Радиационная химия

Область химии, которая изучает химические превращения, происходящие в веществе под действием ионизирующих излучений. Способностью ионизировать вещество обладают: рентгеновские и γ-лучи, аα- и β-частицы, осколки ядер, образующиеся при реакциях деления, ускоренные заряженные частицы.

Возникновение радиационной химии тесно связано с открытием явления радиоактивности. В 1899 г. П. Кюри и М. Склодовская-Кюри в одной из своих статей упоминали о превращении кислорода в озон под действием лучей радия. Протеканием радиацион-но-химической реакции O^hv₂ → O₃ объясняется быстрое окисление облучаемых металлических поверхностей и ухудшение свойств смазочных материалов, находящихся вблизи источника ионизирующего излучения. В 1902 г. было обнаружено, что вода под действием лучей радия разлагается на водород и кислород, причем одновременно образуется перок-сид водорода Н₂O₂. Обычное стекло в местах соприкосновения с препаратом радия темнеет и покрывается сетью микротрещин.

Ионизирующее излучение способствует переходу менее устойчивых кристаллических аллотропических модификаций в более устойчивые (см. Аллотропия). Так, белый фосфор при облучении превращается в красный, белое олово - в серое, на поверхности алмаза появляются чешуйки графита. Молекулы многих газов, например СO₂, SO₂, H₃S, НСl, NH₃, распадаются на составляющие элементы. С другой стороны, действие ионизирующего излучения на смесь простых веществ нередко приводит к образованию сложных молекул.

Как самостоятельная наука радиационная химия начала складываться в 40-х гг. XX в. в связи с бурным развитием атомной промышленности и атомной энергетики.

Все процессы, протекающие в облучаемой среде, условно можно разделить на три стадии. На первой, физической, стадии быстрая заряженная частица или фотон сталкивается с молекулами среды и передает им свою избыточную энергию. В результате молекулы переходят в возбужденное состояние. На второй, физико-химической, стадии возбужденные молекулы испускают электроны, распадаются или взаимодействуют с окружающими молекулами, передавая им избыточную энергию. В результате этих процессов образуются ионы, отдельные атомы и свободные радикалы, обладающие исключительно высокой реакционной способностью. На третьей, химической, стадии такие ионы, атомы, радикалы взаимодействуют друг с другом и с окружающими молекулами. Образуются конечные продукты радиационно-химической реакции. Все три стадии происходят за миллионные доли секунды.

Изучение радиационно-химических реакций имеет большое практическое значение. Способность ионизирующих излучений вызывать химические превращения при сравнительно низких температурах легла в основу технологического процесса окисления углеводородов кислородом воздуха. Многие соединения с двойными и тройными связями под действием ионизирующих излучений полимеризуются. Радиационная полимеризация используется для получения полибутилена, полиизоамилена, поливинилциклогексана и других ценных материалов. Весьма перспективным оказался радиационный способ получения резины из каучука без использования серы.

С помощью ионизирующих излучений удалось усовершенствовать многие химико-технологические процессы. В науке используется метод облучения веществ тяжелыми многозарядными ионами.