радиохимия

РАДИОХИМИЯ

раздел химии, изучающий свойства радиоактивных веществ-хим. соединений, радиоактивных элементов (т. е. элементов, все изотопы которых радиоактивны), радионуклидов (в т. ч. радиоактивных изотопов нерадиоактивных элементов). К Р. относят также научные основы технологий, связанных с получением радиоактивных материалов и переработкой ядерного горючего. В научных и практич. проблемах Р. решающее значение имеют радиоактивные свойства атомов, входящих в состав изучаемых или используемых хим. систем. Наличие радиоактивных атомов и их концентрацию, как правило, определяют по испускаемому при распаде излучению с помощью радиометрич. аппаратуры (см. радиометрия). Для защиты от вредного воздействия на организм человека радиоактивного излучения в радиохим. лабораториях и на производстве применяют спец. технику и оборудование (см. радиационная защита).

Зарождение Р. связано с хим. выделением и изучением свойств радиоактивных элементов Ra и Ро (П. Кюри и М. Скло-довская-Кюри, 1898). Термин "Р." введен А. Камероном (1910), который назвал так раздел науки, изучающий природу и свойства отдельных радионуклидов — членов радиоактивных рядов U и Th (в то время их называли радиоэлементами). В ходе дальнейшего развития Р. были установлены законы соосаждения и адсорбции радионуклидов из ультраразбавленных растворов, заложены основы метода изотопных индикаторов, создан эманаиионный метод изучения физ.-хим. свойств твердых тел (работы К. Фаянса, Ф. Пакета, В. Г. Хлопина, О. Гана и др.). Использование явления радиоактивности послужило основой новых физ.-хим. методов исследования строения и свойств вещества, кинетики и механизма хим. реакций. Среди них — метод радиоактивных индикаторов, основанный на введении в систему радионуклида данного элемента, что в ряде случаев приводит к фиксир. термодинамич. и кинетич. изотопным эффектам. Были разработаны методы синтеза и спец. номенклатура хим. соед., отличающихся изотопным составом от полученных из прир. сырья (см. меченые соединения).

Новый этап развития Р. был обусловлен открытием искусств. радиоактивности (И. и Ф Жолио-Кюри, 1934). Были получены радионуклиды при облучении нейтронами нерадиоактивных веществ (Э. Ферми с сотрудниками, 1934–38), открыто деление ядер U под действием нейтронов (О. Ган, Ф. Штрасман, 1939), обнаружена искусств. изомерия атомных ядер (И. В. Курчатов и др., 1935; изомерия ядер естеств. радионуклидов открыта О. Ганом в 1921); получены первые искусств, радиоактивные элементы-Тс (К. Перрье, Э. Сег-ре, 1937), At (Д. Кopcoн, К. Макензи, Э. Сегре, l940), Pu (Г. Сиборг и др., 1940), Nр (Э.М. Макмиллан, Ф.Х. Эйбл-сон, 1940), Рm (Дж. Марийский, Л. Гленденин, Ч. Кориелл, 1945).

К настоящему времени получены искусств. радионуклиды почти всех встречающихся в природе элементов периодич. системы (кроме Не и Li), все актиноидные, а также трансактиноидные элементы (по 109-й включительно). Развитие ядерного реакторостроения и практич. проблемы получения ядерного горючего привели к тому, что радиохим. исследования и производство приобрели характер важнейших государств. программ мн. развитых стран. Расширяется само понятие Р. по сравнению с определением, данным А. Каме-роном. В. Д. Нефедов и др. радиохимики ленинградской школы (старейшей отечественной радиохим. школы) определяют Р. как науку, объектами исследования которой являются радиоактивные элементы и продукты ядерных превращений-на изотопном, элементном и молекулярном уровнях. В более широком смысле Р. трактуют как науку, изучающую хим. превращения радиоактивных веществ, их физ.-хим. свойства, химию ядерных превращений и сопутствующие им физ.-хим. процессы (Ан. Н. Несмеянов и сотрудники). Однако такое определение P. не охватывает технол. проблем радиохим. производств. Четкое разграничение круга вопросов, относимых к Р., должно быть основано на радиоактивных свойствах атомов, которые определяют характер проводимых работ и их результаты. Однако на практике такого разграничения обычно не проводят. Так, в журнале "Радиохимия" публикуются работы по химии радиоактивных элементов, использованию изотопных индикаторов при исследовании гетерог. процессов (экстракции, хроматографии, адсорбции, сокристаллизации и т. п.), по химии РЗЭ как аналогов актиноидов и мн. др. проблемам.

К Р. близко примыкает ядерная химия, важнейшие задачи которой — изучение хим. методами продуктов ядерных реакций, выявление связи между физ.-хим. и ядерными свойствами веществ. В ряде случаев, напр. при изучении хим. свойств сверхтяжелых элементов (ат. н. Z 9 100), которые доступны для исследования только непосредственно после их получения в ядерных реакциях, ядерная химия смыкается с Р. Радиационная химия, изучающая превращения в веществах под воздействием ионизирующих излучений, тесно связана с Р. в тех случаях, когда ионизирующее излучение обусловлено радиоактивными атомами, содержащимися в самом исследуемом веществе.

В современной Р. выделяют 4 раздела: общую Р., химию радиоактивных элементов, химию ядерных превращений и прикладную Р. Общая Р. изучает особенности поведения радиоактивных веществ и отдельных радионуклидов в гетерог. системах. Специфич. свойства объектов исследования обусловлены ультрамалыми концентрациями радионуклидов (до 10⁻¹⁰ 10⁻¹² в дм³ и менее). Важнейший раздел общей Р.-радиоэкология, изучающая состояние и формы радионуклидов в живых и неживых объектах окружающей среды, миграцию радиоактивных атомов, их накопление, распределение радионуклидов по поверхности и в глубь Земли, по водам Мирового океана и т. п.

Химия радиоактивных элементов изучает хим. превращения U, Th и др. радиоактивных элементов, исследование свойств которых часто невозможно или затруднено обычными хим. методами, — Тс, Рm, Ро, At, Rn, Fr, Ra, Ac, Pa, трансурановых элементов. Из этого раздела выделяют химию позитрония и др. водородоподобных систем (см. мезонная химия).

Химия ядерных превращений изучает свойства и поведение атомов, получающихся при ядерных превращениях (обычно такие атомы также радиоактивны), в т ч. горячие атомы. Прикладная Р. включает синтез меченых соед. (разработаны методы синтеза десятков тысяч соед. и их номенклатура), применение радионуклидов в хим., биол. и др. исследованиях, разработку методов радиоаналитич. контроля, проблемы радиоактивной дезактивации, изготовление изотопных генераторов, решает проблемы получения и переработки ядерного горючего, разрабатывает способы подготовки радиоактивных отходов к захоронению и т. п.

Важнейшие проблемы современной Р. следующие: 1) развитие методов подготовки ядерного горючего для ядерных реакторов АЭС и переработки облученного ядерного горючего; 2) разработка эффективных методов радионуклидной диагностики производств. и исследоват. систем, особенно с применением короткоживущих радионуклидов, быстрый полный распад которых обеспечивает безвредность последующего использования соответствующих веществ; 3) получение широкого ассортимента фармакологич. и иных мед. препаратов, содержащих радионуклиды типа ⁹⁹Тс для диагностики и лечения разл. заболеваний; 4) обеспечение безопасных методов обращения с отходами, особенно высокорадиоактивными, и перевода высокорадиоактивных отходов в формы, пригодные для длительного безопасного захоронения в спец. колодцах, геол. формациях и т. д.; 5) развитие методов радиохим. анализа и непрерывного контроля (мониторинга) радиоактивности окружающей среды. Авария в Чернобыле (1986) стимулировала работы по новым эффективным методам радиохим. дезактивации и др. радио-экологич. вопросам.

Все радиохим. работы, как научно-исследовательские, так и производственные, проводятся под контролем органов МВД и санитарных служб.

^{Лит.: Несмеянов А. Н., Радиохимия, 2 изд., М., 1978; Келлер К., Радиохимия, пер. с нем., М., 1978; Нефедов В.Д., Текстер Е. Н., Торопо-ва М.А., Радиохимия, М., 1987.}

_{С. С. Бердоносов}