Plus récemment, les gens pensaient qu'un atome était une particule indivisible intégrale. 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 constitué de protons et de neutrons. De plus, selon le nombre de ces derniers, une même substance peut avoir plusieurs isotopes. Alors 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 prendre des particules "supplémentaires", qui changent 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 d'hydrogène la plus simple, est l'élément le plus abondant de l'univers, alors vous ne pouvez pas dire de sa version "améliorée" - il se produit dans la nature en petites quantités.
L'isotope hydrogène tritium (le nom vient du mot grec "troisième") a été découvert en 1934 par Rutherford, Olyphant et Hartek. Et en fait, ils ont essayé de le trouver très longtemps et durement. 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 dans l'étude de l'hydrogène ordinaire. Cependant, malgré tout, leurs tentatives ont été vaines - même dans les échantillons les plus concentrés, ils ne pouvaient même pas avoir la moindre idée de la présence d'une substance qui devait simplement exister. Mais à la fin, la recherche était toujours réussie - 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 d'hydrogène, dont le cœur est constitué d'un proton et de deux neutrons. Alors, que sait-on de lui?
À propos des isotopes de l'hydrogène
Le premier élément du tableau périodique est simultanément 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 n'a pas de neutrons. Le prochain de la série des isotopes de l'hydrogène est le deutérium. Le noyau de son atome est constitué d'un proton et d'un neutron, et le nom remonte au mot grec "second".
Des isotopes d'hydrogène encore plus lourds avec des masses de 4 à 7 ont également été obtenus en laboratoire, leur demi-vie est limitée à des fractions de secondes.
Les propriétés
La masse atomique du tritium est d'environ 3, 02 a. E. m. En termes de propriétés physiques, cette substance n'est presque pas différente de l'hydrogène ordinaire, c'est-à-dire que, dans des conditions normales, c'est un gaz léger sans couleur, sans goût ni odeur, et qui a 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 cet état d'agrégation 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 se dissout assez bien dans certains métaux.
Cependant, il existe certaines différences de propriétés. D'une part, le troisième isotope a moins de réactivité, et d'autre part, le tritium est radioactif et donc instable. La demi-vie est un peu plus de 12 ans. En cours de radiolyse, il se transforme en troisième isotope de l'hélium avec l'émission d'un électron et d'un antineutrino.
Obtenir
Dans la nature, le tritium est contenu en quantités insignifiantes 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 une méthode industrielle pour produire cet élément en irradiant le lithium-6 avec des neutrons dans les réacteurs nucléaires.
La synthèse de tritium dans un volume d'environ 1 kilogramme coûte environ 30 millions de dollars.
Utiliser
Nous avons donc appris un peu plus sur le tritium - ce qu'il est et ses propriétés. Mais pourquoi est-il nécessaire? Jetons un œil ci-dessous. Selon certains rapports, la demande commerciale mondiale de tritium est d'environ 500 grammes par an, et environ 7 kilogrammes sont dépensés pour les besoins militaires.
Selon l'American Institute of Energy and Environmental Research, 2, 2 centièmes d'hydrogène très lourd ont été produits aux États-Unis de 1955 à 1996. Et pour 2003, les réserves totales de cet élément étaient d'environ 18 kilogrammes. À quoi servent-ils?
Premièrement, le tritium est nécessaire pour maintenir l'efficacité au combat des armes nucléaires, comme vous le savez, certains pays en possèdent encore. Deuxièmement, l'énergie thermonucléaire n'est pas complète sans elle. Le tritium est encore utilisé dans certaines études scientifiques, par exemple en géologie avec son aide à la datation des eaux naturelles. Un autre objectif est l'alimentation de rétro-éclairage de l'horloge. De plus, des expériences sont en cours pour créer des générateurs de radio-isotopes à très faible puissance, par exemple pour alimenter des capteurs autonomes. Il est prévu que dans ce cas, leur durée de vie sera d'environ 20 ans. Le coût d'un tel générateur sera d'environ mille dollars.
Des bibelots avec une petite quantité de tritium à l'intérieur existent également comme souvenirs originaux. Ils émettent une lueur et semblent assez exotiques, surtout si vous connaissez le contenu interne.
Danger
Le tritium est radioactif, cela explique une 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'antineutrinos et d'un électron. Au cours de cette réaction, 18, 59 kW d'énergie sont libérés et des particules bêta se propagent dans l'air. Il peut sembler étrange au profane qu'un isotope radioactif soit utilisé, par exemple, pour éclairer une montre, car il peut être dangereux, n'est-ce pas? En fait, le tritium ne menace pratiquement rien pour la santé humaine, car les particules bêta au cours de sa désintégration se propagent à un maximum de 6 millimètres et ne peuvent pas surmonter de simples obstacles. Cependant, cela ne signifie pas que travailler avec elle est absolument sûr - toute ingestion de nourriture, d'air ou d'absorption par la peau peut entraîner des problèmes. Bien que dans la plupart des cas, il soit facilement et rapidement excrété, ce n'est pas toujours le cas. Donc, le tritium - qu'est-ce que c'est du point de vue du danger de radiation?
Mesures de protection
Malgré le fait que la faible énergie de désintégration du tritium ne permet pas aux rayonnements de se propager sérieusement, de sorte que les particules bêta ne peuvent même pas pénétrer la peau, ne négligez pas votre santé. Lorsque vous travaillez avec cet isotope, vous ne pouvez bien sûr pas utiliser une combinaison de radioprotection, mais les règles de base, telles que les vêtements fermés et les gants chirurgicaux, doivent être respectées. Étant donné que le principal danger du tritium est lorsqu'il est ingéré, il est important d'arrêter l'activité dans laquelle cela devient possible. Le reste n'a rien à craindre.
Si, néanmoins, il a été absorbé en grande quantité dans les tissus de l'organisme, une maladie radioactive aiguë ou chronique peut se développer, en fonction de la durée, de la dose et de la régularité de l'exposition. Dans certains cas, cette maladie est guérie avec succès, mais avec des lésions étendues, une issue fatale est possible.
Dans tout corps normal, il y a des traces de tritium, bien qu'elles soient absolument insignifiantes et n'affectent guère le rayonnement de fond. Eh bien, pour les amateurs de montres à aiguilles lumineuses, son niveau est plusieurs fois plus élevé, bien qu'il soit toujours considéré comme sûr.
