Ydinkemian historia, opiskelukenttä, alueet, sovellukset

Se ydinkemia Atomien ytimissä tapahtuneiden ilmiöiden muutokset ja niiden ominaisuuksien tuote; Ei tutki tapaa, kuinka niiden elektronit tai yhteydet saman tai eri elementin atomiin vuorovaikutuksessa.

Tämä kemian haara keskittyy sitten ytimiin ja energioihin, jotka vapautetaan, kun ne lisäävät tai menettävät osan hiukkasistaan; joita kutsutaan nukleoneiksi ja jotka kemiallisiin tarkoituksiin ne koostuvat protoneista ja neutroneista.

Radioaktiivinen apila. Lähde: Pixabay.

Monet ydinreaktiot koostuvat protonien ja/tai neutronien lukumäärän muutoksesta, mikä johtaa yhden elementin muuntamiseen toiseen; Muinainen unelma alkemisteista, jotka yrittivät muuntamatta lyijymetallia kultaan.

Yllä oleva on ehkä ydinreaktioiden yllättävin ominaisuus. Tällaiset muutokset vapauttavat kuitenkin valtavia määriä energiaa kiihtyneiden hiukkasten lisäksi, jotka onnistuvat tunkeutumaan ja tuhoamaan heidän ympärillään oleva asia (kuten solujen DNA) riippuen niihin liittyvästä energiasta.

Toisin sanoen ydinreaktiossa erityyppiset säteilytyypit vapautuvat, ja kun atomi tai isotooppi vapauttaa säteilyä, sanotaan, että se on radioaktiivista (radionukleidit). Jotkut säteily voi olla vaarattomia ja jopa hyvänlaatuisia, käytetty syöpäsolujen torjumiseen tai tiettyjen lääkkeiden farmakologisen vaikutuksen tutkimiseen radioaktiivisella merkinnällä.

Muut säteily ovat kuitenkin tuhoisia ja kuolevaisia ​​vähimmäiskontaktiin. Valitettavasti useilla historian pahimmista katastrofeista on radioaktiivisuussymboli (radioaktiivinen apila, ylivoimainen kuva).

Ydinaseista, Tšernobyli -jaksoihin ja radioaktiivisen jätteen epäonnistumiseen ja niiden vaikutuksiin eläimistöön, ydinenergialla on monia katastrofeja. Mutta toisaalta ydinenergia takaa muiden energialähteiden riippumattomuuden ja heidän kantamansa pilaantumisongelmat.

Se olisi (todennäköisesti) puhdasta energiaa, joka kykenee ruokkimaan kaupunkeja iankaikkisuuteen, ja tekniikka ylittäisi sen maalliset rajat.

Kaiken tämän pienimmässä ihmisen (ja planeetta) kustannusten saavuttamiseksi tarvitaan tieteellisiä, teknisiä, ekologisia ja poliittisia ohjelmia "kesyttää" ja "jäljittelemään" ydinenergiaa ja hyödyllistä ihmiskunnalle ja sen kasvulle ja sen kasvulle ja sen kasvulle.

[TOC]

Ydinkemian historia

Alborit

Alkemistien ja heidän filosofinsa kivin aikaisemmin (vaikka heidän pyrkimyksensä ovat maksaneet elintärkeän merkityksen kemian ymmärtämiselle), ydinkemia syntyi, kun radioaktiivisuuden tunnetaan ensimmäistä kertaa havaittiin ensimmäistä kertaa.

Kaikki alkoivat X -rysäyksiä Wilhelm Conrad Röntgenille (1895), Wurzburgin yliopistossa. Hän opiskeli katodisäteitä huomatessaan, että ne olivat peräisin omituisesta fluoresenssista, jopa laitteiden ollessa pois päältä, kykenevä siirtämään läpinäkymättömän mustan paperin, joka peitti putket, joiden sisällä kokeet kehitettiin.

Henri Becquerel, X -Raysin löytöjen motivoituna, suunnitteli omat kokeilunsa tutkia niitä fluoresoivista suoloista, jotka tummenivat valokuvalevyjä, suojattuna mustalla paperilla, kun ne innostuivat auringonvalosta.

Se löydettiin vahingossa (koska Pariisissa oli tuolloin pilvistä), että uraanisuolat tummuivat valokuvalevyjä riippumatta valonlähteestä, joka vaikuttaisi niihin, jotka vaikuttavat heihin. Sitten hän päätteli löytäneensä uuden tyyppisen säteilyn: radioaktiivisuus.

Curie -aviomiehien työpaikat

Becquerelin teos toimi inspiraation lähteenä Marie Curielle ja Pierre Curielle syventääkseen radioaktiivisuusilmiötä (termi, jonka on keksinyt Marie Curie).

Voi palvella sinua: orgaaniset yhdisteet

Siten he etsivät muita mineraaleja (uraanin lisäksi), jotka esittävät myös kyseisen omaisuuden, totesivat, että Pechblenda -malmi on vielä radioaktiivisempaa ja että sen oli siis hallussaan muita radioaktiivisia aineita. Kuten? Vertaamalla kaasumaisten molekyylien ionisoitumisen tuottamia sähkövirtoja näytteiden ympärillä.

Mineraali Pechblenda -sivustolle, joka on otettu vuosien raskaan radiometristen uutteiden ja mittausten teosten jälkeen, radioaktiiviset elementit radio (100 mg näytteistä 2000 kg) ja Polonio. Curie määritti myös Torio -elementin radioaktiivisuuden.

Valitettavasti siihen mennessä tällaisen säteilyn haitalliset vaikutukset alkoivat löytää.

Radioaktiivisuuden mittauksia helpotettiin Geigerin kirjanpitäjän kehityksellä (Hans Geigerillä artefaktirahoksena).

Ytimen fraktiointi

Ernest Rutherford havaitsi, että jokaisella radioisotoopilla oli oma rappeutumisaika, riippumatta lämpötilasta ja että se vaihteli ytimen pitoisuuksien ja ominaisuuksien kanssa.

Se osoitti myös, että nämä radioaktiiviset kieltäytyvät tottelee ensimmäistä tilausta kineettistä, jonka puoli -eläviä aikoja (t_1/2), ne ovat edelleen erittäin hyödyllisiä. Siten jokainen aine säteilee radioaktiivisuutta t_1/2, joka värähtelee sekunneista, päivistä, jopa miljoonia vuosia.

Kaikkien edellä mainittujen lisäksi atomimalli ehdotettiin sen kokeiden tulosten seurauksena, jotka säteilevät alfahiukkasilla (helium -ytimillä) erittäin ohut kultalevy. Hän työskenteli uudelleen Alfas -hiukkasten kanssa, hän saavutti typpiatomien transmutaation happiatomeihin; toisin sanoen hän oli onnistunut muuntamaan yhden elementin toiseen.

Näin tehdessään osoitettiin heti, että atomi ei ollut jakamattomia, ja vielä vähemmän, kun kiihdytetyt hiukkaset pommittivat sitä ja "hitaita" neutroneja.

Opintolinja

Harjoittelu ja teoria

Ne, jotka päättävät luovuttaa olla osa ydinkemian asiantuntijoita. Kuten monet tieteen haarat, he voivat omistautua harjoitteluun tai teoriaan (tai molemmat samanaikaisesti) vastaaviin aloihinsa.

Elokuvateatteri on nähtävissä supersankarielokuvissa, joissa tutkijat saavat yksilön hankkimaan supervoimia (kuten Hulk, Fantastic Four, Spiderman ja Dr. Manhattan).

Todellisessa elämässä (ainakin pinnallisesti) ydinkemikaalit ovat päinvastoin kuin uudet materiaalit, jotka kykenevät vastustamaan valtavaa ydinvastus.

Näiden materiaalien, kuten instrumentoinnin, on oltava tuhoutumattomia ja riittävän erityisiä säteilyn säteilyn ja valtavien lämpötilojen eristämiseksi ydinreaktioiden aloittaessa; Erityisesti ydinfuusio.

Teoriassa he voivat suunnitella simulaatiot ensin arvioidakseen tiettyjen hankkeiden elinkelpoisuuden ja kuinka parantaa niitä alhaisemmilla kustannuksilla ja kielteisillä vaikutuksilla; tai matemaattiset mallit, jotka sallivat selvittää ytimen vireillä olevat mysteerit.

He myös opiskelevat ja poseeraavat.

Tyypilliset työpaikat

Alla on lyhyt luettelo tyypillisistä teoksista, joita ydinkemisti voi käyttää:

-He ohjaavat tutkimusta hallituksessa, teollisessa tai akateemisessa laboratoriossa.

-He käsittelevät satoja tietoja tilastollisten pakettien ja monimuuttuja -analyysin avulla.

-Opettaa yliopistoissa.

-Ne kehittävät turvallisia radioaktiivisuuslähteitä erilaisiin sovelluksiin, joissa niihin liittyy suurta yleisöä tai joita käytetään ilmailu-.

-Suunnittelutekniikat ja laitteet, jotka havaitsevat ja seuraavat ympäristössä radioaktiivisuutta.

-Ne takaavat, että laboratorioissa olosuhteet ovat optimaaliset radioaktiivisen materiaalin manipuloinnissa; jotka tulevat manipuloida jopa robottivarsien avulla.

Voi palvella sinua: referenssielektrodi: ominaisuudet, toiminto, esimerkit

-Teknikkoina he ylläpitävät annosmittareita ja keräävät radioaktiivisia näytteitä.

Alue

Edellinen osa yleensä kuvailtiin, mitkä ovat ydinkemian tehtävät sen työpaikalla. Nyt se on määritelty vähän enemmän eri alueista, joilla ydinreaktioiden käyttö tai tutkimus.

Radiokemia

Radiossa tutkitaan säteilyprosessia. Tämä tarkoittaa, että siinä tarkastellaan kaikkia radioisotooppeja syvällisesti, samoin kuin rappeutumisaikaan, vapautuvan säteilyn (alfa, beeta tai gamma), niiden käyttäytymisensä eri ympäristöissä ja mahdollisissa sovelluksissa.

Tämä on ehkä ydinkemian alue, joka on edistynyt nykyään eniten muiden suhteen. Hän on ollut vastuussa radioisotoopien ja kohtalaisten säteilyannoksien käytöstä älykkäästi ja ystävällisesti.

Ydinenergia

Tällä alueella ydinkemikaalit yhdessä muiden erikoisuuksien tutkijoiden kanssa, tutkimukset ja suunnittelevat turvallisia ja hallittavia menetelmiä ydinenergiatuotteen hyödyntämiseksi ytimien fissiosta; eli sen fraktiointi.

Se aikoo myös tehdä saman ydinfuusioreaktioiden kanssa, kuten niiden, jotka halusivat kesyttää pieniä tähtiä, jotka edistävät heidän energiaa; esteellä, että olosuhteet ovat ylivoimaisia ​​eikä niitä voida vastustaa niitä (kuvittele, että aurinko lukitaan häkkiin, jota ei ole voimakas lämpö).

Ydinenergiaa voidaan käyttää hyödyllisiin tarkoituksiin tai sotatarkoituksiin enemmän aseiden kehittämisessä.

Varastointi ja jäte

Ydinjätteen edustava ongelma on erittäin vakava ja uhkaava. Juuri tästä syystä he ovat omistautuneet strategioiden laatimiseen "vangitakseen" siten, että heidän säteilynsä ei läpinäkyvää heidän eristämiskuoriaan; Coraza, jonka on kyettävä vastustamaan maanjäristyksiä, tulvia, korkeita paineita ja lämpötiloja jne.

Keinotekoinen radioaktiivisuus

Kaikki liikenneelementit ovat radioaktiivisia. Ne on syntetisoitu erilaisilla tekniikoilla, mukaan.

Tätä varten on tehty lineaariset kiihdyttimet tai syklotronit (jotka on muotoiltu kuin d). Niiden sisällä hiukkaset kiihtyvät lähellä valon nopeuksia (300.000 km/s) ja törmää sitten kohteeseen.

Siksi syntyi useita keinotekoisia, radioaktiivisia elementtejä ja että niiden runsaus maapallolla on mitätön (vaikka niitä voi luonnollisesti olla kosmos -alueilla).

Joissakin kiihdyttimissä törmäysvoima on sellainen, että aineen hajoaminen tapahtuu. Analysoimalla fragmentteja, jotka tuskin voidaan havaita niiden lyhyestä elämästä, on ollut mahdollista tietää enemmän osastolla Atomihiukkasten kokoelma.

Sovellukset

Ydinvoimalaitoksen jäähdytystornit. Lähde: Pixabay.

Yläkuvassa esitetään kaksi tyypillistä jäähdytystornia, joiden kasvi voi ruokkia koko sähkökaupunkia; Esimerkiksi Springfield -kasvi, jossa Homero Simpson työskentelee ja josta herra Burns omistaa.

Sitten ydinvoimalaitokset käyttävät ydinreaktoreista vapautuvaa energiaa energian tarpeen tarjoamiseen. Tämä on ydinkemian ihanteellinen ja lupaava soveltaminen: Rajoittamaton energia.

Koko artikkelin koko artikkelissa on tehty implisiittisesti lukuisia ydinkemian sovelluksia. Muut sovellukset, jotka eivät ole niin ilmeisiä, mutta ovat läsnä jokapäiväisessä elämässä, ovat seuraavat alla.

Lääke

Tekniikka kirurgisen materiaalin steriloimiseksi on säteilyttävä se gammasäteilyllä. Tämä tuhoaa kokonaan mikro -organismit, jotka voivat taloa. Prosessi on kylmä, joten tietyt biologiset materiaalit, herkkä korkeille lämpötiloihin, voidaan myös suorittaa näille säteilyannoksille.

Voi palvella sinua: haarautuneet alkanit

Uusien lääkkeiden farmakologinen vaikutus, jakautuminen ja eliminointi arvioidaan käyttämällä radioisoppeja. Kun säteilyilmaisin on annettu, sinulla voi olla todellinen kuva huumeiden jakautumisesta kehossa.

Tämä kuva mahdollistaa sen määrittämisen, kuinka kauan lääke toimii tietyllä kudoksella; Jos se ei absorboi kunnolla tai jos se pysyy oikean ajan sisällä.

Elintarvikkeiden säilyttäminen

Samoin varastoitu ruoka voidaan säteillä kohtalaisella annoksella gammasäteilyä. Tämä vastaa bakteerien poistamisesta ja tuhoamisesta, syötävän ruoan pitämisestä pidempään.

Esimerkiksi mansikkapaketti voidaan pitää tuoreena jopa viidentoista päivän varastoinnin jälkeen tämän tekniikan kautta. Säteily on niin heikko, että mansikoiden pinta ei tunkeudu; Ja siksi ne eivät ole saastuneita, eivätkä niistä tule "radioaktiivisia mansikoita".

Savunilmaisimet

Savunilmaisimissa on vain muutama milligramma Amerikasta (²⁴¹OLEN). Tämä radioaktiivinen metalli näihin määriin on vaarattomia säteilyjä kattojen alla oleville ihmisille.

Hän ²⁴¹AM emitsi alfahiukkaset ja alhaisen energian gammasäteet, nämä säteet voivat paeta ilmaisimesta. Alfas -ioniset hiukkaset ionisoivat ilman happi- ja typpimolekyylit. Ilmaisimen sisällä kerätty jänniteero ja tilaa ionit, tuottaen pienen sähkövirran.

Ionit päätyvät eri elektrodiin. Kun savu tulee ilmaisimen sisäiseen kammioon, se absorboi alfahiukkaset ja ilma -ionisaatio keskeytetään. Näin ollen sähkövirta pysähtyy ja hälytys aktivoidaan.

Tuholaisten eliminointi

Maataloudessa maltillista säteilyä on käytetty tuhoamaan viljelykasvien ei -toivottuja hyönteisiä. Siten vältetään erittäin saastuttavien hyönteismyrkkyjen käyttö. Tällä tavoin negatiivinen vaikutus maaperään, pohjavesi ja itse sato vähenevät.

Treffit

Radioisotoopien avulla tiettyjen esineiden ikä voidaan määrittää. Arkeologisissa tutkimuksissa tämä on erittäin kiinnostavaa, koska se mahdollistaa näytteiden erottamisen ja sijoittamisen vastaaviin aikoihinsa. Tässä sovelluksessa käytetty radioisotooppi on par Excellence, Carbon 14 (¹⁴C). Hänen t_1/2 Se on 5700 vuotta, ja voit treffata näytteitä jopa 50.000 vuotta vanha.

Rappeutuminen ¹⁴C on käytetty erityisesti biologisiin näytteisiin, luihin, fossiileihin jne. Muut radioisotoopit, kuten ²⁴⁸U, sinulla on a t_1/2 miljoonia vuosia. Mittaa sitten ²⁴⁸U Meteoriittien, sedimenttien ja mineraalien näytteessä voidaan määrittää, onko se saman ikä.

Viitteet

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemia. (8. ed.-A. Cengage -oppiminen.
2. Frank Kinard. (2019). Ydinkemia. Palautettu: Chemistry Explaed.com
3. Ydinkemia. (S.F.-A. Toipunut: SAS.Umpin.Edu
4. Mazur Matt. (2019). Ydinkemian historian aikajana. Ne edeltävät. Palautettu: edeltävä.com
5. Sarah E. & Nyssa S. (S.F.-A. Radioaktiivisuuden löytäminen. Kemian librettexts. Palautettu: Chem.Librettexts.org
6. Scottsdale, Brenda. (S.F.-A. Mitä työpaikkoja ydinkemikot tekevät? Työ - Chron.com. Toipunut: työ.Krooninen.com
7. Wikipedia. (2019). Ydinkemia. Haettu: vuonna.Wikipedia.org
8. American Chemical Society. (2019). Ydinkemia. Kemian ura. Haettu: ACS.org
9. Alan e. Viihde. (2003). Ydinteknologian lääketieteelliset, maatalouden ja teollisuuden sovellukset. Tyynenmeren luoteis kansallinen laboratorio.