Хронология древностей.
Американец Либби (1948 г) предложил радиоуглеродный метод хронологической маркировки ископаемых находок органического происхождения (Нобелевская премия 1960г).
В
процессе обмена веществ живые растения
усваивают углекислый газ СО2.
Основная часть углерода в атмосфере
представлена стабильными изотопами
12С
(99%) и 13С
(1%).
Кроме них в составе СО2
имеется небольшая (10-10
%) примесь
радиоактивного углерода 14С,
который возникает в ядерной реакции
под действием космического излучения
из азота
(n,p)14С.
Этот изотоп усваивается живыми организмами
вместе с основным. Травоядные животные
получают его от растений, плотоядные
от травоядных. Поэтому всё, что нас
окружает обладают собственной
радиоактивностью. Т.к. содержание 14С
в атмосфере с течением времени почти
не изменяется (средняя интенсивность
космических лучей мало изменяется со
временем), то и процентное содержание
14С
в живых организмах тоже практически не
изменяется. Каждый грамм «живого»
углерода даёт 15 распадов в минуту.
Идея радиоуглеродного метода заключается в измерении остаточной радиоактивности найденного предмета и сравнении её со стандартным значением. Чем сильнее отличается радиоактивность от стандартной, тем предмет старше. Например, после гибели животного или растения количество 14С в остатках уменьшается из-за радиоактивности и не восполняется. Период полураспада этого изотопа 5736 лет. Следовательно, по прошествии этого времени распадов будет не 15, а приблизительно 7-8. Через 11500 лет – 4 и т.д. Более точно можно определить время гибели живого организма по формуле закона радиоактивного распада:
, где Т – период
полураспада, t – время,
которое прошло со времени гибели
животного.
Для выделения углерода нужно сжечь кусочек образца в замкнутом объёме и обработать образовавшийся СО2 магнием.
СО2 + 2Mg = 2MgO + C.
Затем у выделенного углерода измерить радиоактивность.
Тяжёлая вода
Изотопная
разновидность воды, в которой лёгкий
водород (
)
замещён тяжёлым водородом – дейтерием
(
),
называется тяжёлой водой. Тяжёлая вода
– обязательный спутник обыкновенной
воды. В каждых 10 л морской воды содержится
2 г тяжёлой и 1,5 г в водопроводной.
Наибольшее количество тяжёлой воды
находится в океанах и реках экваториальной
зоны.
Физические и биологические свойства тяжёлой воды отличаются от свойств воды обыкновенной: ρ = 1,11 г/см3; tкип = 101,4 С; tпл. = 3,8 С. В тяжёлой воде не прорастают семена любых растений, в ней гибнут микробы. В малых дозах D2O на живой организм действует угнетающе, в больших - вызывает смерть.
Тяжёлую воду впервые получили англичане Льюис и Макдональд в 1933 г. Первый завод по производству D2O был построен в Норвегии В Веломорке. (В связи с тем, что возникла опасность получения атомной бомбы в Германии 27 февраля 1943 г норвежские патриоты взорвали этот завод и тем самым лишили германский урановый проект замедлителя). При столкновении с протоном в ядре дейтерия нейтрон теряет Еср(n=1) = Е0 ∙1/2; после n соударений он теряет Еср(n) = Е0 ∙(1/2)n. В результате скорость снижается. Такой нейтрон называется тепловым. Он поглощается и вызывает его деление.
В течение нескольких лет учёные Томска и Ленинграда исследовали влияние чистой талой воды (в ней содержится минимальное количество D2O) на жизнедеятельность животных и растений. Они брали две группы кур одинаковой массы и возраста. Одних поили снеговой водой, других – водопроводной. В течение 3,5 месяца куры второй группы снесли 272 яйца, в то время как в первой - 538 яиц, причём более крупных. Когда цыплят поили водопроводной водой, они вели себя спокойно, но стоило налить талой воды, как они начинали пить с жадностью и устраивали из-за неё драку. Аналогичные опыты проводились со свиньями. Поросята, рождённые от свиньи, пившей талую воду, появились на свет массой 1,5 кг (в контрольной группе – 1 кг). Через месяц они набирали 9 кг (в контрольной группе – 5 кг). В Томском ботаническом саду талой водой поливали огурцы и редис. Огурцы увеличили урожайность на 50%. Редис – на 30%.
Эти и подобные опыты дали повод высказать предположение о причинах сезонных перелётах птиц. Возможно, что инстинктивная тяга перелётных птиц гнездиться на севере обусловлена тем, что талая вода способствует выведению здорового жизнестойкого потомства.
УРАН
В 1789 Г Мартин Клапорт (нем. химик) впервые выделил окись урана UO2. В 1841 г Пилего (фр.) получил уран в чистом виде. Уран – металл серебристо-стального цвета, ρ = 19,04 г/см3; tпл. = 1132 С. По виду похож на серебро, по плотности на платину, по химическим свойствам на вольфрам. Природный уран состоит из смеси двух изотопов: 99,28 % - U-238 и 0,72% U-235. Всего у урана 16 изотопов, все они радиоактивны с периодом полураспада от 1,3 мин (U-237) до 7,1∙108 лет (U-235). В среднем в каждом грамме земной коры содержится 3∙10─6 г урана, в каждой тонне гранита – 25 г.
Известно около 200 соединений и минералов урана, среди которых особое место занимает UF6. Это бесцветные кристаллы, которые уже при температуре 56,5 С превращаются в ядовитый газ. Фтористый уран - единственное газообразное соединение урана, позволяющее разделить его изотопы.
U-235 применяется в качестве ядерного горючего в реакторах на медленных нейтронах, а U-238, обогащённый до 15% ураном 235, – в реакторах на быстрых нейтронах.