Meer recentelijk geloofden mensen dat een atoom een integraal ondeelbaar deeltje is. Later werd duidelijk dat het bestaat uit een kern en er omheen draaiende elektronen. Tegelijkertijd werd het centrale deel opnieuw als ondeelbaar en integraal beschouwd. Tegenwoordig weten we dat het uit protonen en neutronen bestaat. Afhankelijk van het aantal van deze laatste kan dezelfde stof bovendien meerdere isotopen hebben. Dus tritium - wat is het? Wat is deze stof, hoe kan ik deze krijgen en gebruiken?
Tritium - wat is het?
Waterstof is de eenvoudigste stof in de natuur. Als we het hebben over de meest voorkomende vorm, die hieronder in meer detail zal worden besproken, dan bestaat zijn atoom uit slechts één proton en één elektron. Het kan echter ook "extra" deeltjes opnemen, waardoor de eigenschappen enigszins veranderen. De tritiumkern bestaat dus uit een proton en twee neutronen. En als protium, dat wil zeggen, de eenvoudigste vorm van waterstof, het meest voorkomende element in het universum is, dan kun je niet zeggen over de "verbeterde" versie ervan - het komt in kleine hoeveelheden voor in de natuur.
Het waterstofisotoop tritium (de naam komt van het Griekse woord "derde") werd in 1934 ontdekt door Rutherford, Olyphant en Hartek. En in feite probeerden ze hem heel lang en hard te vinden. Onmiddellijk na de ontdekking van deuterium en zwaar water in 1932 begonnen wetenschappers naar dit isotoop te zoeken door de gevoeligheid van spectrale analyse te vergroten bij de studie van gewone waterstof. Ondanks alles waren hun pogingen tevergeefs - zelfs in de meest geconcentreerde monsters konden ze niet eens een hint krijgen van de aanwezigheid van een stof die gewoon moest bestaan. Maar uiteindelijk was de zoektocht nog steeds succesvol - Oliphant synthetiseerde het element met zwaar water in het laboratorium van Rutherford.
Kortom, de definitie van tritium is als volgt: een radioactieve isotoop van waterstof, waarvan de kern bestaat uit een proton en twee neutronen. Dus wat is er over hem bekend?
Over waterstofisotopen
Het eerste element van het periodiek systeem is tegelijkertijd het meest voorkomende in het universum. Bovendien komt het in de natuur voor in de vorm van een van de drie isotopen: protium, deuterium of tritium. De kern van de eerste bestaat uit één proton, waaraan het zijn naam dankt. Dit is trouwens het enige stabiele element dat geen neutronen heeft. De volgende in de reeks waterstofisotopen is deuterium. De atoomkern bestaat uit een proton en een neutron en de naam gaat terug naar het Griekse woord "tweede".
Zelfs zwaardere waterstofisotopen met massagetallen van 4 tot 7 werden ook verkregen in het laboratorium, hun halfwaardetijd is beperkt tot fracties van seconden.
De eigenschappen
De atoommassa van tritium is ongeveer 3, 02 a. E. m. Door zijn fysische eigenschappen verschilt deze stof bijna niet van gewone waterstof, dat wil zeggen, onder normale omstandigheden is het een licht gas zonder kleur, smaak en geur, heeft het een hoge thermische geleidbaarheid. Bij een temperatuur van ongeveer -250 graden Celsius wordt het een lichte en vloeiende kleurloze vloeistof. Het bereik waarbinnen het zich in deze aggregatietoestand bevindt, is vrij smal. Het smeltpunt is ongeveer 259 graden Celsius, waaronder waterstof een sneeuwachtige massa wordt. Bovendien lost dit element in sommige metalen vrij goed op.
Er zijn echter enkele verschillen in eigenschappen. Ten eerste heeft het derde isotoop minder reactiviteit en ten tweede is tritium radioactief en daarom onstabiel. De halfwaardetijd is iets meer dan 12 jaar. Tijdens radiolyse verandert het in de derde heliumisotoop met de emissie van een elektron en antineutrino.
Krijgen
In de natuur zit tritium in onbeduidende hoeveelheden en wordt het meestal gevormd in de bovenste atmosfeer tijdens de botsing van kosmische deeltjes en bijvoorbeeld stikstofatomen. Er is echter ook een industriële methode om dit element te produceren door lithium-6 te bestralen met neutronen in kernreactoren.
De synthese van tritium in een volume van ongeveer 1 kilogram kost ongeveer $ 30 miljoen.
Gebruik
Dus we hebben wat meer geleerd over tritium - wat het is en de eigenschappen ervan. Maar waarom is het nodig? Laten we hieronder een kijkje nemen. Volgens sommige rapporten is de wereldwijde commerciële vraag naar tritium ongeveer 500 gram per jaar en wordt er ongeveer 7 kilogram aan militaire behoeften besteed.
Volgens het American Institute of Energy and Environmental Research werden in de Verenigde Staten van 1955 tot 1996 2, 2 centners superzware waterstof geproduceerd. En voor 2003 waren de totale reserves van dit element ongeveer 18 kilogram. Waar worden ze voor gebruikt?
Ten eerste is tritium nodig om de strijdkracht van kernwapens, die, zoals u weet, in sommige landen nog steeds bezit, in stand te houden. Ten tweede is thermonucleaire energie niet compleet zonder. Toch wordt tritium gebruikt in sommige wetenschappelijke studies, bijvoorbeeld in de geologie met zijn hulp bij natuurlijke wateren. Een ander doel is de voeding van de achtergrondverlichting van de klok. Daarnaast worden experimenten uitgevoerd om radio-isotopengeneratoren met ultralaag vermogen te creëren, bijvoorbeeld om autonome sensoren van stroom te voorzien. Verwacht wordt dat in dit geval hun levensduur ongeveer 20 jaar zal zijn. De kosten van een dergelijke generator bedragen ongeveer duizend dollar.
Snuisterijen met een kleine hoeveelheid tritium erin bestaan ook als originele souvenirs. Ze stralen een gloed uit en zien er vrij exotisch uit, vooral als je de interne inhoud kent.
Gevaar
Tritium is radioactief, dit verklaart een deel van zijn eigenschappen en toepassingen. De halfwaardetijd is ongeveer 12 jaar, terwijl helium-3 wordt gevormd door de emissie van antineutrino's en een elektron. Tijdens deze reactie komt 18, 59 kW energie vrij en verspreiden bètadeeltjes zich in de lucht. Het lijkt de leek misschien vreemd dat een radioactieve isotoop bijvoorbeeld wordt gebruikt om een horloge te verlichten, omdat het gevaarlijk kan zijn, nietwaar? In feite bedreigt tritium de menselijke gezondheid nauwelijks met iets, aangezien bètadeeltjes in het vervalproces zich tot een maximum van 6 millimeter verspreiden en eenvoudige obstakels niet kunnen overwinnen. Dit betekent echter niet dat het absoluut veilig is om ermee te werken - elke inname met voedsel, lucht of opname via de huid kan tot problemen leiden. Hoewel het in de meeste gevallen gemakkelijk en snel wordt uitgescheiden, is dit niet altijd het geval. Dus, tritium - wat is het vanuit het oogpunt van stralingsgevaar?
Beschermende maatregelen
Ondanks het feit dat de lage verval energie van tritium de straling niet ernstig kan verspreiden, zodat bètadeeltjes zelfs de huid niet kunnen binnendringen, verwaarloos je gezondheid niet. Bij het werken met deze isotoop mag je natuurlijk geen stralingsbeschermingspak gebruiken, maar moeten basisregels, zoals gesloten kleding en operatiehandschoenen, in acht worden genomen. Aangezien het grootste gevaar van tritium bij inname is, is het belangrijk om de activiteit te stoppen waarin dit mogelijk wordt. Over de rest hoeft u zich geen zorgen te maken.
Als het toch in grote hoeveelheden in de weefsels van het lichaam is opgenomen, kan zich, afhankelijk van de duur, dosis en regelmatigheid van de blootstelling, acute of chronische stralingsziekte ontwikkelen. In sommige gevallen is deze aandoening met succes genezen, maar met uitgebreide laesies is een fatale afloop mogelijk.
In elk normaal lichaam zijn er sporen van tritium, hoewel ze absoluut niet significant zijn en de achtergrondstraling nauwelijks beïnvloeden. Welnu, voor liefhebbers van horloges met lichtgevende wijzers is het niveau verschillende keren hoger, hoewel het nog steeds als veilig wordt beschouwd.
