Tritium - apa itu? Berat tritium

Sehingga baru-baru ini orang percaya bahawa sebuah atom adalah zarah yang tidak terpisahkan dan tidak dapat dipisahkan. Kemudian ia menjadi jelas bahawa ia terdiri daripada nukleus dan elektron yang berputar di sekelilingnya. Pada masa yang sama, bahagian tengah sekali lagi dianggap tidak boleh dibahagikan dan tidak terpisahkan. Hari ini kita tahu bahawa ia terdiri daripada proton dan neutron. Dan, bergantung kepada bilangan yang terakhir, satu dan bahan yang sama boleh mempunyai beberapa isotop. Jadi, tritium - apa itu? Apakah bahan ini , bagaimana untuk mendapatkannya dan menggunakannya?

Tritium - apa itu?

Hidrogen adalah bahan yang paling sederhana. Jika kita bercakap tentang bentuk yang paling biasa, yang akan dibincangkan dengan lebih terperinci di bawah, maka atomnya terdiri daripada hanya satu proton dan satu elektron. Walau bagaimanapun, ia juga boleh menerima zarah-zarah "tambahan", yang agak mengubah sifatnya. Oleh itu, teras tritium terdiri daripada proton dan dua neutron. Dan jika protium, yang merupakan bentuk hidrogen yang paling mudah - adalah unsur yang paling meluas di alam semesta, maka anda tidak boleh mengatakan tentang versi "diperbaiki" ini - secara semula jadi ia berlaku dalam kuantiti yang kecil.

Isotop hidrogen tritium (nama berasal dari perkataan Yunani "ketiga") ditemui pada tahun 1934 oleh Rutherford, Oliphant dan Hartek. Dan sebenarnya, untuk mendapatkannya, mereka cuba sangat lama dan keras. Sejurus selepas penemuan deuterium dan air berat pada tahun 1932, saintis mula mencari isotop ini dengan meningkatkan kepekaan analisis spektrum dalam kajian hidrogen biasa. Bagaimanapun, walaupun segala-galanya, percubaan mereka adalah sia-sia - walaupun dalam sampel yang paling tertumpu, tidak mungkin untuk mendapatkan sedikit petunjuk kehadiran bahan yang hanya diwajibkan untuk wujud. Tetapi pada akhirnya, pencarian itu dinobatkan dengan kejayaan - Oliphant mensintesis elemen dengan bantuan air berat di makmal Rutherford.

Secara ringkas, definisi tritium berbunyi seperti berikut: isotop radioaktif hidrogen, teras yang terdiri daripada proton dan dua neutron. Jadi, bagaimana dengannya?

Pada isotop hidrogen

Unsur pertama jadual berkala juga merupakan yang paling biasa di alam semesta. Secara semula jadi, ia berlaku dalam bentuk salah satu dari tiga isotopnya: protium, deuterium atau tritium. Inti yang pertama terdiri daripada satu proton, yang memberi nama kepadanya. Dengan cara ini, ini adalah satu-satunya elemen yang stabil, yang tidak mempunyai neutron. Seterusnya dalam siri isotop hidrogen adalah deuterium. Nukleus atomnya terdiri daripada proton dan neutron, dan nama itu kembali kepada perkataan Yunani "kedua".

Di makmal, isotop hidrogen yang lebih banyak dengan nombor jisim dari 4 hingga 7 juga diperolehi. Separuh hayat mereka terhad kepada pecahan detik.

Hartanah

Jisim atom tritium adalah kira-kira 3.02 a. Mengikut sifat fizikalnya, bahan ini hampir tidak berbeza daripada hidrogen biasa, iaitu, dalam keadaan normal ia adalah gas ringan tanpa warna, rasa dan bau, dan mempunyai kekonduksian terma yang tinggi. Pada suhu kira-kira -250 darjah Celcius menjadi mudah dan cecair tidak berwarna. Julat dalam keadaan agregat ini agak sempit. Titik lebur ialah kira-kira 259 darjah Celsius, di bawah hidrogennya menjadi jisim seperti salji. Di samping itu, elemen ini larut dengan baik dalam beberapa logam.

Walau bagaimanapun, terdapat beberapa perbezaan dalam hartanah. Pertama, isotop ketiga mempunyai kereaktifan kurang, dan kedua, tritium adalah radioaktif dan oleh itu tidak stabil. Separuh hayat hanya lebih dari 12 tahun. Dalam proses radiolysis, ia menjadi isotop helium ketiga dengan pelepasan elektron dan antineutrinos.

Menerima

Secara semula jadi, tritium terkandung dalam jumlah yang kecil dan terbentuk paling kerap di lapisan atas atmosfera dalam pelanggaran zarah-zarah kosmik dan, sebagai contoh, atom nitrogen. Walau bagaimanapun, terdapat juga kaedah perindustrian untuk mendapatkan unsur ini dengan menyinari lithium-6 dengan neutron dalam reaktor nuklear.

Sintesis tritium dalam jumlah, yang berjisimnya kira-kira 1 kilogram, menelan kos kira-kira 30 juta dolar.

Gunakan

Oleh itu, kami mempelajari sedikit lebih lanjut tentang tritium - apakah itu dan sifatnya. Tetapi mengapa perlu? Kami akan faham sedikit di bawah. Menurut beberapa laporan, permintaan komersial dunia untuk tritium adalah sekitar 500 gram setahun, dan sekitar 7 kg dibelanjakan untuk keperluan ketenteraan.

Menurut Institut Pengajian Tenaga dan Alam Sekitar Amerika, dari tahun 1955 hingga 1996, AS menghasilkan 2.2 centen hidrogen superheavy. Dan bagi tahun 2003, jumlah rizab elemen ini sekitar 18 kilogram. Apa gunanya?

Pertama, tritium diperlukan untuk mengekalkan keupayaan tempur senjata nuklear, yang, sebagaimana diketahui, masih dimiliki oleh sesetengah negara. Kedua, kejuruteraan tenaga termonuklear tidak boleh dilakukan tanpa itu. Masih tritium digunakan dalam beberapa kajian saintifik, sebagai contoh, dalam geologi dengan bantuannya pada tarikh perairan semulajadi. Fungsi lain ialah bekalan kuasa lampu latar dalam beberapa jam. Di samping itu, eksperimen sedang dijalankan untuk mewujudkan penjana radioisotop yang mempunyai kuasa ultra rendah, contohnya, untuk memberi makan sensor autonomi. Diharapkan bahawa dalam kes ini, hayat perkhidmatan mereka akan menjadi lebih kurang 20 tahun. Kos penjana itu akan menjadi kira-kira satu ribu ringgit.

Sebagai cenderahati asli juga ada rantai kunci dengan sedikit tritium di dalamnya. Mereka memancarkan cahaya dan kelihatan agak eksotik, terutamanya jika anda tahu tentang kandungan dalaman.

Bahaya

Tritium adalah radioaktif, yang menerangkan sebahagian daripada sifat dan kegunaannya. Separuh hayatnya adalah kira-kira 12 tahun, sementara helium-3 dibentuk dengan pelepasan antineutrinos dan elektron. Dalam proses tindak balas ini, 18.59 kW tenaga dilepaskan dan zarah beta menyebarkan di udara. Ia mungkin kelihatan aneh kepada orang asing bahawa isotop radioaktif digunakan, katakan, untuk pencahayaan dalam jam, kerana ia boleh berbahaya, bukan? Malah, tritium tidak mengancam kesihatan manusia, kerana zarah beta dalam proses pembusukannya tersebar ke maksimum 6 milimeter dan tidak dapat mengatasi halangan yang paling mudah. Walau bagaimanapun, ini tidak bermakna bahawa bekerja dengannya adalah benar-benar selamat - sebarang pengambilan makanan, udara atau penyerapan melalui kulit boleh menyebabkan masalah. Walaupun dalam kebanyakan kes ia mudah dan cepat dikeluarkan, ia tidak selalu berlaku. Jadi, tritium - apakah ini dari segi bahaya radiasi?

Langkah perlindungan

Walaupun tenaga kecil pereputan tritium tidak membenarkan radiasi menyebar dengan serius, supaya zarah beta tidak dapat mengatasi kulit walaupun, jangan mengabaikan kesihatan anda. Apabila bekerja dengan isotop ini, anda boleh, tentu saja, tidak menggunakan saman perlindungan radiasi, tetapi peraturan asas, seperti pakaian sarung tangan dan sarung tangan pembedahan, mesti diperhatikan. Oleh kerana bahaya utama tritium adalah apabila dicerna, adalah penting untuk menghentikan aktiviti di mana ini menjadi mungkin. Di sisinya tidak perlu bimbang.

Jika, bagaimanapun, dia memasuki sejumlah besar tisu badan, penyakit radiasi akut atau kronik boleh berkembang, bergantung kepada tempoh, dos dan keteraturan pendedahan. Dalam sesetengah kes, penyakit ini berjaya disembuhkan, tetapi dengan luka-luka yang luas, hasil maut adalah mungkin.

Dalam mana-mana organisma biasa terdapat jejak tritium, walaupun mereka tidak begitu penting dan tidak menjejaskan latar belakang radiasi. Nah, dalam pencinta jam tangan dengan anak panah bercahaya, tahapnya beberapa kali lebih tinggi, walaupun ia masih dianggap selamat.

Air Berat Super

Tritium, seperti hidrogen biasa, boleh membentuk bahan-bahan baru. Khususnya, ia memasuki molekul air superheavy (super-berat) yang dipanggil. Sifat-sifat bahan ini tidak terlalu berbeza dengan kebiasaan H ₂ O untuk setiap orang. Walaupun air tritium juga boleh mengambil bahagian dalam metabolisme, ia dicirikan oleh ketoksikan yang agak tinggi dan diekskresikan dalam tempoh sepuluh hari yang mana tisu dapat menerima tahap penyinaran yang agak tinggi. Dan walaupun bahan ini kurang berbahaya dalam dirinya sendiri, ia lebih berbahaya kerana tempoh di mana ia berada di dalam badan.