Kärnkemi historia, studieområde, områden, tillämpningar

De kärnkemi Det är studien av förändringar i materia och deras egenskaper produkt från fenomenen som inträffade i kärnorna i deras atomer; Studerar inte hur deras elektroner eller kopplingar till andra atomer av samma eller olika element interagerar.

Denna gren av kemi fokuserar sedan på kärnorna och energierna som släpps ut när de lägger till eller förlorar några av sina partiklar; som kallas nukleoner, och för kemiska ändamål består de i huvudsak av protoner och neutroner.

Radioaktivt klöver. Källa: Pixabay.

Många kärnreaktioner består av en förändring i antalet protoner och/eller neutroner, vilket resulterar i omvandlingen av ett element till ett annat; Ancient Dream of the Alchemists, som försökte värdelöst konvertera blymetall till guld.

Ovanstående är kanske det mest överraskande kännetecknet för kärnreaktioner. Sådana transformationer frigör emellertid enorma mängder energi, utöver accelererade partiklar som lyckas penetrera och förstöra saken runt dem (till exempel DNA i våra celler) beroende på deras tillhörande energi.

Det vill säga, i en kärnreaktion släpps olika typer av strålning, och när en atom eller isotop frigör strålning, sägs det att den är radioaktiv (radionukleider). Vissa strålningar kan vara ofarliga och till och med godartade, som används för att bekämpa cancerceller eller studera den farmakologiska effekten av vissa läkemedel genom radioaktiv markering.

Annan strålning är emellertid förstörande och dödlig för minsta kontakt. Tyvärr bär flera av de värsta katastroferna i historien radioaktivitetssymbolen (radioaktiv klöver, överlägsen bild).

Från kärnvapen, till Tjernobyl -episoder och olycka med radioaktivt avfall och deras effekter på fauna, det finns många katastrofer som utlöses av kärnenergi. Men å andra sidan skulle kärnkraften garantera andra energikällor oberoende och föroreningsproblemen de har.

Det skulle vara (förmodligen) ren energi, kapabel att mata städer för evigheten, och tekniken skulle överskrida dess jordiska gränser.

För att uppnå allt detta på den minsta mänskliga (och planetära) kostnaden behövs vetenskapliga, tekniska, ekologiska och politiska program för att "tämja" och "efterlikna" kärnkraft säkert och fördelaktigt för mänskligheten och dess tillväxt och dess tillväxt energiska.

[TOC]

Kärnkemi historia

Albor

Efter att ha lämnat alkemisterna och deras filosofsten tidigare (även om deras ansträngningar har lönat sig avgörande betydelse för förståelsen av kemi), föddes kärnkemi när det som är känt av radioaktivitet för första gången upptäcktes för första gången.

Det hela började i upptäckten av X -Rays för Wilhelm Conrad Röntgen (1895), vid Wurzburg University. Han studerade katodstrålar när han märkte att de har sitt ursprung i en konstig fluorescens, även med apparaten av, kapabla att överföra det ogenomskinliga svarta papperet som täckte rören inom vilka experimenten utvecklades.

Henri Becquerel, motiverad av upptäckterna av X -Rays, designade sina egna experiment för att studera dem från fluorescerande salter, som mörknade fotografiska plattor, skyddade av svart papper, när de var upphetsade av solljus.

Det hittades av misstag (eftersom tiden i Paris var molnig vid den tiden), att uransalter mörknade de fotografiska plattorna, oavsett ljuskälla som skulle påverka dem. Han drog då slutsatsen att han hade hittat en ny typ av strålning: radioaktivitet.

Curie män jobb

Becquerels arbete fungerade som en inspirationskälla för Marie Curie och Pierre Curie att fördjupa sig i radioaktivitetsfenomenet (term myntad av Marie Curie).

Kan tjäna dig: organiska föreningar

Således letade de efter andra mineraler (utöver de i uran) som också skulle presentera den egendomen och konstatera att Pechblenda -malmen är ännu mer radioaktiv, och att den därför måste ha andra radioaktiva ämnen. Som? Genom att jämföra de elektriska strömmarna som genereras genom jonisering av gasformiga molekyler runt proverna.

Av den mineraliska pechblenda extraherade, efter år av svåra verk av radiometriska extraktioner och mätningar, radioaktivt elementradio (100 mg av ett prov på 2000 kg) och polonio. Curie bestämde också radioaktiviteten i Torio -elementet.

Tyvärr började de skadliga effekterna av sådan strålning upptäckas.

Radioaktivitetsmätningar underlättades med utvecklingen av Geigers revisor (med Hans Geiger som artefakt Coinventor).

Kärnan fraktionering

Ernest Rutherford observerade att varje radioisotop hade sin egen förfallstid, oberoende av temperaturen och att den varierade med koncentrationen och egenskaperna hos kärnorna.

Det visade också att dessa radioaktiva avvisningar följer en första order kinetik, vars halvlivstid (t_1/2), de är fortfarande mycket användbara. Således avger varje ämne radioaktivitet t_1/2, som svänger från sekunder, dagar, upp till miljoner år.

Utöver alla ovanstående föreslog en atommodell som föreslås efter resultaten från dess experiment med alfakartiklar (heliumkärnor) ett mycket tunt guldark. Han arbetade igen med Alfas -partiklar och uppnådde transmutation av kväveatomer till syreatomer; det vill säga han hade lyckats omvandla ett element till ett annat.

På så sätt demonstrerades det på en gång att atomen inte var odelbar och ännu mindre när den bombarderades av accelererade partiklar och "långsamma" neutroner.

Studieområde

Övning och teori

De som bestämmer sig för att överge sig för att vara en del av specialisterna för kärnkemi kan välja flera studier eller forskning, samt olika arbetsområden. Liksom många vetenskapsgrenar kan de ägna sig åt att öva, eller teorin (eller båda samtidigt) inom sina motsvarande områden.

Ett kinematografiskt exempel kan ses i superhjältefilmer, där forskare får en individ att förvärva superkrafter (som Hulk, The Fantastic Four, Spiderman och Dr. Manhattan).

I verkligheten (åtminstone ytligt) strider kärnkemikalier i motsats till att utforma nya material som kan motstå enorm kärnkraftsmotstånd.

Dessa material, som instrumenteringen, måste vara oförstörbara och speciella nog för att isolera utsläpp av strålning och de enorma temperaturerna som släpps ut när de startar kärnreaktioner; Speciellt kärnfusion.

I teorin kan de utforma simuleringar för att först uppskatta livskraften i vissa projekt och hur man kan förbättra dem till lägre kostnad och negativa påverkan; eller matematiska modeller som gör det möjligt att avslöja de väntande mysterierna i kärnan.

De studerar och utgör också.

Typiska jobb

Nedan är en kort lista över typiska verk som en kärnkemist kan träna:

-De leder forskning inom regerings-, industriella eller akademiska laboratorier.

-De behandlar hundratals data genom statistiska paket och multivariat analys.

-Undervisning på universitet.

-De utvecklar säkra radioaktivitetskällor för olika applikationer där de involverar en allmänhet eller ska användas i flyg- och rymdenheter.

-Designtekniker och enheter som upptäcker och övervakar radioaktivitet i miljön.

-De garanterar att i laboratorierna är förhållandena optimala vid manipulation av det radioaktiva materialet; som kommer att manipulera till och med med robotarmar.

Kan tjäna dig: Referenselektrod: Egenskaper, funktion, exempel

-Som tekniker underhåller de dosimetrarna och samlar radioaktiva prover.

Områden

Det föregående avsnittet som i allmänhet beskrivs vad är uppgifterna för en kärnkemist på sin arbetsplats. Nu anges det lite mer om olika områden där användningen eller studien av kärnreaktioner finns.

Radiokemi

I radion studeras strålningsprocessen i sig. Detta innebär att den betraktar alla radioisotoper i djupet, såväl som deras förfallstid, strålningen som frigör (alfa, beta eller gammad), deras beteende i olika miljöer och deras möjliga applikationer.

Detta är kanske det område med kärnkemi som har avancerat mest idag angående de andra. Han har varit ansvarig för att använda radioisotoper och måttliga strålningsdoser intelligent och vänliga.

Kärnenergi

Inom detta område, kärnkemikalier, tillsammans med forskare från andra specialiteter, studerar och konstruerar säkra och kontrollerbara metoder för att dra nytta av kärnkraftsprodukt från klyftan av kärnorna; det vill säga av dess fraktionering.

Det avser också att göra samma sak med kärnfusionsreaktioner, till exempel de som ville tämja små stjärnor som bidrar med deras energi; Med hinder för att förhållandena är överväldigande och det finns inget fysiskt material som kan motstå dem (föreställ dig att låsa solen i en bur som inte är grundad av intensiv värme).

Kärnenergi kan användas för gynnsamma ändamål eller för krigsändamål i utvecklingen av fler beväpningar.

Lagring och avfall

Problemet som kärnavfall representerar är mycket allvarligt och hotande. Det är av detta skäl som de på detta område är hängivna för att utforma strategier för att "fängsla dem" på ett sådant sätt att strålningen de avger inte transparenta deras inneslutningsskal; Coraza, som måste kunna motstå jordbävningar, översvämningar, högt tryck och temperaturer etc.

Konstgjorda radioaktiviteter

Alla trafikelement är radioaktiva. De har syntetiserats av olika tekniker, inklusive: kärnbombardement med neutroner eller andra accelererade partiklar.

För att göra detta har linjära acceleratorer eller cyklotroner (som är formade som D) gjorts. Inom dem accelererar partiklar vid hastigheter nära ljuset (300.000 km/s) och kollidera sedan mot ett mål.

Således föddes flera konstgjorda, radioaktiva element och att deras överflöd på jorden är ogiltig (även om de naturligtvis kan existera i kosmosregioner).

I vissa acceleratorer är kraften i kollisioner sådan att en upplösning av materia inträffar. Analysera fragmenten, som knappt kan upptäckas för deras korta liv, har det varit möjligt att veta mer på avdelningen kompendiet av atompartiklar.

Ansökningar

Kyltorn i ett kärnkraftverk. Källa: Pixabay.

I den övre bilden visas två karakteristiska kyltorn i kärnkraftverk, vars växt kan mata en hel elstad; Till exempel Springfield -anläggningen, där Homero Simpson arbetar, och från vilken Mr. Burns äger.

Sedan använder kärnkraftverk den energi som frigörs från kärnreaktorer för att tillhandahålla ett energibehov. Detta är den perfekta och lovande tillämpningen av kärnkemi: obegränsad energi.

Under hela artikeln, omnämnande på ett implicit sätt, har många kärnkemi -applikationer gjorts. Andra applikationer är inte så uppenbara, men finns i det dagliga livet, är följande nedan.

Medicin

En teknik för att sterilisera kirurgiskt material är att bestråla det med gammastrålning. Detta förstör helt mikroorganismer som kan hysa. Processen är kall, så att vissa biologiska material, känsliga för höga temperaturer, kan också underkastas dessa strålningsdoser.

Kan tjäna dig: grenade alkaner

Den farmakologiska effekten, distributionen och eliminering av nya läkemedel utvärderas med hjälp av radioisotoper. Med en utgiven strålningsdetektor kan du ha en verklig bild av läkemedelsfördelning i kroppen.

Denna bild gör det möjligt att bestämma hur länge läkemedlet verkar på viss vävnad; Om det misslyckas med att absorbera ordentligt, eller om det förblir inom rätt tid.

Matbevarande

På liknande sätt kan matlagrad matas med en måttlig dos av gammastrålning. Detta ansvarar för att eliminera och förstöra bakterier, hålla ätbar mat längre.

Till exempel kan ett jordgubbspaket hållas färskt efter till och med femton dagars lagring genom denna teknik. Strålning är så svag att jordgubbarytan inte tränger igenom; Och därför är de inte förorenade, och de blir inte "radioaktiva jordgubbar".

Rökdetektorer

Inom rökdetektorerna finns det bara några milligram av Amerika (²⁴¹A.M). Denna radioaktiva metall till dessa mängder uppvisar ofarlig strålning för de människor som finns under taken.

han ²⁴¹AM avger alfapartiklar och strålar med låg energi, dessa strålar kan undkomma detektorn. Alfas -jioniska partiklar joniserar syre- och kvävemolekyler av luft. Inom detektorn samlas en spänningsskillnad som samlas in och beställer jonerna och producerar en liten elektrisk ström.

Jonerna hamnar i olika elektroder. När röken kommer in i detektorns inre kammare absorberar den alfapartiklar och luftjonisering avbryts. Följaktligen stannar den elektriska strömmen och ett larm aktiveras.

Skadedjur

I jordbruket har måttlig strålning använts för att förintas de oönskade insekterna från grödor. Således undviks användning av mycket förorenande insekticider. På detta sätt reduceras den negativa påverkan på jord, grundvatten och grödor själva.

Datering

Med hjälp av radioisotoper kan åldern för vissa objekt bestämmas. I arkeologiska studier är detta av stort intresse eftersom det gör det möjligt att separera proverna och placera dem i motsvarande tider. Radioisotopen som används för denna applikation är, par excellence, kol 14 (¹⁴C). Hans t_1/2 Det är 5700 år, och du kan träffa prover upp till 50.000 år gammal.

Förfall av ¹⁴C har använts speciellt för biologiska prover, ben, fossil, etc. Andra radioisotoper, till exempel ²⁴⁸U, du har en t_1/2 miljoner år. Sedan mäta koncentrationerna av ²⁴⁸U I ett prov av meteoriter, sediment och mineraler kan det bestämmas om det är samma ålder på jorden.

Referenser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8: e upplagan.). Cengage Learning.
2. Frankkinard. (2019). Kärnkemi. Återhämtat sig från: kemi.com
3. Kärnkemi. (s.F.). Återhämtat sig från: SAS.Utbrett.Edu
4. Mazur Matt. (2019). Tidslinje för kärnkemi historia. De föregår. Återhämtad från: föregå.com
5. Sarah E. & Nyssa S. (s.F.). Upptäckt av radioaktivitet. Kemi librettexts. Återhämtad från: kem.Librettexts.org
6. Scottsdale, Brenda. (s.F.). Whatpes of Jobs gör kärnkemister gör? Arbete - kron.com. Återhämtat sig från: arbete.Kron.com
7. Wikipedia. (2019). Kärnkemi. Hämtad från: i.Wikipedia.org
8. American Chemical Society. (2019). Kärnkemi. Kemi karriärer. Hämtad från: ACS.org
9. Alan e. Valtar. (2003). De medicinska, jordbruks- och industriella tillämpningarna av kärnkraftsteknik. Pacific Northwest National Laboratory.