Sejarah Kimia Nuklir, Bidang Studi, Area, Aplikasi

Itu Kimia Nuklir Ini adalah studi tentang perubahan materi dan produk sifatnya dari fenomena yang terjadi di inti atom mereka; Tidak mempelajari cara dalam bagaimana elektron atau hubungan mereka dengan atom lain dari unsur yang sama atau berbeda berinteraksi.

Cabang kimia ini kemudian berfokus pada inti dan energi yang dilepaskan ketika mereka menambah atau kehilangan beberapa partikel mereka; yang disebut nukleon, dan untuk tujuan kimia pada dasarnya mereka terdiri dari proton dan neutron.

Clover radioaktif. Sumber: Pixabay.

Banyak reaksi nuklir terdiri dari perubahan dalam jumlah proton dan/atau neutron, yang menghasilkan transformasi satu elemen menjadi lain; Impian kuno para alkemis, yang mencoba mengubah logam timbal menjadi emas menjadi emas.

Di atas mungkin adalah karakteristik paling mengejutkan dari reaksi nuklir. Namun, transformasi seperti itu melepaskan energi dalam jumlah besar, selain mempercepat partikel yang berhasil menembus dan menghancurkan materi di sekitarnya (seperti DNA sel kita) tergantung pada energi yang terkait.

Yaitu, dalam reaksi nuklir berbagai jenis radiasi dilepaskan, dan ketika atom atau isotop melepaskan radiasi, dikatakan bahwa itu adalah radioaktif (radionucleids). Beberapa radiasi bisa tidak berbahaya, dan bahkan jinak, digunakan untuk memerangi sel kanker atau mempelajari efek farmakologis dari obat -obatan tertentu dengan penandaan radioaktif.

Radiasi lainnya, bagaimanapun, adalah destruktif dan fana terhadap kontak minimum. Sayangnya, beberapa bencana terburuk dalam sejarah membawa simbol radioaktivitas (canggih radioaktif, gambar superior).

Dari senjata nuklir, hingga episode Chernobyl dan kemalangan limbah radioaktif dan pengaruhnya terhadap fauna, ada banyak bencana yang dipicu oleh energi nuklir. Tapi, di sisi lain, energi nuklir akan menjamin independensi sumber energi lainnya dan masalah polusi yang mereka bawa.

Itu akan menjadi (mungkin) energi bersih, mampu memberi makan kota -kota untuk selamanya, dan teknologi akan melebihi batas duniawinya.

Untuk mencapai semua yang ada pada program manusia (dan planet) sekecil apa pun yang diperlukan, ilmiah, teknologi, ekologis, dan program politik diperlukan untuk "menjinakkan" dan meniru energi nuklir dengan aman dan bermanfaat bagi kemanusiaan dan pertumbuhannya dan pertumbuhannya energiknya.

[TOC]

Sejarah Kimia Nuklir

Albores

Meninggalkan para alkemis dan batu filsuf mereka di masa lalu (meskipun upaya mereka telah membayar kepentingan vital untuk pemahaman kimia), kimia nuklir lahir ketika apa yang diketahui oleh radioaktivitas terdeteksi untuk pertama kalinya.

Semuanya dimulai dalam penemuan X -rays untuk Wilhelm Conrad Röntgen (1895), di Universitas Wurzburg. Dia mempelajari sinar katoda ketika dia memperhatikan bahwa mereka berasal dari fluoresensi aneh, bahkan dengan peralatan, mampu mentransfer kertas hitam buram yang menutupi tabung di mana percobaan dikembangkan.

Henri Becquerel, termotivasi oleh penemuan X -rays, merancang eksperimen mereka sendiri untuk mempelajarinya dari garam fluoresen, yang menjadi pelat fotografi yang gelap, dilindungi oleh kertas hitam, ketika mereka bersemangat dengan sinar matahari sinar matahari.

Secara tidak sengaja ditemukan (karena waktu di Paris berawan pada saat itu), bahwa garam uranium menggelapkan pelat fotografi, terlepas dari sumber cahaya yang akan mempengaruhi mereka. Dia menyimpulkan bahwa dia telah menemukan jenis radiasi baru: radioaktivitas.

Pekerjaan Curie Husbands

Karya Becquerel berfungsi sebagai sumber inspirasi bagi Marie Curie dan Pierre Curie untuk mempelajari fenomena radioaktivitas (istilah yang diciptakan oleh Marie Curie).

Dapat melayani Anda: senyawa organik

Dengan demikian, mereka mencari mineral lain (selain dari uranium) yang juga akan menghadirkan properti itu, menemukan bahwa bijih Pechblenda bahkan lebih radioaktif, dan karena itu, ia harus memiliki zat radioaktif lainnya. Sebagai? Dengan membandingkan arus listrik yang dihasilkan oleh ionisasi molekul gas di sekitar sampel.

Dari Pechblenda mineral diekstraksi, setelah bertahun -tahun karya -karya yang sulit dari ekstraksi dan pengukuran radiometrik, radio elemen radioaktif (100 mg sampel 2000 kg) dan polonio. Curie juga menentukan radioaktivitas elemen torio.

Sayangnya, pada saat itu efek berbahaya dari radiasi seperti itu mulai ditemukan.

Pengukuran radioaktivitas difasilitasi dengan pengembangan akuntan Geiger (memiliki Hans Geiger sebagai coinventor artefak).

Fraksinasi nukleus

Ernest Rutherford mengamati bahwa setiap radioisotop memiliki waktu pembusukannya sendiri, terlepas dari suhu, dan bervariasi dengan konsentrasi dan karakteristik inti.

Ini juga menunjukkan bahwa penurunan radioaktif ini mematuhi kinetika orde pertama, yang setengah waktu hidupnya (T_1/2), mereka masih sangat berguna. Dengan demikian, setiap zat memancarkan radioaktivitas memiliki berbeda T_1/2, yang berosilasi dari detik, hari, hingga jutaan tahun.

Selain semua hal di atas, model atom yang diusulkan mengikuti hasil percobaannya yang memancar dengan partikel alfa (inti helium) lembaran emas yang sangat tipis. Bekerja lagi dengan partikel Alfas, ia mencapai transmutasi atom nitrogen ke atom oksigen; yaitu, dia berhasil mengubah satu elemen menjadi lain.

Dengan melakukan hal itu, ditunjukkan sekaligus bahwa atom itu tidak dapat dibagi, dan bahkan lebih sedikit ketika dibombardir oleh partikel yang dipercepat dan neutron "lambat".

Bidang studi

Praktik dan teori

Mereka yang memutuskan untuk menyerah untuk menjadi bagian dari spesialis kimia nuklir dapat memilih beberapa bidang studi atau penelitian, serta bidang kerja yang berbeda. Seperti banyak cabang sains, mereka dapat mengabdikan diri untuk berlatih, atau teori (atau keduanya pada saat yang sama) di bidang yang sesuai.

Contoh sinematografi dapat dilihat di film -film superhero, di mana para ilmuwan mendapatkan seseorang untuk memperoleh kekuatan super (seperti Hulk, Fantastic Four, Spiderman, dan Dr. Manhattan).

Dalam kehidupan nyata (setidaknya dangkal), bahan kimia nuklir sebaliknya untuk merancang bahan baru yang mampu menolak resistensi nuklir yang sangat besar.

Bahan -bahan ini, seperti instrumentasi, harus tidak bisa dihancurkan dan cukup khusus untuk mengisolasi emisi radiasi dan suhu besar yang dilepaskan saat memulai reaksi nuklir; Terutama, fusi nuklir.

Dalam teori, mereka dapat merancang simulasi untuk pertama -tama memperkirakan kelayakan proyek tertentu dan bagaimana memperbaikinya dengan biaya yang lebih rendah dan dampak negatif; atau model matematika yang memungkinkan untuk mengungkap misteri nukleus yang tertunda.

Mereka juga belajar dan berpose.

Pekerjaan khas

Di bawah ini adalah daftar singkat karya -karya khas yang dapat dilaksanakan oleh ahli kimia nuklir:

-Mereka mengarahkan penelitian di laboratorium pemerintah, industri atau akademik.

-Mereka memproses ratusan data melalui paket statistik dan analisis multivariat.

-Mengajar di universitas.

-Mereka mengembangkan sumber radioaktivitas yang aman untuk berbagai aplikasi di mana mereka melibatkan masyarakat umum, atau untuk digunakan dalam perangkat aerospace.

-Teknik dan perangkat desain yang mendeteksi dan memantau radioaktivitas di lingkungan.

-Mereka menjamin bahwa di laboratorium kondisi optimal dalam manipulasi bahan radioaktif; yang datang untuk memanipulasi bahkan menggunakan lengan robot.

Dapat melayani Anda: Referensi Elektroda: Karakteristik, Fungsi, Contoh

-Sebagai teknisi, mereka mempertahankan dosimeter dan mengumpulkan sampel radioaktif.

Area

Bagian sebelumnya dijelaskan secara umum apa saja tugas seorang ahli kimia nuklir di tempat kerjanya. Sekarang, itu ditentukan sedikit lebih banyak tentang berbagai bidang di mana penggunaan atau studi reaksi nuklir hadir.

Radiekimia

Di radio proses radiasi itu sendiri dipelajari. Ini berarti bahwa ia mempertimbangkan semua radioisotop secara mendalam, serta waktu peluruhannya, radiasi yang dilepaskan (alpha, beta atau gamma), perilaku mereka di lingkungan yang berbeda, dan kemungkinan aplikasi mereka.

Ini mungkin area kimia nuklir yang paling maju saat ini mengenai yang lain. Dia telah bertugas menggunakan radioisotop dan dosis radiasi sedang dan ramah.

Energi nuklir

Di daerah ini, bahan kimia nuklir, bersama dengan para peneliti dari spesialisasi lain, studi dan desain metode yang aman dan dapat dikendalikan untuk mengambil keuntungan dari produk energi nuklir dari fisi inti; yaitu fraksinasi.

Ini juga bermaksud melakukan hal yang sama dengan reaksi fusi nuklir, seperti mereka yang ingin menjinakkan bintang -bintang kecil yang berkontribusi energi mereka; Dengan hambatan bahwa kondisinya luar biasa dan tidak ada bahan fisik yang mampu menahannya (bayangkan mengunci matahari dalam kandang yang tidak ditemukan oleh panas yang intens).

Energi nuklir dapat digunakan untuk tujuan menguntungkan, atau untuk tujuan perang, dalam pengembangan lebih banyak persenjataan.

Penyimpanan dan limbah

Masalah yang diwakili oleh limbah nuklir sangat serius dan mengancam. Karena alasan inilah di bidang ini mereka didedikasikan untuk merancang strategi untuk "memenjarakan mereka" sedemikian rupa sehingga radiasi yang mereka emit tidak transparan cangkang penahanan mereka; Coraza, yang harus dapat menahan gempa bumi, banjir, tekanan tinggi dan suhu, dll.

Radioaktivitas buatan

Semua elemen lalu lintas bersifat radioaktif. Mereka telah disintesis oleh teknik yang berbeda, termasuk: pemboman inti dengan neutron atau partikel dipercepat lainnya.

Untuk melakukan ini, akselerator linier atau siklotron (yang berbentuk seperti d) telah dibuat. Di dalamnya, partikel berakselerasi dengan kecepatan dekat dengan cahaya (300.000 km/s), dan kemudian bertabrakan dengan target.

Dengan demikian, beberapa elemen buatan, radioaktif lahir, dan bahwa kelimpahan mereka di Bumi tidak berlaku (meskipun mereka mungkin secara alami ada di daerah Cosmos).

Dalam beberapa akselerator kekuatan tabrakan sedemikian rupa sehingga disintegrasi materi terjadi. Menganalisis fragmen, yang nyaris tidak dapat terdeteksi selama hidup mereka, dimungkinkan untuk mengetahui lebih banyak di departemen ringkasan partikel atom.

Aplikasi

Menara pendingin pembangkit listrik tenaga nuklir. Sumber: Pixabay.

Pada gambar atas dua menara pendingin khas pembangkit nuklir ditampilkan, yang pabriknya dapat memberi makan seluruh kota listrik; Misalnya, pabrik Springfield, tempat Homero Simpson bekerja, dan dari mana Mr. Burns memiliki.

Kemudian, pembangkit listrik tenaga nuklir menggunakan energi yang dilepaskan dari reaktor nuklir untuk memasok kebutuhan energi. Ini adalah aplikasi kimia nuklir yang ideal dan menjanjikan:.

Sepanjang artikel, sebutkan, dengan cara implisit, dari banyak aplikasi kimia nuklir telah dibuat. Aplikasi lain tidak begitu jelas, tetapi hadir dalam kehidupan sehari -hari, adalah sebagai berikut di bawah ini.

Obat

Teknik untuk mensterilkan bahan bedah adalah untuk menyinari radiasi gamma. Ini benar -benar menghancurkan mikroorganisme yang dapat menampung. Prosesnya dingin, sehingga bahan biologis tertentu, peka terhadap suhu tinggi, juga dapat mengalami dosis radiasi ini.

Dapat melayani Anda: alkana bercabang

Efek farmakologis, distribusi dan eliminasi obat baru dievaluasi dengan menggunakan radioisotop. Dengan detektor radiasi yang dikeluarkan, Anda dapat memiliki gambar nyata distribusi obat di dalam tubuh.

Gambar ini memungkinkan untuk menentukan berapa lama obat bekerja pada jaringan tertentu; Jika gagal menyerap dengan benar, atau jika tetap di dalam waktu yang tepat.

Konservasi makanan

Demikian pula, makanan yang disimpan dapat dipancarkan dengan dosis radiasi gamma sedang. Ini bertanggung jawab untuk menghilangkan dan menghancurkan bakteri, menjaga makanan yang bisa dimakan lebih lama.

Misalnya, paket stroberi dapat disimpan segar bahkan setelah penyimpanan lima belas hari melalui teknik ini. Radiasi sangat lemah sehingga permukaan stroberi tidak menembus; Dan karena itu, mereka tidak terkontaminasi, juga tidak menjadi "stroberi radioaktif".

Pendeteksi asap

Di dalam detektor asap hanya ada beberapa miligram Amerika (²⁴¹SAYA). Logam radioaktif ini untuk jumlah ini menunjukkan radiasi yang tidak berbahaya bagi orang -orang yang hadir di bawah atap.

Dia ²⁴¹AM memancarkan partikel alpha dan sinar gamma energi rendah, sinar ini mampu melarikan diri dari detektor. Partikel Alfas -ionik mengionisasi molekul oksigen dan nitrogen udara. Di dalam detektor, perbedaan tegangan yang dikumpulkan dan memesan ion, menghasilkan sedikit arus listrik.

Ion berakhir di elektroda yang berbeda. Saat asap memasuki ruang internal detektor, ia menyerap partikel alfa dan ionisasi udara terganggu. Akibatnya, arus listrik berhenti dan alarm diaktifkan.

Eliminasi hama

Di pertanian, radiasi sedang telah digunakan untuk memusnahkan serangga tanaman yang tidak diinginkan. Dengan demikian, penggunaan insektisida yang sangat berpolusi dihindari. Dengan cara ini dampak negatif pada tanah, air tanah dan tanaman itu sendiri berkurang.

Penanggalan

Dengan bantuan radioisotop, usia objek tertentu dapat ditentukan. Dalam Studi Arkeologi ini sangat menarik karena memungkinkan untuk memisahkan sampel dan menempatkannya di waktu yang sesuai. Radioisotope yang digunakan untuk aplikasi ini adalah, par excellence, karbon 14 (¹⁴C). Miliknya T_1/2 Ini adalah 5700 tahun, dan Anda dapat berkencan dengan sampel hingga 50.000 tahun.

Pembusukan ¹⁴C telah digunakan terutama untuk sampel biologis, tulang, fosil, dll. Radioisotop lain, seperti ²⁴⁸U, Anda memiliki file T_1/2 jutaan tahun. Kemudian mengukur konsentrasi ²⁴⁸U Dalam sampel meteorit, sedimen dan mineral, dapat ditentukan jika usia bumi yang sama.

Referensi

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (Edisi ke -8.). Pembelajaran Cengage.
2. Frank Kinard. (2019). Kimia Nuklir. Pulih dari: chemistry explaed.com
3. Kimia Nuklir. (S.F.). Pulih dari: sas.Upenn.Edu
4. Mazur Matt. (2019). Garis waktu untuk sejarah kimia nuklir. Mereka mendahului. Pulih dari: mendahului.com
5. Sarah e. & Nyssa s. (S.F.). Penemuan radioaktivitas. Libretteks Kimia. Pulih dari: chem.Librettexts.org
6. Scottsdale, Brenda. (S.F.). Whatpes of Jobs Do Do Nuclear Chemists Do? Bekerja - Chron.com. Pulih dari: pekerjaan.Chron.com
7. Wikipedia. (2019). Kimia Nuklir. Diperoleh dari: di.Wikipedia.org
8. Masyarakat Kimia Amerika. (2019). Kimia Nuklir. Karier Kimia. Diperoleh dari: ACS.org
9. Alan e. Waltar. (2003). Aplikasi medis, pertanian, dan industri dari teknologi nuklir. Laboratorium Nasional Pasifik Barat Laut.