Литий изотоптору атомдук өнөр жайда гана эмес, кайра заряддалуучу батареяларды өндүрүүдө да кеңири колдонулат. Алардын бир нече түрү бар, алардын экөө жаратылышта кездешет. Изотоптор менен болгон ядролук реакциялар ири көлөмдөгү радиациянын бөлүнүп чыгышы менен коштолот, бул энергетика тармагындагы келечектүү багыт болуп саналат.
Аныктама
Литийдин изотоптору – берилген химиялык элементтин атомдорунун түрлөрү. Алар бири-биринен нейтралдуу заряддуу элементардык бөлүкчөлөрдүн (нейтрондордун) саны боюнча айырмаланат. Заманбап илим мындай 9 изотопту билет, алардын жетөөсү жасалма, атомдук массалары 4төн 12ге чейин.
Алардын ичинен эң туруктуусу 8Li. Анын жарым ажыроо мезгили 0,8403 секунд. Ядролук изомердик нуклиддердин 2 түрү (нейтрондордун саны боюнча гана эмес, протондору менен да айырмаланган атомдук ядролор) да аныкталган - 10m1Li жана 10m2 Li. Алар мейкиндиктеги атомдордун түзүлүшү жана касиеттери боюнча ар түрдүү.
Табиятта болуу
Табигый шарттарда 2 гана туруктуу изотоп бар - массасы 6 жана 7 бирдик а. же(6Li, 7Li). Алардын эң кеңири тараганы литийдин экинчи изотопу. Менделеевдин мезгилдик системасындагы литийдин сериялык номери 3, негизги массасы 7 а.у. e.m. Бул элемент жер кыртышында өтө сейрек кездешет. Аны казып алуу жана иштетүү кымбатка турат.
Металл литийди алуу үчүн негизги сырьё болуп анын карбонаты (же литий карбонаты) эсептелет, ал хлоридге айландырылат, андан кийин KCl же BaCl аралашмасында электролизделет. Карбонат табигый материалдардан (лепидолит, сподумен пироксен) CaO же CaCO3 менен агломерациялоо аркылуу бөлүнүп алынат.
Үлгүлөрдөгү литий изотопторунун катышы абдан ар түрдүү болушу мүмкүн. Бул табигый же жасалма бөлүү натыйжасында пайда болот. Бул факт так лабораториялык эксперименттерди жүргүзүүдө эске алынат.
Функциялар
Литий изотоптору 6Li жана 7Li ядролук касиеттери боюнча айырмаланат: атом ядросунун элементардык бөлүкчөлөрүнүн өз ара аракеттенүү ыктымалдыгы жана реакция буюмдар. Демек, алардын чөйрөсү да ар түрдүү.
Литий изотопу 6Li жай нейтрондор менен бомбаланганда өтө оор суутек (тритий) пайда болот. Бул учурда альфа бөлүкчөлөрү бөлүнүп, гелий пайда болот. Бөлүкчөлөр карама-каршы багытта чыгарылат. Бул ядролук реакция төмөндөгү сүрөттө көрсөтүлгөн.
Изотоптун бул касиети термоядролук реакторлордогу жана бомбалардагы тритийдин ордуна альтернатива катары колдонулат, анткени тритий кичинеси менен мүнөздөлөт.туруктуулук.
Литий изотопу 7Суюк формадагы Li жогорку өзгөчө жылуулукка жана төмөнкү ядролук эффективдүү кесилишине ээ. Натрий, цезий жана бериллий фториди менен эритмеде муздаткыч, ошондой эле суюк-туз ядролук реакторлордо U жана Th фториддери үчүн эриткич катары колдонулат.
Негизги калып
Литий атомдорунун табияттагы эң кеңири таралган тизилиши 3 протон жана 4 нейтронду камтыйт. Калгандарында ушундай 3 бөлүкчө бар. Литий изотопторунун ядролорунун жайгашуусу төмөндөгү сүрөттө көрсөтүлгөн (тиешелүүлүгүнө жараша a жана b).
Гелий атомунун ядросунан Li атомунун ядросун түзүү үчүн 1 протон жана 1 нейтрон кошуу зарыл жана жетиштүү. Бул бөлүкчөлөр магниттик күчтөрдү бириктирет. Нейтрондордун татаал магнит талаасы бар, ал 4 уюлдан турат, ошондуктан биринчи изотоптун сүрөттө орточо нейтрондун үч ээлеген контакты жана бир потенциалдуу бош контакты бар.
Литий изотопунун 7Li элементтин ядросун нуклондорго бөлүү үчүн зарыл болгон минималдуу байланыш энергиясы 37,9 МэВ. Ал төмөндө келтирилген эсептөө ыкмасы менен аныкталат.
Бул формулаларда өзгөрмөлөр жана туруктуулар төмөнкү мааниге ээ:
- n – нейтрондордун саны;
- m – нейтрон массасы;
- p – протондордун саны;
- dM – ядрону түзгөн бөлүкчөлөрдүн массасы менен литий изотопунун ядросунун массасынын ортосундагы айырма;
- 931 меВ 1 а.у.га туура келген энергия. б.м.
Ядролуктрансформациялар
Бул элементтин изотопторунун ядросунда 5ке чейин кошумча нейтрон болушу мүмкүн. Бирок литийдин бул түрүнүн өмүрү бир нече миллисекунддан ашпайт. Протон кармалганда 6Li изотопу 7Beге айланат, андан кийин альфа бөлүкчөсүнө жана гелий изотопуна ажырайт. 3 Ал. Дейтрондор менен бомбаланганда, 8Be кайра пайда болот. Дейтрон 7Li ядросу тарабынан кармалганда, ядро 9Be алынат, ал ошол замат 2 альфа бөлүкчөсүнө жана нейтронго ажырайт.
Тажрыйбалар көрсөткөндөй, литий изотопторун бомбалоодо ар кандай ядролук реакцияларды байкоого болот. Бул энергиянын олуттуу көлөмүн бөлүп чыгарат.
Алуу
Литий изотопторун бөлүү бир нече жол менен жүргүзүлүшү мүмкүн. Эң кеңири тарагандары:
- Буунун агымында бөлүнүү. Бул үчүн диафрагма өз огу боюнча цилиндр түрүндөгү идишке жайгаштырылат. Изотоптордун газ аралашмасы көмөкчү буу тарапка берилет. Жарык изотопу менен байытылган кээ бир молекулалар аппараттын сол тарабында топтолот. Бул жарык молекулаларынын диафрагма аркылуу таралышынын жогорку ылдамдыгына байланыштуу. Алар үстүнкү соплодон чыккан буу агымы менен бирге чыгарылат.
- Термодиффузия процесси. Бул технологияда, мурункудай эле, кыймылдуу молекулалар үчүн ар кандай ылдамдык касиети колдонулат. Бөлүү процесси дубалдары муздатылган колонналарда жүрөт. Алардын ичинде ортосуна кызарган зым тартылат. Табигый конвекциянын натыйжасында 2 агым пайда болот - жылуусу жылатзымдарды өйдө, муздак - дубалдарды бойлото ылдый. Жеңил изотоптор жогорку бөлүгүндө, ал эми оор изотоптор төмөнкү бөлүгүндө топтолуп, алынып салынат.
- Газды центрифугалоо. Изотоптордун аралашмасы центрифугада иштетилет, ал жогорку ылдамдыкта айланган жука дубалдуу цилиндр. Оор изотоптор центрифугалык күч менен центрифуганын дубалдарына ыргытылат. Буунун кыймылынан улам алар ылдый, ал эми жарык изотоптору аппараттын борбордук бөлүгүнөн көтөрүлөт.
- Химиялык ыкма. Химиялык реакция ар кандай фазалык абалда болгон 2 реагентте жүрөт, бул изотоптун агымын бөлүүгө мүмкүндүк берет. Бул технологиянын кээ бир изотоптору лазер менен иондоштурулуп, андан соң магнит талаасы менен бөлүнгөндө түрлөрү бар.
- Хлорид туздарынын электролизи. Бул ыкма литий изотоптору үчүн лабораториялык шарттарда гана колдонулат.
Колдонмо
Литийдин дээрлик бардык колдонмолору анын изотоптору менен байланышкан. Массалык саны 6 болгон элементтин вариациясы төмөнкү максаттар үчүн колдонулат:
- тритийдин булагы катары (реакторлордогу ядролук отун);
- тритий изотопторунун өнөр жайлык синтези үчүн;
- термоядролук курал жасоо үчүн.
Изотоп 7Li төмөнкү тармактарда колдонулат:
- кайра заряддалуучу батареяларды өндүрүү үчүн;
- медицинада - антидепрессанттарды жана транквилизаторлорду өндүрүү үчүн;
- реакторлордо: муздаткыч катары, суунун иштөө шарттарын сактоо үчүнатомдук электростанциялардын энергетикалык реакторлору, ядролук реакторлордун биринчи схемасынын деминерализаторлорундагы муздаткычты тазалоо үчүн.
Литий изотопторунун чөйрөсү барган сайын кеңейүүдө. Ушуга байланыштуу тармактын актуалдуу проблемаларынын бири жогорку тазалыктагы затты, анын ичинде моно-изотоптук продукцияны алуу болуп саналат.
2011-жылы литийди литий изотоптору менен нурлантуудан алынган тритий аккумуляторлорун чыгаруу да колго алынган. Алар аз ток жана узак кызмат мөөнөтү талап кылынган жерлерде колдонулат (кардиостимуляторлор жана башка имплантаттар, кудук сенсорлору жана башка жабдуулар). Тритийдин жарым ажыроо мөөнөтү, демек, батареянын иштөө мөөнөтү 12 жыл.
