Какого цвета электрончик? Радиационная химия

Радиационная химия изучает химические процессы, возбуждаемые действием ионизирующих излучений. Исследует влияние ионизирующих излучений на свойства различных материалов; разрабатывает способы их защиты от разрушения и использования ионизирующих излучений в химической технологии для радиационно-химического синтеза органических соединений (сшивка полимеров).

Радиационная химия возникла после открытия Х-лучей В. Рентгеном в 1895 году и радиоактивности А. Ньепсом в 1857−61 гг. (переоткрыта А. Беккерелем в 1896 г.), которые первыми наблюдали радиационные эффекты в фотопластинках.

В последующие годы исследовались радиолиз воды и водных растворов, что обусловлено интересом к биологическим эффектам радиации. Мощный стимул радиационная химия получила в связи с развитием ядерной энергетики и производством ядерного оружия. Надо было изучить радиационную стойкость ядерного топлива, различных конструкционных материалов, химические превращения теплоносителей и замедлителей в ядерных реакторах, а также вещества на всех этапах ядерного топливного цикла.

Сейчас изучена природа промежуточных активных продуктов радиолиза, измерены тысячи констант скоростей реакций в газовой, жидкой и твердой фазах неорганических и органических соединений, накоплены количественные данные о продуктах радиолиза, закономерностях изменений эксплуатационных свойств материалов.

Последовательность процессов в веществе, развивающихся после поглощения энергии излучений, условно принято делить на физическую, физико-химическую и химическую стадии.

Физическая стадия происходит за время 10-16-10-15 с и включает процессы поглощения, перераспределения и рассеяния энергии. В результате ионизации и возбуждения молекул образуются ионы (М+), возбужденные ионы (М+*), электроны, возбужденные состояния молекул (М*), сверхвозбужденные состояния молекул (М**) с энергией, превышающей первый потенциал ионизации молекул, а также плазмоны — коллективное сверхвозбужденное состояние ансамбля молекул. Общий радиационный выход первичных заряженных и возбужденных частиц составляет 7−10 частиц/100 эВ.

На физико-химической стадии за время 10-13-10-7 с протекают реакции образовавшихся частиц, процессы передачи энергии и молекулярная система переходит в состояние теплового равновесия.

На химической стадии в шпорах и коротких треках протекают реакции образовавшихся ионов, электронов, свободных радикалов друг с другом и с молекулами среды. В жидкой фазе за время порядка 10-7 с происходит выравнивание концентраций продуктов радиолиза по объему.

Одним из продуктов радиационного воздействия на жидкость является сольватированный электрон — электрон, захваченный средой в результате поляризации окружающих его молекул (гидратированный — в воде). Голубой цвет воды в солнечный день обусловлен именно наличием гидратированных электронов со временем жизни 10-5 с.

Работает отдел радиационной химии в Институте физической химии РАН (Москва). Можно почитать: Пикаев А. К. Современная радиационная химия: Основные положения: Экспериментальная техника и методы. М.: Наука, 1985; Пикаев А. К. Современная радиационная химия: Радиолиз газов и жидкостей. М.: Наука, 1986.