Jusqu'à récemment, les gens croyaient qu'un atome estparticule indivisible entière. Plus tard, il est devenu clair qu'il se compose d'un noyau et d'électrons tournant autour de lui. Dans le même temps, la partie centrale était à nouveau considérée comme indivisible et intégrale. Aujourd'hui, nous savons qu'il est composé de protons et de neutrons. De plus, selon le nombre de ces derniers, une même substance peut avoir plusieurs isotopes. Alors le tritium - qu'est-ce que c'est? Quelle est cette substance, comment l'obtenir et l'utiliser?
Tritium - qu'est-ce que c'est?
L'hydrogène est la substance la plus simple de la nature. Si nous parlons de sa forme la plus courante, qui sera discutée plus en détail ci-dessous, alors son atome se compose d'un seul proton et d'un électron. Cependant, il peut également accepter des particules "supplémentaires", qui modifient quelque peu ses propriétés. Ainsi, le noyau de tritium se compose d'un proton et de deux neutrons. Et si le protium, c'est-à-dire la forme la plus simple d'hydrogène, est l'élément le plus répandu dans l'univers, alors vous ne pouvez pas en dire autant de sa version "améliorée" - dans la nature, il se trouve en quantités insignifiantes.
L'isotope de l'hydrogène tritium (le nom vient dele mot grec pour «troisième») a été découvert en 1934 par Rutherford, Oliphant et Hartek. Et en fait, ils ont essayé de le retrouver pendant très longtemps et avec persistance. Immédiatement après la découverte du deutérium et de l'eau lourde en 1932, les scientifiques ont commencé à rechercher cet isotope en augmentant la sensibilité de l'analyse spectrale lors de l'étude de l'hydrogène ordinaire. Cependant, malgré tout, leurs tentatives ont été vaines - même dans les échantillons les plus concentrés, il n'a pas été possible d'obtenir ne serait-ce qu'un indice de la présence d'une substance qui devait simplement exister. Mais au final, la recherche a néanmoins été couronnée de succès - Oliphant a synthétisé l'élément à l'aide d'eau lourde dans le laboratoire de Rutherford.
En bref, la définition du tritium est la suivante: un isotope radioactif de l'hydrogène, dont le noyau est constitué d'un proton et de deux neutrons. Alors, que sait-on de lui?
À propos des isotopes d'hydrogène
Le premier élément du tableau périodique estsimultanément le plus commun dans l'univers. De plus, dans la nature, il se présente sous la forme de l'un de ses trois isotopes: le protium, le deutérium ou le tritium. Le noyau du premier est constitué d'un proton, qui lui a donné son nom. Soit dit en passant, c'est le seul élément stable qui manque de neutrons. Le prochain dans la série des isotopes de l'hydrogène est le deutérium. Le noyau de son atome se compose d'un proton et d'un neutron, et le nom remonte au mot grec pour «deuxième».
Le laboratoire a également obtenu des isotopes d'hydrogène encore plus lourds avec des nombres de masse de 4 à 7. Leur demi-vie est limitée à des fractions de seconde.
Propriétés
La masse atomique du tritium est d'environ 3,02 amu. e. m. En termes de propriétés physiques, cette substance ne diffère guère de l'hydrogène ordinaire, c'est-à-dire que dans des conditions normales, il s'agit d'un gaz léger sans couleur, sans goût et sans odeur et ayant une conductivité thermique élevée. À une température d'environ -250 degrés Celsius, il devient un liquide incolore léger et fluide. La plage dans laquelle il se trouve dans un état d'agrégation donné est plutôt étroite. Le point de fusion est d'environ 259 degrés Celsius, en dessous duquel l'hydrogène devient une masse semblable à de la neige. De plus, cet élément est assez soluble dans certains métaux.
Cependant, il existe également des différences de propriétés. Premièrement, le troisième isotope est moins réactif, et deuxièmement, le tritium est radioactif et donc instable. La demi-vie est d'un peu plus de 12 ans. En cours de radiolyse, il se transforme en un troisième isotope de l'hélium avec l'émission d'un électron et d'un antineutrino.
Recevoir
Dans la nature, le tritium est contenu dans desquantités et se forme le plus souvent dans la haute atmosphère lors de la collision de particules cosmiques et, par exemple, d'atomes d'azote. Cependant, il existe également un procédé industriel pour obtenir cet élément par irradiation du lithium-6 avec des neutrons dans des réacteurs nucléaires.
La synthèse du tritium dans un volume d'environ 1 kilogramme coûte environ 30 millions de dollars.
Utilisation de
Nous en avons donc appris un peu plus sur le tritium -il est et ses propriétés. Mais pourquoi est-ce nécessaire? Découvrons-le un peu ci-dessous. Selon certaines données, la demande commerciale mondiale de tritium est d'environ 500 grammes par an et environ 7 kilogrammes sont consacrés aux besoins militaires.
Selon l'American Research Instituteénergie et environnement, de 1955 à 1996, les États-Unis ont produit 2,2 cents d'hydrogène superlourd. Et pour 2003, les stocks totaux de cet élément étaient d'environ 18 kilogrammes. Pour quoi sont-ils utilisés?
Premièrement, le tritium est nécessaire pour maintenirla capacité de combat des armes nucléaires, qui, comme vous le savez, possèdent encore certains pays. Deuxièmement, l'ingénierie de l'énergie thermonucléaire ne peut pas s'en passer. Le tritium est également utilisé dans certaines recherches scientifiques, par exemple, en géologie, les eaux naturelles sont datées avec son aide. Un autre objectif est d'alimenter le rétroéclairage de la montre. En outre, des expériences sont actuellement en cours pour créer des générateurs de radio-isotopes de très faible puissance, par exemple pour alimenter des capteurs autonomes. On s'attend à ce que dans ce cas, leur durée de vie soit d'environ 20 ans. Le coût d'un tel générateur sera d'environ mille dollars.
Il y a aussi des porte-clés avec une petite quantité de tritium à l'intérieur comme souvenirs originaux. Ils dégagent une lueur et semblent assez exotiques, surtout si vous connaissez le contenu interne.
Danger
Le tritium est radioactif, c'est ce qui expliqueune partie de ses propriétés et utilisations. Sa demi-vie est d'environ 12 ans, tandis que l'hélium-3 se forme avec l'émission d'antineutrino et d'un électron. Au cours de cette réaction, 18,59 kW d'énergie sont libérés et des particules bêta sont distribuées dans l'air. Il peut sembler étrange au profane qu'un isotope radioactif soit utilisé, par exemple, pour le rétroéclairage d'une montre, car cela peut être dangereux, n'est-ce pas? En fait, le tritium ne représente guère une menace pour la santé humaine, car les particules bêta en train de se désintégrer se propagent à un maximum de 6 millimètres et ne peuvent pas surmonter les obstacles les plus simples. Cependant, cela ne signifie pas que travailler avec lui est absolument sans danger - toute ingestion d'aliments, d'air ou d'absorption par la peau peut entraîner des problèmes. Bien que cela s'efface facilement et rapidement dans la plupart des cas, ce n'est pas toujours le cas. Alors, le tritium - qu'est-ce que c'est en termes de risque de rayonnement?
Mesures protectives
Malgré le fait que la faible énergie de désintégration du tritiumne permet pas au rayonnement de se propager sérieusement, de sorte que les particules bêta ne puissent même pas pénétrer dans la peau, ne négligez pas votre santé. Lorsque vous travaillez avec cet isotope, vous ne pouvez bien sûr pas utiliser de combinaison de radioprotection, mais des règles de base, telles que des vêtements fermés et des gants chirurgicaux, doivent être respectées. Étant donné que le tritium est le principal danger lorsqu'il est ingéré, il est important de supprimer les activités qui le rendraient possible. Sinon, rien d'inquiétant.
Si, néanmoins, il a entré un grand nombre dedes tissus corporels, une irradiation aiguë ou chronique peut se développer, selon la durée, la dose et la fréquence d'exposition. Dans certains cas, cette maladie est guérie avec succès, mais avec des lésions étendues, une issue mortelle est possible.
Tout organisme normal contient des traces de tritium,bien qu'ils soient absolument insignifiants et n'affectent guère le rayonnement de fond. Eh bien, pour les amateurs de montres aux aiguilles lumineuses, son niveau est plusieurs fois plus élevé, même s'il est toujours considéré comme sûr.
Eau super lourde
Le tritium, comme l'hydrogène ordinaire, peut se formernouvelles substances. En particulier, il est inclus dans la molécule d'eau dite super-lourde (super-lourde). Les propriétés de cette substance ne sont pas trop différentes de celles que tout le monde connaît H2O. Bien que l'eau de tritium puisse également participer au métabolisme, elle a une toxicité assez élevée et est excrétée dans les dix jours, au cours desquels les tissus peuvent recevoir un degré de rayonnement assez élevé. Et bien que cette substance soit moins dangereuse en soi, elle est plus dangereuse en raison de la période pendant laquelle elle est dans le corps.
