Litiy izotoplari nafaqat atom sanoatida, balki qayta zaryadlanuvchi batareyalar ishlab chiqarishda ham keng qo'llaniladi. Ularning bir nechta turlari mavjud, ulardan ikkitasi tabiatda uchraydi. Izotoplar bilan yadroviy reaksiyalar energetika sanoatida istiqbolli yoʻnalish boʻlgan katta miqdorda radiatsiya chiqishi bilan birga keladi.
Tanrif
Litiyning izotoplari ma'lum bir kimyoviy element atomlarining navlaridir. Ular bir-biridan neytral zaryadlangan elementar zarrachalar (neytronlar) soni bilan farqlanadi. Zamonaviy fan 9 ta shunday izotopni biladi, ulardan ettitasi sun'iy, atom massalari 4 dan 12 gacha.
Ulardan eng barqarori 8Li. Uning yarim yemirilish davri 0,8403 soniya. Yadro izomer nuklidlarining 2 turi ham aniqlangan (nafaqat neytronlar soni, balki protonlar soni bilan ham farq qiluvchi atom yadrolari) - 10m1Li va 10m2 Li. Ular fazodagi atomlarning tuzilishi va xossalari boʻyicha farqlanadi.
Tabiatda bo'lish
Tabiiy sharoitda faqat 2 ta barqaror izotop mavjud - massasi 6 va 7 birlik a. yemoq(6Li, 7Li). Ulardan eng keng tarqalgani litiyning ikkinchi izotopidir. Mendeleyev davriy sistemasidagi litiyning seriya raqami 3, asosiy massa raqami esa 7 a.u. e. m. Bu element er qobig'ida juda kam uchraydi. Uni qazib olish va qayta ishlash qimmatga tushadi.
Metal litiyni olish uchun asosiy xom ashyo uning karbonati (yoki litiy karbonat) bo'lib, u xloridga aylanadi, so'ngra KCl yoki BaCl bilan aralashmada elektrolizlanadi. Karbonat tabiiy materiallardan (lepidolit, spodumen piroksen) CaO yoki CaCO3 bilan sinterlash orqali ajratiladi.
Namunalarda litiy izotoplarining nisbati juda katta farq qilishi mumkin. Bu tabiiy yoki sun'iy fraksiyalash natijasida yuzaga keladi. Bu fakt aniq laboratoriya tajribalarini o'tkazishda hisobga olinadi.
Xususiyatlar
Litiy izotoplari 6Li va 7Li yadroviy xossalari bilan farqlanadi: atom yadrosining elementar zarrachalarining oʻzaro taʼsir qilish ehtimoli va reaksiya mahsulotlar. Shuning uchun ularning qamrovi ham boshqacha.
Litiy izotopi 6Li sekin neytronlar bilan bombardimon qilinganda oʻta ogʻir vodorod (tritiy) hosil boʻladi. Bunday holda, alfa zarralari bo'linadi va geliy hosil bo'ladi. Zarrachalar qarama-qarshi yo'nalishda chiqariladi. Bu yadro reaksiyasi quyidagi rasmda ko'rsatilgan.
Izotopning bu xossasi termoyadroviy reaktorlar va bombalarda tritiyni almashtirish uchun muqobil sifatida ishlatiladi, chunki tritiy kichikroq xususiyatga ega.barqarorlik.
Litiy izotopi 7Li suyuq holatda yuqori o'ziga xos issiqlikka va past yadroviy effektli kesmaga ega. Natriy, seziy va berilliy ftoridli qotishmada u sovutish suvi, shuningdek suyuq tuzli yadro reaktorlarida U va Th ftoridlari uchun erituvchi sifatida ishlatiladi.
Asosiy tartib
Litiy atomlarining tabiatdagi eng keng tarqalgan joylashuvi 3 ta proton va 4 neytronni oʻz ichiga oladi. Qolganlarida shunday 3 ta zarracha bor. Litiy izotoplari yadrolarining joylashuvi quyidagi rasmda ko'rsatilgan (mos ravishda a va b).
Geliy atomining yadrosidan Li atomining yadrosini hosil qilish uchun 1 proton va 1 neytron qo'shish zarur va etarli. Bu zarralar magnit kuchlarini bog'laydi. Neytronlar 4 qutbdan iborat murakkab magnit maydonga ega, shuning uchun birinchi izotop uchun rasmda o'rtacha neytron uchta band va bitta potentsial bo'sh kontaktga ega.
Element yadrosini nuklonlarga boʻlish uchun zarur boʻlgan 7Li litiy izotopining minimal bogʻlanish energiyasi 37,9 MeV. U quyida keltirilgan hisoblash usuli bilan aniqlanadi.
Bu formulalarda oʻzgaruvchilar va konstantalar quyidagi maʼnoga ega:
- n – neytronlar soni;
- m - neytron massasi;
- p – protonlar soni;
- dM - yadroni tashkil etuvchi zarrachalar massasi va litiy izotopi yadrosi massasi o'rtasidagi farq;
- 931 meV - 1 a.u.ga mos keladigan energiya. e.m.
Yadrotransformatsiyalar
Bu elementning izotoplari yadrosida 5 tagacha qoʻshimcha neytron boʻlishi mumkin. Biroq, bunday lityumning ishlash muddati bir necha millisekunddan oshmaydi. Proton ushlanganda 6Li izotopi 7Be ga aylanadi, so'ngra u alfa zarrachasiga va geliy izotopiga parchalanadi. 3 U. Deytronlar tomonidan bombardimon qilinganda 8Be qayta paydo boʻladi. Deytron 7Li yadrosi tomonidan ushlanganda yadro 9Be olinadi, u darhol 2 ta alfa zarrachaga va neytronga parchalanadi.
Tajribalar koʻrsatganidek, litiy izotoplarini bombardimon qilishda turli xil yadro reaksiyalari kuzatilishi mumkin. Bu sezilarli miqdorda energiya chiqaradi.
Qabul qilish
Litiy izotoplarini ajratish bir necha usul bilan amalga oshirilishi mumkin. Eng keng tarqalganlari:
- Bugʻ oqimida ajratish. Buning uchun diafragma o'z o'qi bo'ylab silindrsimon idishga joylashtiriladi. Izotoplarning gazsimon aralashmasi yordamchi bug'ga qarab beriladi. Yorug'lik izotopida boyitilgan molekulalarning bir qismi apparatning chap tomonida to'planadi. Bu yorug'lik molekulalarining diafragma orqali yuqori diffuziya tezligiga ega ekanligi bilan bog'liq. Ular yuqori nozuldan bug 'oqimi bilan birga chiqariladi.
- Termodifüzyon jarayoni. Bu texnologiyada, avvalgi kabi, harakatlanuvchi molekulalar uchun turli tezliklar xususiyatidan foydalaniladi. Ajratish jarayoni devorlari sovutilgan ustunlarda sodir bo'ladi. Ularning ichida markazda qizil-issiq sim cho'zilgan. Tabiiy konvektsiya natijasida 2 ta oqim paydo bo'ladi - issiq oqim bo'ylab harakatlanadisimlar yuqoriga, sovuq - devorlar bo'ylab pastga. Engil izotoplar yuqori qismda, og'ir izotoplar esa pastki qismida to'planadi va chiqariladi.
- Gazni sentrifugalash. Izotoplar aralashmasi yuqori tezlikda aylanadigan yupqa devorli silindr bo'lgan sentrifugada ishlaydi. Og'irroq izotoplar markazdan qochma kuch ta'sirida santrifuga devorlariga tashlanadi. Bug'ning harakati tufayli ular pastga, engil izotoplar esa qurilmaning markaziy qismidan yuqoriga ko'tariladi.
- Kimyoviy usul. Kimyoviy reaksiya har xil faza holatidagi 2 ta reagentda davom etadi, bu esa izotop oqimlarini ajratish imkonini beradi. Ba'zi izotoplar lazer yordamida ionlashtirilib, keyin magnit maydon bilan ajratilganda bunday texnologiyaning turlari mavjud.
- Xlorid tuzlarining elektrolizi. Bu usul litiy izotoplari uchun faqat laboratoriya sharoitida qo'llaniladi.
Ilova
Litiyning deyarli barcha qoʻllanilishi uning izotoplari bilan bogʻliq. Elementning massa soni 6 bo'lgan o'zgarishi quyidagi maqsadlar uchun ishlatiladi:
- tritiy manbai sifatida (reaktorlarda yadro yoqilgʻisi);
- tritiy izotoplarining sanoat sintezi uchun;
- termoyadro qurolini yaratish uchun.
Izotop 7Li quyidagi sohalarda ishlatiladi:
- qayta zaryadlanuvchi batareyalar ishlab chiqarish uchun;
- tibbiyotda - antidepressantlar va trankvilizatorlar ishlab chiqarish uchun;
- reaktorlarda: sovutish suvi sifatida, suvning ish sharoitlarini saqlash uchunatom elektr stansiyalarining quvvat reaktorlari, yadroviy reaktorlarning birlamchi sxemasi demineralizatorlaridagi sovutish suvini tozalash uchun.
Litiy izotoplari doirasi kengayib bormoqda. Shu munosabat bilan, sanoatning dolzarb muammolaridan biri yuqori tozalikdagi moddani, shu jumladan mono-izotopik mahsulotlarni olishdir.
2011-yilda litiyni litiy izotoplari bilan nurlantirish natijasida olinadigan tritiy batareyalar ishlab chiqarish ham yoʻlga qoʻyildi. Ular past oqim va uzoq xizmat muddati talab qilinadigan joylarda qo'llaniladi (kardiostimulyatorlar va boshqa implantlar, teshik sensorlari va boshqa uskunalar). Tritiyning yarim yemirilish muddati va shuning uchun batareyaning ishlash muddati 12 yil.
