6.3.1 Выходы продуктов радиолиза воды
Максимально возможный выход разложения воды можно оценить из величин среднего потенциала ионизации воды (W), нижнего потенциала ионизации воды (I)? И пороговой энергии электронного возбуждения воды ( Е):
W=24,6 эВ I= 10,06 эВ E= 7,4 эВ
G0
Н
О
=
,
находим, что максимально возможный выход разложения жидкой воды равен 12 молекул на 100 эВ.
6.4 Действие ионизирующих излучений на органические вещества
Механизм радиационно-химических реакций с органическими соединениями несравненно более сложен, чем для простых реакций в газовой фазе или реакций вводном растворе. Вследствие разнообразия классов органических соединений этот механизм, очевидно, не является единым.
При радиолизе органических соединений происходит разрыв связей С– С, С– Н и связей углерода с функциональными группами, в результате чего появляются радикалы нескольких типов, при взаимодействии которых образуются соединения как с меньшим, так и с большим числом углеродных атомов, чем в исходной молекуле.
Кроме того, происходит дегидрирование с образованием водорода и соединений с двойной связью. Число образующихся при радиолизе органических веществ, как правило, велико. Например, при радиолизе пентана образуется более 17 соединений.
По своей радиационной устойчивости углеводороды располагаются в следующий ряд: ароматические насыщенные ненасыщенные. Наибольшая устойчивость к радиоактивному излучению ароматических углеводородов, вероятно, связана с тем, что р–связь в кольце способна рассеивать энергию возбуждения через высвечивание или распределение энергии по всей молекуле.
При радиолизе смеси ароматических соединений или ароматических соединений с неароматическими наблюдается явление передачи энергии от молекул одного соединения к молекулам другого. Это явление вместе c явлением тушения люминисценции, возникающей при облучении некоторых органических соединений, указывает на роль возбужденных молекул в процессах радиолиза.
Основным газообразным продуктом радиолиза углеводородов, является водород,
Имеются два пути образования водорода:
Радикальный:
RH—WW + R
RH+ R +H2;
Общий выход радикалов не зависит от строения предельного углеводорода и равен 6-8 радикалов на 100 эВ.
2. Молекулярный:
RH—WW H2 +ненасыщенные органические соединения.
Второй обязательный продукт радиолиза углеводородов- метан, выход которого убывает с удлинением цепи углеводорода. Он образуется из концевых групп:
+
RН
СН4
+
Органические соединения с функциональными группами в большинстве случаев менее радиационно-устойчивы, чем соответствующие углеводороды.
6.5 Радиолиз водных растворов днк ( дезоксирибонуклеиновая кислота)
Как известно, наиболее тяжелыми последствиями для судьбы клетки является повреждение молекулы ДНК. Главная цепь ДНК состоит из чередующихся дезоксирибозных и фосфатных звеньев. В свою очередь звенья дезоксирибозы связаны с аденином, гнуанином, тимином и цитозином (азотистые основания ДНК).
Радиационно-химические превращения оснований ДНК исследованы в их водных растворах.
Эти реакции характеризуются большими значениями констант скоростей, особенно в случае взаимодействия с гидратированным электроном и гидроксильным радикалом.
При радиолизе водных растворов ДНК протекают два главных процесса– деполимеризация и превращение азотистых оснований биополимера. При деполимеризации происходит разрушение дезоксирибозного фрагмента ДНК. Деполимеризация ДНК проявляется в уменьшении молекулярной массы биополимера и вязкости растворов. Одновременно с уменьшением молекулярной массы происходит разрыв водородных связей. Этот процесс является причиной денатурации ДНК.
В присутствии кислорода появляются гидроперекиси.
Все процессы, происходящие при облучении ДНК, обусловлены в основном взаимодействием ДНК с е и . Радикалы вступают в окислительно-восстановительные реакции с фрагментами ДНК.