Настоящая книга „Использование радиоактивности при химических исследованиях", перевод которой предлагается вниманию советского читателя, является справочным пособием для химиков, интересующихся вопросами использования метода радиоактивных индикаторов, а также других методов исследования, основанных на применении радиоактивных элементов. Отдельные главы книги написаны разными авторами, являющимися специалистами по соответствующим вопросам. Американское издание книги вышло в 1951 г. под общей редакцией А. Валя и Н. Боннера.
Книга рассчитана на химиков-исследователей, знакомых с основами радиохимии. Авторы глав использовали материалы, опубликованные до начала 1950 года. Книга состоит из двух частей. В первой части даны обзоры по основным проблемам применения радиоактивности в химии и рассмотрено большое число примеров, взятых из оригинальных работ. Во второй части в форме таблиц представлены выборочные данные из большого числа исследований по изложенным в книге проблемам с ссылками на литературные источники. Полная библиография дана в конце книги. Разбивка материала по таблицам проведена в соответствии с расположением материала в первой части. Исключением является седьмая глава, материал которой не представлен в виде таблицы, а данные приведены непосредственно в тексте.
В первой части книги рассматриваются следующие проблемы: основные закономерности реакций изотопного обмена в гомогенных и гетерогенных системах, применение метода радиоактивных индикаторов для изучения кинетики химических реакций, структуры молекул, процессов самодиффузии и измерения величины поверхности. Рассмотрены различные методы анализа, основанные на использовании радиоактивности (анализ по естественной радиоактивности, акти-вационный анализ и др.). Значительное место уделено свойствам радиоактивных индикаторов без носителей и их применению. Описаны работы по открытию и изучению свойств новых элементов, при которых использовались радиометрические методы. Рассмотрен значительный круг химических явлений, сопровождающих ядерные реакции и химические процессы, происходящие под действием атомов отдачи (химия „горячих" атомов). Собран материал по эманационным методам.
Во второй части книги кроме таблиц даны приложения, в которых приведены выводы некоторых используемых в сборнике уравнений (уравнение для определения поправки на неполное разделение веществ и обмен во время разделения, уравнение самодиффузии, уравнения для расчета энергии отдачи атомов при ядерных реакциях), изложен принцип Франка-Кондона и приведены краткие сведения о естественных радиоактивных элементах и о свойствах некоторых наиболее общеупотребительных радиоактивных индикаторов.
В целом книга содержит обширный материал по многим вопросам радиохимии, который представляет большой интерес для химиков-исследователей.
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Отредакции........................•....... 3
Условные обозначения............................. 5
ЧАСТЬ I
Введение.................................... 7
Глава I. Реакция изотопного обмена..................... 11
1. Законы обмена в гомогенных устойчивых системах............ 12
а) Экпоненциальный закон обмена для простых реакций........ 12
б) Законы обмена для некоторых сложных реакций.......... 15
2. Обмен обусловленный разделением, и неполное разделение........ 18
3. Возможные механизмы гомогенных реакций изотопного обмена...... 22
а) Диссоциация............................ 22
б) Электронный переход........................ 23
в) Переход атомов........................... 28
4. Реакции гетерогенного обмена........."............. 34
Глава П. Применение радиоактивности для исследования скорости химических реакций........................... 42
1. Скорость реакций при равновесии.................... . 43
2. Исследование химических реакций с помощью радиоактивных индикаторов 44
3. Проверка обратимости реакций...................... 47
Глава III. Применение радиоактивности в структурной химии....... 50
1. Связь между строением молекул и изотопным обменом.......... 50
2. Равноценность атомов в молекуле.................... 53
а) Исследование равноценности методом синтеза и разложения .... 53
б) Исследование равноценности методом определения скорости изотопного обмена............................ 55
Глава IV. Применение радиоактивности для исследования процессов самодиффузии .............................. 56
1. Самодиффузия в твердых телах ..................... 58
а) Концентрация индикатора как функция времени диффузии...... 59
б) Концентрация меченых атомов как функция диффузионной координаты ............................... 63
2. Самодиффузия в жидкостях....................... 66
3. Процесс самодиффузии в газах...................... 69
4. Роль самодиффузии в гетерогенных реакциях.............. 69
5. Замечания относительно теоретической интерпретации процессов самодиффузии .................................. 70
Глава V. Применение радиоактивности в аналитической химии...... 72
1. Анализ по естественной радиоактивности................. 73
2. Анализ по индуцированной радиоактивности (активационный анализ) ... 77
3. Анализ методом радиоактивных индикаторов............... 80
а) Аналитический метод изотопного разведения............. 80
б) Определение меченых веществ.................... 83
L тр.
Глава VI. Поведение индикаторов, свободных от носителей........ 87
1. Соосаждение............................... 88
а) Соосаждение путем изоморфного замещения............. 89
б) Соосаждение путем адсорбции................... 99
в) Соосаждение при образовании аномальных смешанных кристаллов . . 101
г) Соосаждение путем „внутренней адсорбции"............ 103
2. Осаждение на заранее приготовленных неметаллических твердых фазах . . 104
а) Осаждение на осадках электролитов................ 104
б) Осаждение на древесном угле.................... 112
в) Осаждение на ионообменных смолах................ 112
3. Образование радиоколлоидов....................... 116
а) Обнаружение радиоколлоидов.................... 117
б) Факторы, влияющие на образование радиоколлоидов......... 119
4. Экстракция растворителем.............,.......... 122
5. Испарение................................ 124
а) Испарение с твердых поверхностей................. 124
б) Испарение из раствора....................... 127
6. Окисление и восстановление....................... 129
а) Электролитическое осаждение.................... 132
б) Восстановление металлами ..................... 138
в) Реакции окисления — восстановления в гомогенной среде...... 139
7. Диффузия и электрическая миграция................... 140
8. Определение свойств веществ в макроколичествах на основании данных об
их свойствах, изученных в опытах с индикаторными количествами .... 143
Глава VII. Применение радиоактивности при открытии и изучении новых
элементов............................. 146
1. Устойчивость ядер 'элементов 43 и 61 в связи с вопросом о существовании этих элементов в природе.................... 147
2. Технеций............................... 150
3. Прометий................................ 155
4. Полоний................................ 159
5. Астатин................................ 162
6. Радон................................. 166
7. Франций................................ 168
8. Радий................................. 170
9. Актиний................................ 172
10. Протактиний.............................. 174
И. Нептуний................................ 177
12. Плутоний................................ 181
13. Америций............................... 186
14. Кюрий................................. 188
15. Берклий (элемент 97)........................ 189
16. Калифорний (элемент 98)........................ 190
17. Группа тяжелых переходных элементов (ряд актинидов)......... 191
а) Ранние попытки предсказания новой группы переходных элементов, находящейся в конце периодической таблицы............ 191
б) Гипотеза об актинидах....................... 192
в) Транскалифорниевые элементы (Z>98)............... 197
Глава VIII. Химические процессы, сопровождающие ядерные реакции
(химия „горячих атомов").................... 198
1. Химия атомов, образующихся в результате индуцированных ядерных реакций; продукт реакции представляет собой изотоп элемента мишени .... 199
а) Энергия процессов отдачи после испускания -(-квантов ....... 199
б) Галогенные органические соединения в качестве мишеней; реакции (п, f)........................... 200
в) Неорганические вещества в качестве мишеней; реакции (я, f) .... 209
г) Метод Сциларда — Чалмерса.................... 211
Стр.
2. Химия атомов, образующихся в результате индуцированных ядерных реакций, продукты которых не являются изотопами вещества мишени . . 213
а) Энергия отдачи при захвате и испускании тяжелых частиц..... 213
б) Экспериментальные данные; реакции (п, р)............. 214
3. Химия атомов, образующихся при изомерных переходах......... 217
а) Энергия возбуждения в результате изомерных переходов...... 217
б) Экспериментальные данные об изомерных переходах........ 218
4. Химия атомов, образующихся при а-распаде............... 222
5. Химия атомов, образующихся при р-распаде............... 223
6. Радиационная химия........................... 226
Глава IX. Эманационные методы....................... 231
1. Теория процесса эманирования ...................... 231
а) Эманирующая способность отдельной частицы............ 232
б) Эманирующая способность агрегатов частиц............. 235
2. Экспериментальное определение эманирующей способности........ 237
а) Приготовление эманирующих источников.............. 238
б) Измерение эманирующей способности................ 241
3. Применения результатов определения эманирующей способности..... 243
а) Старение осадков.......................... 243
б) Изменения кристаллической структуры и реакции разложения .... 243
в) Реакции между твердыми веществами................ 246
г) Определение величины поверхности; разделение величины эманирующей способности на составляющие Е0 и ED........ 247
4. Определение удельного веса пористых веществ.............. 252
Глава X. Применение радиоактивности для определения величины поверхности ................................ 254
1. Метод поверхностного обмена...................... 254
2. Эманационный метод.......................... 258
3. Сравнение результатов, полученных различными методами........ 260
ЧАСТЬ II
Введение.................................... 261
Таблица IA. Реакции изотопного обмена в гомогенной среде .......... 263
Таблица 1Б. Реакции изотопного обмена в гетерогенной среде.......• . . 298
Таблица ПА. Применение метода радиоактивных индикаторов в химической кинетике ................................... 318
Таблица IIIA. Равноценность атомов в молекуле............... 325
Таблица 1VA. Коэффициенты самодиффузии................... 328
Таблица VA. Анализ с применением естественных радиоактивных элементов . . . 334
Таблица VB. Анализ по индуцированной радиоактивности (активационный
анализ).................................. 337
Таблица VB. Аналитические исследования с применением метода радиоактивных
индикаторов............................... 340
Таблица VIA. Распределение индикаторов, свободных от носителей, при процессах
дробного осаждения........................... 351
Таблица VIB. Соосаждение, осаждение и образование радиоколлоидов индикаторов,
свободных от носителей......................... 364
Таблица V1B. Распределение индикаторов, свободных от носителей, между несмешивающимися растворителями....................... 405
Таблица VIF. Летучесть радиоактивных индикаторов, свободных от носителей . 411
Таблица У1Д. Химические реакции окисления и восстановления радиоактивных
индикаторов, свободных от носителей................... 424
Таблица VIE. Электрохимическое окисление и восстановление радиоактивных
индикаторов, свободных от носителей.................. 436
Таблица VIIIA. Химия горячих атомов — индуцированные ядерные реакции . . 443
Таблица УШБ. Химия горячих атомов — процессы самопроизвольного распада . . 458
Таблица IXA. Эманационная способность твердых веществ............ 468
Таблица ХА. Определение величин поверхностей................ 488
Приложение I. Поправка на неполноту разделения реагирующих веществ и обмен,
происходящий во время разделения.................... 491
Приложение II. Уравнения самодиффузии..................... 494
Приложение III. Энергия отдачи атомов, образующихся при ядерных реакциях . 497
Приложение IV. Принцип Франка — Кондона.................. 500
Приложение V. Естественные радиоактивные элементы............. 501
Приложение VI. Свойства некоторых радиоактивных индикаторов....... 505
Литература................................ 520
Предметный указатель......•................. 547
Цена: 600руб.
