§ 2. Краткий очерк истории развития радиохимии

Возникновение радиохимии как науки связано с открытием первых естественных радиоактивных элементов и изучением их свойств. Выдающиеся исследования Марии и Пьера Кюри заложили основы новой области знаний, возникшей на границе физики и химии. По мере изучения явлений радиоактивности и свойств радиоактивных веществ отчетливо начали вырисовываться и обособляться два тесно взаимодействующих направления исследований в этой области. Одно из них - чисто физическое - изучало природу и свойства радиоактивности, законы радиоактивных превращений и т. д. Развитие этого направления привело к возникновению ядерной физики.

Другое направление первоначально ставило своей основной задачей исследование химической природы радиоактивных веществ и продуктов их превращений. Развитие этого направления привело к созданию радиохимии.

В истории развития радиохимии отчетливо прослеживаются два периода: ранний (1898—1933) и современный (по настоящее время). Каждый период характеризуют качественно различные объекты изучения, процессы, лежащие в основе получения этих объектов, а также круг явлений и проблем, на которых в тот момент концетрировалось основное внимание исследователей.

Все достижения раннего периода связаны с открытием и изучением естественной радиоактивности, естественных радиоактивных элементов и радиоактивных нуклидов. Объекты изучения радиохимии в этот период — продукты космологического синтеза (родоначальники радиоактивных рядов) и продукты их самопроизвольного распада.

Ранний период развития радиохимии включает два этапа.

Первый этап (1898—1913) характеризуется возникновением и становлением радиохимии как науки, открытием собственных объектов изучения— естественных радиоактивных элементов и естественных радиоактивных нуклидов. Важнейшими событиями этого этапа являются:

1) открытие первых естественных радиоактивных элементов — радия и полония (М. и П.Кюри, 1898); установление природы явления радиоактивности и основных законов радиоактивного распада (М. и ПКюри, Ф.Содди, Э.Резерфорд, 1900—1903);

2) установление закономерностей изменения химической природы элементов в результате радиоактивного распада; формулировка закона сдвига (Ф.Содди, К.Фаянс, 1909 -1912); открытие и изучение явления изотопии (Ф.Содди, А.Флэк, 1911—1913);

3) размещение радиоактивных элементов в периодической системе (Ф.Содди, К.Фаянс); формирование представлений о естественных радиоактивных рядах.

Второй этап (1913 - 1934) характеризуется сосредоточением внимания на проблеме специфики поведения ничтожно малых количеств радиоактивных элементов при различных физико-химических процессах и особенно при образовании в растворах твердых фаз. Важнейшими событиями этого этапа явились:

1) формулировка правил, определяющих поведение ничтожно малых количеств радиоактивных элементов (радиоактивных нуклидов) при выделении твердых фаз (носителей) из растворов, содержащих эти элементы (К. Фаянс, ПБэр, Ф.Панет, Д.Стремгольм, Т.Сведберг, О.Ган, 1913 -1926);

2) установление количественных закономерностей, управляющих процессами сокристаллизации ничтожно малых количеств радиоактивных нуклидов; закон Хлопина (В. Г.Хлопин, 1924 -1933); разработка термодинамической теории изоморфной сокристаллизации и адсорбции радиоактивных нуклидов (А. ПРатнер, 1933);

3) открытие явления радиоколлоидообразования и исследование электрохимического поведения радиоактивных нуклидов (Ф.Панет, Т.Годлевский; И. Е. Старик, МХайсинский, 1913 -1933);

4) открытие и исследование процессов изотопного обмена (Д.Хевеши, 1920).

Результатом исследований, выполненных на этом этапе развития, явилась разработка методологических основ радиохимии и возникновение ее важнейших разделов (общая радиохимия, химия радиоактивных элементов и прикладная радиохимия).

Современный период развития радиохимии начинается с 1933г. Все достижения этого периода связаны с открытием искусственной радиоактивности, процессов деления тяжелых ядер и получением трансурановых элементов. Эти открытия были сделаны на основе использования радиохимических методов исследования, развитых в первом периоде, и в особенности метода изотопных носителей.

Во втором периоде развития радиохимии имели место следующие важнейшие события:

1) радиохимическая идентификация радиоактивных нуклидов, возникающих при ядерных реакциях, происходящих при облучении альфа-частицами легких элементов (бора, магния, алюминия). Результатом этих исследований явилось открытие искусственной радиоактивности (И. и Ф.Жолио-Кюри, 1934);

2) радиохимическая идентификация радиоактивных нуклидов, образующихся при воздействии нейтронов на ядра стабильных элементов; открытие и изучение химических эффектов, индуцируемых радиационным захватом нейтронов (ЛСциллард, Т.Чалмерс,1934);

3) открытие ядерной изомерии среди искусственных радиоактивных нуклидов* (И. Б. и Б. Б.Курчатовы, Л. Б.Мысовский, Л. НРусинов, 1935); исследование химических последствий при изомерных переходах; изучение химических последствий b-распада атомов в составе молекулярных систем (В. Д.Нефедов, М. АТоропова, Е.Н.Синотова, 1953—1984). Интенсивное развитие метода радиоактивных индикаторов и его применение во всех областях химии;

4) идентификация первого искусственно полученного радиоактивного элемента - технеция (К.Перрье, Э.Сегрэ, 1937). Открытие и радиохимическое изучения Франция (М.Перей, 1939) и астата (ДКорсон, К.Маккензи, Э.Сегрэ, 1940);

5) радиохимическая идентификация радиоактивных нуклидов, возникающих при облучении ядер урана медленными нейтронами. Открытие деления ядер урана (О.Ган, Ф.Штрассман, 1939);

6) синтез и изучение свойств трансурановых элементов (Э.Мак-Миллан, ПАбельсон, Т.Сиборг, 1940); создание актиноидной теории (Г.Сиборг, 1945 - 1949);

7) развитие ядерной химии; интенсивное изучение продуктов реакций деления и глубокого расщепления; создание первых технологических схем производства плутония; возникновение ядерной энергетики (1940 -1954);

8) исследования в области сверхтяжелых элементов; получение и радиохимическое изучение трансактиноидных элементов вплоть до № 107 (Г. Н.Флеров, ИЗвара, Ю. Ц.Оганесян, Г.Сиборг, АГиорсо, 1962 г.).

В итоге исследований, выполненных в этом периоде, получили интенсивное развитие все ранее сложившиеся разделы радиохимии. Кроме того, возникли новые области, такие, как ядерная химия и химия процессов, индуцированных ядерными превращениями. Этот период характеризуется практической реализацией наиболее важных достижений радиохимии.

Основной вклад в становление радиохимии как науки внесли ученые франции (школа М. и П.Кюри), Англии (школа Э.Резерфорда - Ф.Содди), Германии (школа О.Гана), Советского Союза (школа В. Г.Хлопина), Италии (школа Э.Ферми) и Соединенных Штатов (школаГ.Сиборга).

Развитие радиохимии в Советском Союзе обязано многим выдающимся ученым-радиохимикам. В создании основ этой науки исключительно важная роль принадлежит исследованиям В.И.Вернадского, В.Г.Хлопина, В.И.Спицина, Б.А.Никитина, А.Е.Полесицкого, АПРатнера, И.Е. Старика, В.ИХребенщиковой, М. С.Меркуловой, С.З.Рогинского и др.

Развитие химии естественных и особенно искусственных радиоактивных элементов связано с именами Г.Н. Флерова, Викт.И.Спицына, А. Д.Гельман, Н.Н.Крота, В.М.Вдовенко, Д.М.Зива, В.АХалкина и др.

Исследования в области ядерной технологии и радиоаналитической химии тесно связаны с именами АП.Виноградова, Б. П. Никольского, Б.В.Курчатова, Ю.М. Толмач ев а, Н.Е.Брежневой, В.П.Шведова, И. П. Ал и мари на, В. А. Легасова, Б. Ф. Мясоедов а, З.В.Ершовой, АК. Лаврухиной и др.

Наиболее важные исследования в области химических последствий ядерных превращений принадлежат АН Несмеянову, В.ИГольданскому, АНМурину, В.Д.Нефедову и др.