Hiljuti uskusid inimesed, et aatom on lahutamatu jagamatu osake. Hiljem selgus, et see koosneb tuumast ja selle ümber pöörlevatest elektronidest. Samal ajal peeti keskosa jällegi jagamatuks ja lahutamatuks. Täna teame, et see koosneb prootonitest ja neutronitest. Pealegi, olenevalt viimaste arvust, võib samal ainel olla mitu isotoopi. Triitium - mis see on? Mis see aine on, kuidas seda saada ja kasutada?
Triitium - mis see on?
Vesinik on looduse kõige lihtsam aine. Kui me räägime selle kõige levinumast vormist, mida käsitleme üksikasjalikumalt allpool, siis koosneb selle aatom ainult ühest prootonist ja ühest elektronist. Kuid see võib võtta ka "ekstra" osakesi, mis mõnevõrra muudavad selle omadusi. Triitiumi tuum koosneb prootonist ja kahest neutronist. Ja kui protium, see tähendab vesiniku lihtsaim vorm, on universumi kõige rikkalikum element, siis ei saa öelda selle "täiustatud" versiooni kohta - see esineb looduses väikestes kogustes.
Vesiniku isotoobi triitium (nimi pärineb kreeka sõnast "kolmas") avastasid 1934. aastal Rutherford, Olyphant ja Hartek. Ja tegelikult üritasid nad teda leida väga kaua ja raskelt. Vahetult pärast deuteeriumi ja raske vee avastamist 1932. aastal hakkasid teadlased seda isotoopi otsima, suurendades tavalise vesiniku uurimisel spektraalanalüüsi tundlikkust. Kuid vaatamata kõigele olid nende katsed asjatud - ka kõige kontsentreeritumate proovide korral ei saanud nad isegi vihjet mingi aine olemasolule, mis pidi lihtsalt olemas olema. Kuid lõpuks õnnestus otsing ikkagi edukalt - Oliphant sünteesis elemendi Rutherfordi laboris rasket vett kasutades.
Lühidalt on triitiumi määratlus järgmine: vesiniku radioaktiivne isotoop, mille tuum koosneb prootonist ja kahest neutronist. Mis on temast teada?
Vesiniku isotoopide kohta
Perioodilise tabeli esimene element on samal ajal universumis kõige tavalisem. Veelgi enam, looduses esineb see ühena kolmest isotoobist: protium, deuteerium või triitium. Esimese tuum koosneb ühest prootonist, mis andis sellele oma nime. Muide, see on ainus stabiilne element, millel pole neutroneid. Vesiniku isotoopide seerias on järgmine deuteerium. Selle aatomi tuum koosneb prootonist ja neutronist ning nimi ulatub tagasi kreekakeelse sõna "teine" juurde.
Laboratooriumis saadi ka raskemaid vesiniku isotoope massiarvuga 4 kuni 7. Nende poolväärtusaeg on piiratud sekundite murdosaga.
Omadused
Triitiumi aatommass on umbes 3, 02 a. E. m., Selle füüsikaliste omaduste poolest ei erine see aine tavalisest vesinikust peaaegu, see tähendab, et normaaltingimustes on see värvi, maitse ja lõhnata kerge gaas, millel on kõrge soojusjuhtivus. Temperatuuril umbes -250 kraadi Celsiuse järgi muutub see heledaks ja voolavaks värvitu vedelikuks. Vahemik, milles see selles agregeerumises on, on üsna kitsas. Sulamistemperatuur on umbes 259 kraadi, millest madalamal vesinik saab lumetaoliseks massiks. Lisaks lahustub see element osades metallides üsna hästi.
Siiski on omadustes mõned erinevused. Esiteks on kolmandal isotoobil vähem reaktsioonivõimet ja teiseks on triitium radioaktiivne ja seetõttu ebastabiilne. Poolväärtusaeg on pisut üle 12 aasta. Radiolüüsi käigus muundub see elektronide ja antineutrino emissiooniga kolmandaks heeliumi isotoobiks.
Saamine
Looduses sisaldab triitiumi ebaolulises koguses ja see moodustub enamasti atmosfääri ülemises osas kosmiliste osakeste ja näiteks lämmastikuaatomite kokkupõrkel. Kuid selle elemendi tootmiseks on olemas ka tööstuslik meetod liitium-6 kiiritamisega tuumareaktorites neutronitega.
Triitiumi süntees mahus umbes 1 kilogramm maksab umbes 30 miljonit dollarit.
Kasutage
Niisiis, õppisime natuke rohkem triitiumi kohta - mis see on ja selle omadused. Aga miks seda vaja on? Vaatame allpool. Mõnede aruannete kohaselt on triitiumi ülemaailmne kaubanduslik nõudlus umbes 500 grammi aastas ja umbes 7 kilogrammi kulutatakse sõjalistele vajadustele.
Ameerika energeetika- ja keskkonnauuringute instituudi andmetel toodeti Ameerika Ühendriikides aastatel 1955–1996 2, 2 protsenti ülitähtsat vesinikku. Ja 2003. aastal olid selle elemendi koguvarud umbes 18 kilogrammi. Milleks neid kasutatakse?
Esiteks on triitium vajalik tuumarelvade lahingutõhususe säilitamiseks, mida, nagu teate, on mõnel riigil endiselt. Teiseks pole termotuumaenergia ilma selleta täielik. Triitiumi kasutatakse ikka veel mõnedes teadusuuringutes, näiteks geoloogias koos looduslike vetega. Teine eesmärk on kella taustvalgustuse toiteallikas. Lisaks on käimas eksperimendid ülimadala võimsusega radioisotoopide generaatorite loomiseks, näiteks autonoomsete andurite toiteks. Eeldatakse, et sel juhul on nende kasutusiga umbes 20 aastat. Sellise generaatori maksumus on umbes tuhat dollarit.
Ehtsate suveniiridena eksisteerivad ka nõod, mille sees on vähe triitiumi. Need kiirgavad kuma ja näevad välja üsna eksootilised, eriti kui teate sisemise sisu kohta.
Oht
Triitium on radioaktiivne, see seletab osa selle omadustest ja kasutamisest. Selle poolestusaeg on umbes 12 aastat, samal ajal kui heelium-3 moodustub antineutrinode ja elektronide emissioonil. Selle reaktsiooni käigus eraldub 18, 59 kW energiat ja õhus levivad beetaosakesed. Võõrale võib tunduda kummaline, kui näiteks radioaktiivset isotoopi kasutatakse kella valgustamiseks, sest see võib olla ohtlik, kas pole? Tegelikult ei ohusta triitium inimese tervist millegagi, kuna selle lagunemisprotsessis levinud beetaosakesed levivad maksimaalselt 6 millimeetrini ega suuda lihtsatest takistustest üle saada. Kuid see ei tähenda, et sellega töötamine oleks täiesti ohutu - mis tahes allaneelamine toidu, õhu või naha kaudu imendumisega võib põhjustada probleeme. Kuigi enamikul juhtudel eritub see kergesti ja kiiresti, ei ole see alati nii. Niisiis, triitium - mis see on kiirgusohu seisukohast?
Kaitsemeetmed
Hoolimata asjaolust, et triitiumi vähene lagunemisenergia ei võimalda radiatsioonil tõsiselt levida, nii et beetaosakesed ei saaks isegi nahka tungida, ärge unustage oma tervist. Selle isotoobiga töötades ei tohi loomulikult kasutada kiirguskaitseülikonda, kuid tuleb järgida põhireegleid, nagu suletud rõivad ja kirurgilised kindad. Kuna triitiumi peamine oht on allaneelamisel, on oluline lõpetada tegevus, milles see võimalikuks osutub. Ülejäänu ei pea muretsema.
Kui sellest hoolimata imendub see keha kudedesse suures koguses, võib sõltuvalt kokkupuute kestusest, annusest ja regulaarsusest tekkida äge või krooniline kiiritushaigus. Mõnel juhul on see vaev edukalt ravitav, kuid ulatuslike kahjustuste korral on surmaga lõppev tagajärg võimalik.
Mis tahes normaalses kehas on triitiumi jälgi, ehkki need on absoluutselt tähtsusetud ja mõjutavad taustkiirgust vaevalt. Noh, helendavate kätega kellade armastajatele on selle tase mitu korda kõrgem, ehkki seda peetakse endiselt ohutuks.
