Kimika nuklear

Kimika nuklearra erradioaktibitatearekin, prozesuekin eta propietate nuklearrekin zerikusia duen kimikaren adarra da.

Elementu erradioaktiboen kimika da, hala nola, aktinidoak, radioa eta radona, ekipoarekin lotutako kimikarekin batera (erreaktore nuklearrak, esaterako), eta prozesu nuklearrak gauzatzeko diseinatzen dira. Horren barruan sartzen dira gainazalen korrosioa eta portaera baldintza normaletan zein kanpokoetan (azken horren adibide bat istripu nuklear batean gertatzen da). Eremu garrantzitsua da objektuen eta materialen portaera, hondakin nuklearren biltegi batean edo hondakinak ezabatzeko gune batean jarri ondoren.

Animalien, landareen eta beste material batzuen barruan erradiazioa xurgatzearen ondorio diren ondorio kimikoen azterketa barne hartzen du. Erradiazioaren kimikak erradiazioaren biologiaren zati handi bat kontrolatzen du, erradiazioak izaki bizidunengan ondorioak baititu maila molekularrean. Era berean, prozesu sorta jakin baterako iturri erradioaktiboen ekoizpena eta erabilera aztertzen ditu, bai eta aplikazio medikoetarako erradioterapia ere. Horrez gain, giza jardueraren eremu ez-erradioaktiboetan prozesu nuklearrak aztertzea eta erabiltzea ere sartzen da. Adibidez, erresonantzia magnetiko nuklearreko espektroskopia (EMN).

Marie eta Pierre Curie

Historia

1882an X izpiak aurkitu ondoren, zientzialari asko erradiazio ionizatzailean hasi ziren lanean. Henri Becquerel izan zen horietako bat, fosforeszentziaren eta plaka fotografikoen belztearen arteko harremana ikertu zuena. Becquerelek jakin zuenean, kanpoko energia iturririk gabe, uranioak plaka fotografikoa belztu zezaketen izpiak sortzen zituela, erradioaktibitatea aurkitu zen. 1901ean jakinarazi zen erradiazio-dosi altuek kalteak eragin zitzaketela gizakiengan, Henri Becquerelek irrati-lagin bat kargatzen zuen bere poltsikoan eta, ondorioz, oso lokalizatuta zegoen dosi bat jaso zuen, erradiazio bidezko erredura bat. 1902ko apirilaren 20a, Marie Curie eta Pierre Curiek erradio-kloruroko substantzia erradioaktiboa pekblenda mineraletik isolatzea lortu zuten Parisko laborategian. Curiek 1898an aurkitu zuten irratia, Mariek bere jaioterriko Poloniaren omenez Polonio deitu zuen beste elementu batekin batera. 1903an, Fisikako Nobel Saria jaso zuten.

Alfaren gainbehera (2 4He2+)

Alfa, Beta eta Gamma erradiazioak

Betaren gainbehera (-1 0e-)

Substantzia erradioaktiboek igorritako erradiazioak α, β eta γ erradiazio modura sailkatu ziren, beren sarkortasunaren arabera. Gaur egun, badakigu erradiazio horiek nukleo atomikoan sortzen direla.

Alfa (α) partikula

Helio-nukleoak dira, bi neutroiz eta bi protoiz osatuta. α erradiazioak barneratze-ahalmen txikia dute, ez direlako sarkorrak, ez dutelako giza-azala zeharkatzen eta aire-zentimetro gutxi batzuk erradiazioa gerarazten dute. Betaren gainbehera

Beta (β) partikula

Gammaren gainbehera

Elektroi bizkorrak dira, nukleoko neutroien desintegraziotik datozenak, neutroi bakoitzak protoi bat eta elektroi batez osatutak daude. β emisioa indar nuklear sendoa ez den beste indar nuklear ahulari zor zaio. β partikulen abiadura argiarenaren antzekoa da. Haren sartze-ahalmena α erradiazioarena baino handiagoa da, eta aluminio xafla batek geratzen du, gainera giza azala zeharkatzen du.

Gamma (γ) erradiazioa

Erradiazio elektromagnetikoak dira, X izpiek baino maiztasun eta energia handiagoa dutenak. γ erradiazioa maiztasun altuko uhin elektromagnetikoak dira. Oso sarkorrak dira eta gerarazteko berun edo hormigoi xafla oso lodiak behar dira. Gammaren gainbehera

Arlo nagusiak

Erradiokimika material erradioaktiboen kimika da, non elementuen isotopo erradioaktiboak isotopo ez-erradioaktiboen propietate eta erreakzio kimikoak aztertzeko erabiltzen diren (normalean erradiokimikaren barruan erradioaktibitaterik ezak ez-aktibo gisa deskribatutako substantzia bat sortzen du isotopoak egonkorrak diren bitartean).

Erradiazioaren kimika

Erradiazioaren kimika erradiazioak materian dituen ondorio kimikoen azterketa da; hau erradiokimikaren oso desberdina da, ez baita beharrezkoa erradiazioa kimikoki aldatzen ari den materialean erradioaktibitatea agertzea.

Indar nuklearrerako kimika

Erradiokimikak, erradiazio-kimikak eta ingeniaritza kimiko nuklearrak oso paper garrantzitsua jokatzen dute uranioaren eta torioaren aitzindari diren erregaien sintesirako, elementu horien menetatik, erregaiaren fabrikaziotik, hozte-kimikatik, erregaiaren birprozesamendutik, hondakin erradioaktiboen tratamendu eta biltegiratzetik, erreaktorearen eragiketa-prozesuan zehar elementu erradioaktiboen askapenaren monitorizaziotik, biltegiratze geologiko erradioaktibotik hasita.

Erreakzio nuklearren azterketa

Erreakzio nuklearrak nukleo atomiko batzuk bestelako nukleo desberdin bihurtzen direneko prozesuak dira. Nukleo erradioaktiboak oso ezegonkorrak direnez, era espontaneoan sortzen dituzte igorpen erradiaktiboak, erreakzio nuklear desberdinen arabera:

Soddy-ren legea

Helio-nukleoa (α partikula) –bi protoiz eta bi neutroiz eratuta dagoena- nukleo gurasotik irteten da. Horrela, nukleo berriaren zenbaki masikoa lau unitate txikiagoa da eta zenbaki atomikoa bi unitate txikiagoa.

Fajans-en legea

Nukleo gurasoaren neutroi bat desintegratzen, elektroi bat (β partikula), protoi bat eta antineutrinoa bat sortzen dira. Horrela, nukleo berriaren zenbaki masikoa berdina da eta zenbaki atomikoa unitate bat handiagoa bihurtzen da.

γ partikulen igorpena

Nukleo batek γ erradiazioa igortzen duenean energia askatzen du, baina ez dago aldaketarik ez zenbaki atomikoan ezta zenbaki masikoan ere, elementu berbera izaten jarraitzen du.

Lan-arloak

Kimika eta fisika nuklearraren barruan lehenik garatutako metodo batzuk kimikan eta beste zientzia fisikoetan hain zabalki erabilitako zerbait bihurtu dira, non agian ideia hobea izan beharko litzatekeen kimika nuklear normaletik bereiztea.

Zinetika

Erreakzio kimikoen mekanismoak iker daitezke, substratu bati aldaketa isotopiko bat egitean erreakzioaren zinetika nola aldatzen den ikustean. Kimika organikoan metodo estandarra da. Molekula baten barruan hidrogenoaren protoi normalak (protoiak) ordez (deuterioa) jartzea, X-H loturen bibrazio molekularraren maiztasuna txikitzea eragiten duena, eta horrek zero puntu bibrazionaleko energia gutxitzea eragiten du.

Biologia

Gauza bizien barruan, etiketa isotopikoak erabil daitezke organismo baten metabolismoak erreakzioen amaraun konplexuak substantzia bat beste bat nola bihurtzen duen frogatzeko.

Sintesi organiko bidez molekula konplexuak sor daitezke etiketa erradioaktibo batekin, molekularen eremu txiki batera mugatuta. Bizitza laburreko isotopoetarako, metodo sintetiko azkarrak garatu dira isotopo erradioaktiboa molekulari azkar gehitzeko. Adibidez, karbonilazio paladioko erreakzio katalizatua gailu mikrofluidiko batean erabili da maitatuak azkar osatzeko, eta metodo hori erabil daiteke irudi erradioaktiboen agenteak sortzeko positroien igorpen bidezko tomografia-eskaneatze baterako.

Espektroskopia nuklearra

Espektroskopia nuklearra nukleoa erabiltzen duten metodoak dira materiaren tokiko egiturari buruzko informazioa lortzeko. Metodo garrantzitsuak dira Erresonantzia magnetiko nuklearreko espektroskopia (EMN), Mössbauer espektroskopia eta Perturbed korrelazio angeluarra. Metodo hauek eremu hiperfinaren eta nukleoaren arteko elkarrekintza erabiltzen dute. Eremua magnetikoa edo elektrikoa izan daiteke eta atomoaren elektroiek eta bere ingurukoek sortzen dituzte. Horrela, metodo hauek materiaren egitura lokala ikertzen dute, batez ere materia kondentsatuaren fisika eta egoera solidoaren kimika.

Erresonantzia magnetiko nuklearreko espektroskopia (EMN)

EMN espektroskopiak nukleoen biraketa sarea erabiltzen du energia xurgatzeko gai batean molekulak identifikatzeko. Hau tresna espektroskopiko estandar bihurtu da kimika sintetikoaren barruan. EMNaren erabilera nagusietako bat molekula organiko baten barruko lotura-konektibitatea zehaztea da.

EMN irudigintzak nukleoen biraketa sarea ere erabiltzen du irudiak egiteko. Medikuntzan diagnostikatzeko oso erabilia da, eta pertsona baten barruko irudi zehatzak eskain ditzake, erradiaziorik eragin gabe.

Erreferentziak

https://rinconeducativo.org/es/efemerides/20-de-abril-de-1902-los-curie-aislan-el-radio/

B. R. Martin (2006). Nuclear and Particle Physics. John Wiley & Sons, Ltd. ISBN 978-0-470-01999-3.

Henri Becquerel (1896). "Sur les radiations émises par phosphorescence". Comptes Rendus. 122: 420–421.

Thomson, Joseph John (1897). "Cathode Rays". Proceedings of the Royal Institution of Great Britain. XV: 419–432.

https://drive.google.com/file/d/1dGr0bbCrnR8Fq-A04McEvnDV2e1LlxoC/view

Peter Atkins and Julio de Paula, Atkins' Physical Chemistry, 8th edn (W.H. Freeman 2006), p.816-8

Miller PW et al. (2006) Chemical Communications 546-548

Chemistry, Royal Society of (22 May 2015). "Chemical Communications". www.rsc.org.

Kanpo estekak

• Datuak: Q243545