Radiokémia

A radiokémia a radioaktív sugárzások kémiai anyagokkal kiváltott reakcióit vizsgálja. A radioaktív sugárzásnak három fajtája ismert: alfa-sugárzás, béta-sugárzás és gamma-sugárzás, melyek kölcsönhatási keresztmetszete és ionizációs képessége eltérő.

A radiokémia története évszámokban

1896. február 24. Becquerel kísérlete uránsókkal (a fotolemezeken sötét nyomokat hagytak). Megállapította, hogy a radioaktív sugárzás az atommagban keletkezik.
1898 Pierre Curie és Madame Curie kísérlete uránszurokérccel (az urán U₃O₈ formájában van jelen)
1899 Rutherford megvizsgálja a radioaktív sugárzás hatásait és megállapítja, hogy kétféle sugárzás (alfa és béta) különböztethető meg, melyek elektromos töltésük alapján elválaszthatók és hatótávolságuk is különböző.
1901 Planck kvantumelmélete új megvilágításba helyezte az energiáról alkotott képünket
1903 Rutherford és Soddy: tóriumsók aktivitásának vizsgálatából spontán magátalakulásra következtetett. Felismerték, hogy a radioaktivitás jelensége hő- elektromos, vagy kémiai hatással nem befolyásolható.
1905 Einstein relativitáselméletével megdőlt John Dalton modellje az atomról
1912 Hevesy György kidolgozza a radioizotópos nyomjelzés technikáját
1919 Rutherford – első mesterséges elemátalakítás
1932 Cockraft, Walton – gyorsítók fejlesztése
1932 Chadwick felfedezi a neutront (az atommag egyik fő alkotórészét) bór bombázása során
1932 Anderson felfedezi a pozitront, az elektron ún. antirészecskéjét. Ezzel elkezdődik az izotópok felfedezése és előállítása
1939 Otto Hahn felveti a maghasadás (idegen kifejezéssel: fisszió) lehetőségét.
1942 Fermi először valósít meg önfenntartó láncreakciót, létrehozva ezzel az első atomreaktort.
1945. augusztus 6. Oppenheimer vezetésével elkészítik az első atombombát, amit Hirosimában vetnek be.
1951 tesztelik a Teller Ede vezetésével kifejlesztett H-bombát.
1954 az első energiatermelő atomreaktor
1964 Murray Gell-Mann felfedezi a kvarkokat, amely komoly lépést jelent a nukleonok szerkezetének megismerésében.
1959 az első hazai kutatóreaktor (a KFKIban)
1982 energiatermelés indul Pakson
1986 a Csernobil-katasztrófa

A radiokémia területei

Radiokémiai alkalmazások

A magsugárzások detektálása
- Nukleáris mérőműszerek
- Detektorok
  - Szcintillációs detektorok
  - Gázionizációs detektorok
  - Félvezető detektorok
  - Dózismérő eszközök
Nukleáris anyagok és technológiák
- Atomreaktorok
- Nyomjelzéses módszerek

Izotópeffektusok

Azok a fizikai eltérések, amelyeket egy elem izotópjai okoznak. Az izotópeffektusok a magtömeg, ritkábban a magspinek különbözőségén alapulnak. Ilyen fizikai eltérések:

sűrűség
viszkozitás
törésmutató
fázisegyensúly
spektroszkópiai (színképbeli) eltérések
kinetikai eltérések, reakciósebesség (például a víz elektrolízise során a H₂O sokkal gyorsabban bomlik, mint a természetesen jelenlévő D₂O. Jelenleg is ezt a jelenséget használják fel a nehézvíz ipari méretű előállításához.)
kémiai egyensúlyi eltérések
eltérő sejtbiológiai és fiziológiái hatás (Kiderült például, hogy ha algákat nehézvízbe tesznek, azok rövid idő alatt elpusztulnak. Fokozatos nehézvíz átmenet esetén viszont hozzászoknak az új környezethez.)

Az eltérések a legtöbb esetben az izotópmolekulák , ritkábban az izotópatomok között jelentősek. Például 3 fajta H izotóp létezik, 6 fajta H₂ molekula és 18 H₂O molekula.

Az izotópeffektusok gyakorlati alkalmazásai:

izotópok meghatározása (izotópok eltérítése elektromágneses térben, ami teljes izotópos szétválasztást tesz lehetővé)
természetes izotóparány megváltoztatása
izotópok dúsítása (például ²³⁵U)
spektrumanalízis: az izotópeffektusok tettek lehetővé a deutérium felfedezését a napszínképben

Források

Vértes Attila-Nagy Sándor-Klencsár Zoltán: Handbook of Nuclear Chemistry, Kluwer Academic Publishers, Amsterdam, 2003