48. Основные виды ионизирующего излучения.

£-излучение – это поток ядер гелия, движущихся с большой скоростью. Если какой – либо элемент теряет £ частицу, то его ядро одновременно теряет 2 нейтрона и 2 протона и образуется новый элемент с порядковым номером на 2 ед. меньше.

²²⁶₈₈ Ra → ²²²₈₆ Ra + ⁴₂ £ (правило записи реакции радиоактивного распада)

β-излучение – характерно для нестабильных ядер и происходит в результате взаимного превращения нейтронов и протонов.

Β^—излучение- это поток электронов движущихся со скоростью света, при Β^— распаде получается новый хим. элемент с порядковым номером на ед. больше.

¹₀n → ¹₁ p + ⁴₂ e → Β^—

¹₁p → ¹₀ n + ⁰₁ e (позитрон)→ Β⁺

Β⁺-излучение- это поток позитронов(частица с положительным единичным зарядом) движущихся со скоростью света, при Β⁺ распаде получается новый хим. элемент с порядковым номером на ед. меньше.

Β^— : ²³⁴₉₀Th → ²³⁴₉₂ Pa + Β^— ( ⁰ _-1 e)

Β⁺ : ³⁸₁₉K → ³⁸₁₈ Ar + Β⁺ ( ⁰ ₊₁ e)

γ-излучение – это поток электромагнитных волн, подобных рентгеновским, но меньшей длиной волны и большей энергией.

При £ и β распадах ядро переходит в возбужденное состояние, возврат его в нормальное состояние сопровождается сбросом энергии в γ-излучение.

Свойства (γ): - проникающая способность – проникает в материалы до его поглощения.

- ионизирующая способность – способность разрушать хим. связи, молекулы с образованием ионов и радикалов.

49. Реакции радиоактивного распада. Период полураспада. Ядерные реакции.

£-излучение –Если какой – либо элемент теряет £ частицу, то его ядро одновременно теряет 2 нейтрона и 2 протона и образуется новый элемент с порядковым номером на 2 ед. меньше.

²²⁶₈₈ Ra → ²²²₈₆ Ra + ⁴₂ £ (правило записи реакции радиоактивного распада)

β-излучение – характерно для нестабильных ядер и происходит в результате взаимного превращения нейтронов и протонов.

при Β^— распаде получается новый хим. элемент с порядковым номером на ед. больше.

¹₀n → ¹₁ p + ⁴₂ e → Β^—

¹₁p → ¹₀ n + ⁰₁ e (позитрон)→ Β⁺

при Β⁺ распаде получается новый хим. элемент с порядковым номером на ед. меньше.

Β^— : ²³⁴₉₀Th → ²³⁴ ₉₂ Pa + Β^— ( ⁰ _-1 e)

Β⁺ : ³⁸₁₉K → ³⁸ ₁₈ Ar + Β⁺ ( ⁰ ₊₁ e)

Ядерные реакции.

Ядерные реакции – это взаимодействие ядер одних элементов с другими или с ионизирующим излучением в результате чего образуется ядра новых хим. элементов.

1)Реакции ядерного синтеза(термоядерные е реакции) – это реакции слияние ядер легких элементов с образованием ядер более тяжелых элементов.

4 ¹₁H → ¹₁H + 2β⁺( ⁰ ₊₁ e) + 2ν + 26,7 МэВ

2)Ядерные реакции под действием ¹₀n – нейтронов:

а)легкие ядра с ¹₀n

¹⁰₅B + ¹₀n→ ⁷₃Li + ⁴₂He

б)стабильные изотопы со средними ядрами(по массе)

⁵³₂₇Сo + ¹₀n→ ⁵⁴₂₇Co + γ

в)реакция деления ядер тяжелых элементов(цепные реакции)

²³⁵₉₂U + ¹₀n → ¹⁴⁴₅₄Xe + ⁹⁰₃₈Sr

↓ →⁹³₃₆Kr + ¹⁴⁰₅₆Ba + 3¹₀n^}200МэВ(=10¹⁴ - 10¹⁵ кДж⁾за 10^-6 с.

в)реакция деления ядер тяжелых элементов(цепные реакции)

²³⁵₉₂U + ¹₀n → ¹⁴⁴₅₄Xe + ⁹⁰₃₈Sr

↓ →⁹³₃₆Kr + ¹⁴⁰₅₆Ba + 3¹₀n^}200МэВ(=10¹⁴ - 10¹⁵ кДж⁾за 10^-6 с.

50. Современные методы разделения и очистки веществ на примерах очистки воды, воздуха, извлечения и разделения актиноидов. Химические методы, ионообменная сорбция, экстракция.

Химические методы разделения и очистки базируются на превращении исходных гомогенных систем в гетерогенную.

В_о-основное ; В_n- примеси В_о+В_nВ_nфаза1; В_офаза2

D–коэф распределения D(B_n)=C(B_o)ф2/С(Вn)ф1;- коэф. Распределенияв_о/в_n=D(B_o)/D(В_n)

Методы используют различия в константах скорости реакций.

Химические метод:

Основаны главным образом на различном взаимодействии основ. и примесных в-тв со спец. хим. реагентом, в результате чего разделяемые реагенты концентрируются в разных фазах гетероген. сис.

В_о+В_n+RB_oRфаза1;B_nRф2

R- спец.хим.реагент: Н2О,к-та,основание…

Химич.метод характеризуют высокой эффективностью, высокими значениями D,,(ПР,К_н,К_т,К_g)

Наиболее часто используются методы осаждения и растворения.

1)Осаждение. (ж-тв)Метод основан на различной растворимости компонентов раствора. Процесс осаждения зависит от состава водной фазы, pH – среды, температуры, последовательности смешивания растворов. В некоторых случаях процесс осаждения осложняется образованием коллоидных растворов или осаждением примеси с основными элементами.

Требования к реакциям осаждения: Образование стехиометрически определённых соединений. Проведение реакций лишь в тех условиях, когда отсутствует соосаждение и образование коллоидных систем. Лёгкость доведения осадка для обеззараживания промышленных стоков и очистки их от примесей тяжёлых элементов. При значениях pH[4, 7] практически все тяжёлые металлы образуют труднорастворимые гидроксиды.

Осаждение гидроксидов различных металлов. Чем сильнее гидроксид, тем выше pH. При pH>7Отделение металлов за счёт способности образовывать осадки.

Sc от трёхвалентных РЗ эл-тов Sc³⁺(NO₃)₃+ 3KFScF₃+ 3KNO₃ R³⁺(NO₃)₃+ 3KFRF₃+ KNO₃ ScF₃+ 3KFK₃[ScF₆] RF₃+ KF не идёт.

Цементация— выделение металла из растворов их солей более активными металлами Электродный потенциал металла должен быть больше, чем ЭП выделяемого металла.

CdSO₄+ZnCd+ZnSO₄. ПДК(Cd)= 0,001 мг/л ПДК (Zn)= 3 мг/л

Отделение Еu(+3)от РЗЭ (+3)

2EuCl₃+Zn+ 3H₂SO₄2Eu+ZnSO₄+ 6HCl

Очистка воды от Mn(+2)

3MnSO₄ + 2KMnO₄ + 2H₂O  5MnO₂ + K₂SO₄ + 2H₂SO₄.

2)Реакции растворения (тв-ж): Th⁴⁺+ C₂O₄[Th(C₂O₄)₄]^4-(раствор) La⁺³+ C₂O₄^2-La₂(C₂O₄)₃

Физические методы разделения

Кристаллизация, зонная плавка, термодиффузия, ретификация.

Кристаллизация — процесс образования и роста кристалла из раствора, расплава или газа. Происходит с разной скоростью за счёт создания еравновесных условий (перенасыщение или переохлаждение раствора). Отделение Zr и Hf. ногоступенчатая фракционная кристаллизация основана на растворении солей Zr и Hf (у K₂[HfF₄] растворимость в 2–4 раза выше, чем у K₂[ZnF₆].

Зонная плавка — бестигельная кристаллизация. Единственный однофазный метод.

Дистилляция(перегонка). Разделение жидких смесей, основанное на различии состава жидкости и состава равновесного с ней пара.

Физико-химический метод

В основе метода лежат обратимые гетерогенные реакции, сопровождающиеся переносом очищаемого вещества из одной температурной зоны (T₁) в другую (T₂) с более высокой температурой. в результате образования и разложения газообразных промежуточных соединений. Широко применяются газообразные иодиды металлов. Иодидное рафинирование: Me_тв+ (n/2)I₂MeI_n(г).

Основные стадии транспортных реакций: 1) Образование летучего продукта из твёрдого металла и газообразного реагента в низкотемпературной зоне. Zr + 2I₂ZrI₄(г) 2) Транспорт летучего соединения из зоны T₁в зону T₂. 3) Разложение летучего соединения на чистый металл и газообразный реагент, который возвращается в зону T₁: ZrI₄(г)(T₂)Zr(чистый) + I₂.Достоинство метода: возможность глубокой очистки от O₂, N₂, H₂, C₂, т. к. в аналогичных условиях иод не реагирует с оксидам, нитридами, карбидами, гидридами и пр.

Экстракция (извлечение, вытягивание)— процесс извлечения вещества из одной жидкой фазы в другую. Как правило, одна фаза — вода, другая — органическая. В основе метода лежит закон распределения вещества между двумя несмешивающимися жидкостями. ТД константа распределения K = a_a(орг) / a_a(неорг) = с_a(орг) / c_a(орг) = D. В случае, когда коэффициент активности можно заменить концентрацией (растворы электролитов/предельно разбавленные растворы), в системе выполняется предельный закон Бертло-Нернста. Закон: растворённое вещество распределяется между двумя несмешивающимися жидкостями таким образом, что отношение равновесных концентраций вещества A в обеих фазах не зависит от общей концентрации растворённого вещества при условии, что в каждой фазе вещество имеет одну и ту же молекулярную массу. В случае диссоциации (ассоциации) в растворах выражение закона усложняется. В экстракции может происходить процесс комплексообразования. ТБФ (трибутилфосфат) + [UO₂(H₂O)₆]²⁺(NO₃)₂[UO₂²⁺(ТБФ)₂(NO₃)^-₂]^-+ 6H₂O.

Разделение РедкоЗемельных Элементов

Скандий.Отделение от других трёхвалентных элементов основано на том, что Sc способен образовывать комплекс с ионом F^-. ScF₃+ 3KFK₃[ScF₆]^3-(раствор). (La/Y)F₃+KF₃.

Церий. В основе отделения церия от других РЗЭ — способность обладать степенью окисления +4:Ce(OH)₄+HCl(pH1,5)2CeCl₃+Cl₂+ 8H₂O.Ce(OH)₃ + HCl  CeCl₃ + 3H₂O. R(OH)₃ + HCl  (pH = 6,5)  RCl₃ + 3H₂O. Комплексообразование — один из способов отделения: церий, в отличие от других редкоземельных элементов, в степени окисления +3 способен образовывать комплексы с КЧ = 8 (растворы солей: оксолатов и карбонатов): Ce(C₂O₄)₂+ (NH₄)C₂O₄(NH₄)[Ce⁺⁴(C₂O₄)]^4-. Na₂/R₂/Ce₂(C₂O₄)₃+ (NH₄)C₂O₄ .

Европий. Отделение от других РЗЭ связано с его способностью образовывать труднорастворимый сульфат в двухвалентном состоянии: R₂(SO₄)₃— раствор. Eu₂(SO₄)₃+ Zn (восстановитель)(pH < 7)2EuSO₄+ ZnSO₄.Eu(OH)₂+H₂SO₄EuSO₄+ 2H₂O.R₂SO₄растворим.

Торий. От Ce³⁺ и R³⁺ (РЗ):Кислотно-основное: Th(OH)₄+ 4HCl(pH = 3)ThCl₄+ 4H₂O.R(OH)₃ + 3HCl  (pH = 6,5)  RCl₃ + 3H₂O. 2Ce(OH)₃ + 8HCl  (pH = 1)  2CeCl₃ + Cl₂ + H₂O. Комплексообразование (Th⁴⁺ — мощный комплексообразователь): ThCl₄ + (NH₄)₂C₂O₄  (NH₄)₄[Th[C₂O₄)₄] + 4NH₄Cl RCl₃ + 3(NH₄)₂C₂O₄  R₂(C₂O₄)₃ + 3NH₄Cl. От (UO₂)²⁺:На образовании труднорастворимых фторидов: ThCl₄+ 4KFThF₄+ 4KCl UO₂Cl₂+ KFUO₂F₂(раствор) + KCl.На комплексообразовании: ThCl₄+ 4(NH₄)₂C₂O₄(NH₄)₄[Th⁴⁺(C₂O₄)₄]^4-+ 4NH₄Cl. 2RCl₃+ Na₂C₂O₄R₂(C₂O₄)+ NaCl.От U⁺⁶: ThCl₄+ 4KFThF₄+ 4KCl. UO₂Cl₂+ 2KFUO₂F₂(раствор)2KCl.Уран. UO₂SO₄ + 3Na₂CO₃  Na₄[UO₂(CO₃)₃] + Na₂SO₄. Fe₂(SO₄) + 3Na₂CO + 6H₂O  2Fe(OH)₃ + 3H₂CO₃ + 3NaSO₄. 2RCl₃ + 3Na₂CO₃  R₂(CO₃)₃ + 6NaCl.

1.Атом, изотоп, химический элемент, вещество ………………………………………………1 2. Способы выражения состава раствора. Концентрация ……………………………………..1 3. Квантово-механическая модель атома, квантовые числа, типы АО………………………..2 4. Основные принципы заполнения АО.Принцип Паули, правило Хунда. ………………………..2

5. Периодическая система элементов (ПСЭ). …………………………………………………..3 6. Химическая связь: природа, основные виды и свойства. ……………………………………4 7. Валентность, степень окисления атома элемента в химическом соединении. …………….4 8. Ковалентная связь. ……………………………………………………………………………..5 9. Ионная связь и ее свойства. ……………………………………………………………………6 10. Металлическая связь и ее свойства. ………………………………………………………….6 11. Типы химических превращений. …………………………………………………………….7 12. Основные законы термохимии,закон Гесса, закон Лавуазье-Лапласа……………………..7 13. Стандартная энтальпия образования вещества ……………………………………………..8 14. Стандартная энтропия вещества ……………………………………………………….........8 15. Определение направления, Энергия Гиббса и её расчет……………………………………9 16. Обратимые реакции. Химическое равновесие. ЗДМ, Кр……………………………………9 17. Равновесие. Константа диссоциации. Закон Оствальда. Расчет рН ……………………...10 18. Равновесие гидролиза солей. Гидролиз …………………………………………………….11 19. ПР. Расчет растворимости соли и концентрации ………………………………………….11 20. Уравнение скорости простой. Порядок и молекулярность реакции……………………...12 21. Энергия активации. …………………………………………………………………………..12 22. Зависимость скорости реакции от Т.ур-ие Аррениуса, правило Вант-Гоффа)…………..13 23. Катализ. ………………………………………………………………………………………13 24. Комплексные соединения. КЧ………………………………………………………………14 25. Константа нестойкости. Расчет концентрации ,…………………………………………………14

26. Химические свойства комплексных солей………………………………………………….15 27. Растворы. …………………………………………………………………………………….16 28. Коллигативные свойства растворов. Осмос. Закон Вант-Гоффа.,………………………..16 29. Коллигативные свойства . Т кипения и замерзания растворов. Закона Рауля. ………….16 30. Коллоидные растворы. Дисперсные системы, …………………………………………….17 31. Строение мицеллы. Правило Пескова-Фаянса. Адсорбция……………………………….17 32. Методы получения и разрушения коллоидных систем……………………………………17 33. ОВР.степень окисления. …………………………………………………………………….18 34. УравненияОВР. Метод электронного баланса. ……………………………………………18 35. Окислительно-восстановительная двойственность на примере………………………….19 36. Электрохимические процессы.Электродный потенциал………………………………….19 37. Типы электродов .Уравнение Нернста для электродного потенциала. ………………….20 38. Гальванические элементы. ЭДС……………………………………………………………20 39. Обратимые и Необратимые гальван Эл-ты………………………………………………..21 40. Коррозия. ……………………………………………………………………………………..21 41. Методы защиты от коррозии. ……………………………………………………………….22 42. Лантаноиды (4-f элементы). …………………………………………………………………22 43. Свойства соединений церия и европия в разных степенях окисления. …………………..23 44. Актиноиды (5-f элементы). ………………………………………………………………….24 45. Свойства урана и его соединений в разных степенях окисления. ………………………..25 46. Свойства тория и его соединений. ………………………………………………………….26 47. Радиоактивность и радиохимические превращения веществ. ……………………………26 48. Основные виды ионизирующего излучения………………………………………………..27 49. Реакции радиоактивного распада. Период полураспада. Ядерные реакции……………..27 50. Современные методы разделения и очистки веществ……………………………….….………28

32