что такое тритий в химии
Тритий
Три́тий (др.-греч. τρίτος «третий»), сверхтяжёлый водород, обозначается символами T и 3 H — радиоактивный изотоп водорода. Ядро трития состоит из протона и двух нейтронов, его называют тритоном и обозначают t.
В природе тритий образуется в верхних слоях атмосферы при соударении частиц космического излучения с ядрами атомов, например, азота. В процессе распада тритий превращается в 3 He с испусканием электрона и антинейтрино (бета-распад), период полураспада — 12,32 года. Доступная энергия распада очень мала (18,59 кэВ), средняя энергия электронов 6,5 кэВ.
Тритий открыт английскими учёными Эрнестом Резерфордом, Маркусом Олифантом и Паулем Хартеком в 1934 году. Используется в биологии и химии как радиоактивная метка, в экспериментах по исследованию свойств нейтрино, в термоядерном оружии как источник нейтронов и одновременно термоядерное горючее, в геологии для датирования природных вод. Промышленный тритий получают облучением лития-6 нейтронами в ядерных реакторах по следующей реакции:
.
Содержание
Радиационная опасность трития
Интересные факты
Примечания
Ссылки
10—10 000 лет: T, 3 H: Тритий
Полезное
Смотреть что такое «Тритий» в других словарях:
ТРИТИЙ, Т — ТРИТИЙ, Т, радиоактивный тяжелый изотоп водорода с массовым числом 3, период полураспада 12,35 года; газ, tкип 250,23шC. Тритий используют в термоядерном синтезе, как изотопный индикатор и др.; входит в состав термоядерного заряда. Открыт… … Современная энциклопедия
Тритий — ТРИТИЙ, Т, радиоактивный тяжелый изотоп водорода с массовым числом 3, период полураспада 12,35 года; газ, tкип 250,23°C. Тритий используют в термоядерном синтезе, как изотопный индикатор и др.; входит в состав термоядерного заряда. Открыт… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
ТРИТИЙ — (лат. Tritium от греч. tritos третий), Т, 3Н, сверхтяжелый радиоактивный изотоп водорода с массовым числом 3. Ядро атома состоит из протона и 2 нейтронов; период полураспада 12,35 года. Открыт английскими учеными Э. Резерфордом, М. Л. Олифантом и … Большой Энциклопедический словарь
ТРИТИЙ — (символ Т), радиоактивный изотоп водорода, ядро которого состоит из одного протона и двух нейтронов. В природе на 1017 атомов водорода приходится только один атом трития. Соединения трития используются как изотопный индикатор при радиоактивном… … Научно-технический энциклопедический словарь
ТРИТИЙ — (Tritium), Т, 3 Н радиоакт. сверхтяжёлый радионуклид водорода с массовым числом 3. Ядро Т. состоит из одного протона и двух нейтронов и наз. тритоном. Т. b излучатель, Т 1/2 = 12,35 года. Природный Т. образуется, напр., при бомбардировке азота… … Физическая энциклопедия
тритий — (Н3) – сверхтяжелый радиоактивный изотоп водорода с массовым числом 3. Широко используется в качестве радиоактивной метки в биол. исследованиях. (Источник: «Микробиология: словарь терминов», Фирсов Н.Н., М: Дрофа, 2006 г.) … Словарь микробиологии
тритий — сущ., кол во синонимов: 2 • водород (10) • изотоп (7) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
Тритий — Т Tritium «тяжелый» изотоп водорода с атомной массой 3. Термины атомной энергетики. Концерн Росэнергоатом, 2010 … Термины атомной энергетики
тритий — — [http://www.eionet.europa.eu/gemet/alphabetic?langcode=en] EN tritium The hydrogen isotope having mass number 3; it is one form of heavy hydrogen, the other being deuterium. (Source: MGH) [http://www.eionet.europa.eu/gemet/alphabetic?langc… … Справочник технического переводчика
ТРИТИЙ — сверхтяжёлый радиоактивный (см.) водорода с массовым числом 3; символ Т или 3Н. Период полураспада 12,262 года; при распаде испускает мягкие бета частицы. Т. используют как горючее в термоядерных бомбах и в ядерной энергетике. Кроме того, он… … Большая политехническая энциклопедия
Тритий: что это такое, особенности, свойства и производство
Изотопы водорода
Прежде чем объяснить, что это такое тритий, необходимо познакомиться с понятием изотопа.
В обычном атоме число электронов и протонов совпадает, а вот количество нейтронов может отличаться. В этом случае элементы, имеющие разное число нейтронов в ядре, называются изотопами элемента.
Дейтерий означает «второй». В его ядре имеется один протон и один нейтрон. А тритий переводится как «третий» и содержит в ядре опять же один протон, но два нейтрона.
История открытия
В 1934 году Эрнест Резерфорд сумел искусственно получить третий изотоп при помощи ядерных реакций. Само собой, название было выбрано заранее, и, по аналогии с протием и дейтерием, он стал называться тритием.
Свойства
Атомная масса трития равняется примерно 3 а.е.м.
Дефект масс и энергия связи трития
Одним из ключевых в физике элементарных частиц является понятие энергии связи атомных ядер. Под энергией связи ядра трития понимают то количество энергии, которое необходимо, чтобы произошло расщепление его ядра на отдельные нуклоны. Поскольку ядра удерживаются так называемым сильным взаимодействием, требуется большое количество энергии, чтобы их расщепить.
Чтобы высчитать энергию связи ядра, необходимо знать массу субатомных частиц. Известно, что масса покоя ядра меньше суммарной массы нуклонов в его составе. Разницу между массами ядра и суммами его нуклонов называют дефектом масс.
Дефект массы трития, как и других ядер, рассчитывается по формуле:
Удельная энергия связи для элемента трития составляет 2 827,2 кэВ на нуклон.
Тритий в природе
Количество этого изотопа в природе является ничтожным. Связано это с его радиоактивностью, то есть нестабильностью ядра.
По подсчетам ученых, в чистом виде трития на Земле содержится едва ли более 1 кг. Поэтому его вырабатывают искусственно, в лабораторных условиях.
Производство трития
В настоящее время получение данного изотопа не представляет трудностей, но является чрезвычайно дорогостоящим процессом. Для изготовления одного килограмма вещества требуются затраты в размере 30 млн долларов.
Для получения водорода с тритием из бериллия и бора их обрабатывают серной кислотой.
В настоящее время элемент производится в основном на территории США, Канады и России.
Радиоактивность
Тритий является радиоактивным. При его распаде выделяется бета-излучение, представляющее собой поток электронов.
При внешнем облучении организма тритий не наносит серьезного вреда. Однако при попадании внутрь с водой, пищей или воздухом он может нанести существенный ущерб здоровью. Дело в том, что являясь изотопом водорода, тритий способен замещать его в химических соединениях. Таким образом, он попадает внутрь живых клеток и встраивается в их структуру. Это сказывается на генетической информации клетки.
Как было сказано, в природе тритий практически не встречается, поэтому едва ли может нанести вред живым организмам. Однако предприятия атомной промышленности становятся источником искусственной выработки этого изотопа. Атомные электростанции выбрасывают тритий в жидком и газообразном состоянии. Причина этого в том, что изотоп практически не фильтруется. В год на АЭС образуется до 4 кг трития. Результатом выбросов становится радиоактивное загрязнение почвы, воздуха и воды. Таким образом, он является потенциальным источником заражения живых организмов. Именно поэтому тритий был занесен в список контролируемых параметров при оценке качества питьевой воды.
Применение
Тритий применяется в качестве индикатора химических реакций.
Наконец, этот изотоп используется для определения возраста объектов, которым не более 100 лет, например, вин.
Расскажите про Тритий, как его добывают и опасен ли он для жизни?
Распадаясь, тритий превращается в гелий, выделяя при этом довольно интенсивное бета-излучение. Правда энергия его бета-частиц относительно невелика, поэтому при нахождении вне организма (внешнее облучение) тритий серьезной угрозы не представляет.
Исследования, посвященные поведения трития в биологических объектах, свидетельствуют о его подчас тысячекратном накоплении в живых организмах и пищевых цепочках.
Эти и некоторые другие специфические особенности позволяют отнести тритий к числу наиболее радиационно-опасных долгоживущих нуклидов, которые способны загрязнять биосферу не только в районе непосредственного размещения источника, но и в региональном и глобальном масштабе. Очевидно, что эти соображения и привели к включению трития в список контролируемых радиологических параметров в новой Директиве ЕС по качеству питьевой воды.
Тритий открыт английскими учеными Эрнестом Резерфордом, Маркусом Олифантом и П. Хартеком в 1934. Используется в биологии и химии как радиоактивная метка, в экспериментах по исследованию свойств нейтрино, в термоядерном оружии как источник нейтронов и одновременно термоядерное горючее, в геологии для датирования природных вод. Промышленный тритий получают облучением лития-6 нейтронами в ядерных реакторах по следующей реакции:
Ядро трития называют тритоном и обозначают t.
[править] Интересные факты
Производство одного килограмма трития обходится в 30 млн. долларов [3].
Используется в источниках света, см Тритиевая подсветка.
Тритий
Тритий называют сверхтяжелым водородом. Он представляет собой один из изотопов водорода, в ядре которого находится один протон и два нейтрона. Этот элемент является радиоактивным, а период его полураспада составляет 12,26 года. В процессе бета-распада тритий трансформируется в гелий-3.
Элемент тритий
Синтез трития
После этого физики и химики из Принстонского университета, общими усилиями в 1935 осуществили электролиз 75 тонн воды. Результатом колоссального труда стало получение небольшой ампулы, в которой содержался остаток обогащенной воды, объемом 0,5 мл. Однако, масс-спектральный анализ не показал новой информации – спектр все также содержал пик, который отвечал массе 5, его приписывали ионам (DT)+. При этом количество содержания трития в природе показало отношение Т:Н
Распад трития
Радиоактивен ли тритий? Даже Резерфорд после того, как получение трития ему не удалось, говорил о возможной его радиоактивности. Все проведенные исследования тоже сводились к тому, что ядро трития крайне нестабильно а, значит, элемент радиоактивен.
Уровень радиоактивности трития удалось вычислить экспериментальным путем и, естественно, из искусственно полученного элемента. На протяжении полугода ученые не заметили спада радиоактивности. Это говорило о том, что период полураспада трития не менее 10 лет.
Распад трития сопряжен с выделением бета-частиц, во время превращения в гелий-3. Энергия трития, излучающаяся в этот момент настолько незначительна, что не может пройти через тоненькую стенку счетчика Гейгера. Таким образом, анализируемый на наличие трития газ нужно пропускать через сам счетчик.
Использование трития
Если ученым удастся создать при участии дейтерия и трития управляемую термоядерную реакцию, то человечество получит неисчерпаемый источник энергии. Однако, задача не из легких. Более 50 лет специалисты из разных стран пытаются создать такой термоядерный реактор, который выделял бы больше энергии, чем потреблял. На сегодняшний день все обнадеженно смотрят на международный термоядерный реактор ИТЭР, разработка которого ведется на юге Франции. Самые умные люди планеты трудятся над созданием новой отрасли энергетики, которая будет использовать энергию слияния ядер трития и дейтерия, а в будущем полностью перейдет на использование одного дейтерия, чьи ядра охотно взаимодействуют между собой.
Тритий
| Точность | Выборочно проверено |
Три́тий (др.-греч. τρίτος «третий») — радиоактивный изотоп водорода. Обозначается символами T или 3 H. Ядро трития состоит из протона и двух нейтронов, из-за чего его называют тритоном. В природе тритий образуется в верхних слоях атмосферы при соударении частиц космического излучения с ядрами атомов, например, азота. В процессе распада тритий превращается в стабильный 3 He с испусканием электрона и антинейтрино (бета-распад), период полураспада — 12,32 года. Доступная энергия распада очень мала (18,59 кэВ).
Тритий открыт английскими учёными Эрнестом Резерфордом, Маркусом Олифантом и Паулем Хартеком в 1934 году. Название для этого изотопа было предложено на случай открытия ещё до него, 15 июня 1933 года, Юри, Мерфи и Брикведде в том же письме редактору научного журнала «The Journal of Chemical Physics», где они предложили названия для двух известных изотопов водорода — протия и дейтерия. Тритий используется в биологии и химии как радиоактивная метка, в экспериментах по исследованию свойств нейтрино, в термоядерном оружии как источник нейтронов и одновременно термоядерное горючее, в геологии для датирования природных вод. Промышленный тритий получают облучением лития-6 нейтронами в ядерных реакторах.
Содержание
Тритий в научной и научно-популярной литературе [ править ]
Водород в «обычной» воде почти нацело состоит из протия. Кроме него во всякой воде есть тяжелый водород ― дейтерий Н2, его чаще обозначают символом D. Дейтерия в воде очень мало. На каждые 6700 атомов протия в среднем приходится только один атом дейтерия. Не следует думать, что это так уж мало. В природе часто малые причины вызывают большие последствия. Кроме протия и дейтерия, существует еще сверхтяжелый водород Н3. Его обычно называют тритием и обозначают символом Т. Тритий радиоактивен, период его полураспада немного больше 12 лет. Он непрерывно образуется в стратосфере под действием космического излучения. Количество трития на нашей Земле исчезающе мало ― меньше одного килограмма на всем земном шаре; но, несмотря на это, его можно обнаружить в любой капле воды. Недавно ученые заподозрили, что возможно существование четвертого изотопа Н4 и даже пятого Н5. Они тоже должны быть радиоактивны. [2]
Первый свидетель начала круговорота воды (если здесь можно говорить о начале) ― тритий, который образуется в верхних слоях атмосферы под действием космического излучения. Таким образом, в самом начале цикла вода приобретает радиоактивную метку. Концентрация трития в атмосфере более или менее постоянна. (В начале пятидесятых годов, после первых термоядерных взрывов, количество тяжелого водорода в воздухе увеличилось почти в сто раз и остается до сих пор на этом уровне.) Поэтому гидрогеологам довольно точно известно содержание радиоактивного элемента в осадках, выпавших сегодня, год или двадцать лет назад. А концентрацию трития в подземной воде определяют радиохимическим анализом. Если в воде тяжелого водорода вдвое меньше, чем в атмосфере, исследуемым артезианским водам 12,5 лет (таков период полураспада трития). Если концентрация метки упала в четыре раза, воде 25 лет. Определение возраста воды по тритию ― довольно сложный процесс. Чтобы выполнить анализ с десятипроцентной точностью, нужно обогатить пробу, очистить ее от мешающих анализу посторонних примесей. Для этого воду сначала подвергают электролизу. Под действием постоянного электрического тока на катоде прежде всего выделяется «легкий» водород, который восстанавливается значительно легче трития. После обогащения концентрация радиоактивного изотопа в пробе увеличивается в несколько сот раз. Обогащенную и очищенную вакуумной дистилляцией пробу испаряют, а пар направляют в вакуумную камеру, где измеряется бета-активность трития либо по степени ионизации остатка воздуха, либо по сцинтилляционным вспышкам специального покрытия, нанесенного на стенки ― экраны. Обогащенную и очищенную вакуумной дистилляцией пробу испаряют, а пар направляют в вакуумную камеру, где измеряется бета-активность трития либо по степени ионизации остатка воздуха, либо по сцинтилляционным вспышкам специального покрытия, нанесенного на стенки ― экраны. Тритиевый метод применим только для молодой воды. После длительной «выдержки» концентрация трития резко падает и не поддается точному аналитическому определению. Поэтому возраст воды старше сорока-пятидесяти лет приходится определять другими способами. Зато для вина тритиевый метод почти универсален: пятидесятилетнее вино считается старым, а столетнее ― очень большая редкость. [3]
Ядерные реакции начнутся тогда, когда ядра получат достаточно большую энергию, чтобы преодолеть кулоновский барьер. Чем меньше ядро, тем ниже электрический барьер, тем легче его преодолеть. Но даже для легких ядер ― таких, как дейтерий, нужная энергия достигается при температуре в десятки и сотни миллионов градусов. При термоядерных реакциях выделяется энергия в миллион раз большая, чем при химических реакциях. а) Топливо для термоядерной топки ― это газ: дейтерий или (что не очень желательно) смесь дейтерия и трития (сверхтяжелого водорода). В этом топливе не должно быть примесей других газов (в том числе и кислорода), так как их присутствие даже в малом количестве быстро охлаждает дейтерий. б) Если в роли топлива используется только дейтерий, то температура топлива должна быть выше 300 миллионов градусов. У смеси дейтерия и трития температура может быть раз в шесть ниже. Напомним, что высокая температура нужна, чтобы преодолеть кулоновский барьер. [4]