химической промышленности с возможностями и перспективами применения изотопов. Эта книга предназначена для первоначального знакомства с основами применения изотопов для решения разнообразных исследовательских и технологических задач. Автор поставил своей целью дать сжатое, не перегруженное подробностями, но вместе с тем достаточно строгое изложение проблем применения изотопов в химии и химической промышленности. В отечественной литературе имеется ряд изданий, посвященных затронутым в этой книге вопросам. Среди них, в первую очередь, должны быть названы превосходная книга акад. А. И. Бродского «Химия изотопов» (1957 г.) и переведенная с французского книга М. Гайсинского «Ядерная химия» (1961 г.). Хотя эти книги вышли относительно давно, полнота охватываемых ими проблем, сочетающаяся с четкостью и ясностью изложения, позволяет им в полной мере сохранить свое значение. Однако для первоначального знакомства с проблемой эти книги, как и большинство других, весьма обширны и специальны. Именно это обстоятельство побудило автора написать данную книгу.

Отзывы и пожелания просим направлять по адресу: 252601, Киев, 1, ГСП, Пушкинская, 28, издательство «Техніка».

* * *
Непроверенный текст книги, полученный с помощью системы оптического распознавания символов (OCR)