Rambler's Top100
Портал | Содержание | О нас | Пишите | Новости | Книжная лавка | Голосование | Топ-лист | Регистрация | Дискуссия
Лучшие молодые
ученые России

Авторские научные обозрения в "Русском переплете"
"Физические явления на небесах" | "Неизбежность странного микромира" | "Биология и жизнь" | "Terra & Comp" | Научно-популярное ревю | Теорфизика для малышей
Семинары - Конференции - Симпозиумы - Конкурсы

TERRA & Comp
С 07 августа 2003 года обозрение ведет Александр Семенов
До 10.07.2002 вел Кирилл Крылов

НАУКА

Новости

Научный форум

Научно-популярный журнал Урания в русском переплете

Космические новости

Энциклопедия космонавтика

Энциклопедия "Естествознание"

Журнальный зал

Физматлит

News of Russian Science and Technology

Научные семинары

Почему молчит Вселенная?

Парниковая катастрофа

Кто перым провел клонирование?

Хронология и парахронология

История и астрономия

Альмагест

Наука и культура

 Журналы в сети:

Nature

Успехи физических наук

New Scientist

ScienceDaily

Discovery

ОБРАЗОВАНИЕ

Открытое письмо министру образования

Антиреформа

Соросовский образовательный журнал

Биология

Науки о Земле

Математика и Механика

Технология

Физика

Химия

Русская литература

Научная лаборатория школьников

КОНКУРСЫ

Лучшие молодые
ученые России

Для молодых биологов

БИБЛИОТЕКИ

Библиотека Хроноса

Научпоп

РАДИО

Читают и поют авторы РП

ОТДЫХ

Музеи

Игры

Песни русского застолья

Народное

Смешное

О НАС

Редколлегия

Авторам

О журнале

Как читать журнал

Пишут о нас

Тираж

РЕСУРСЫ

Поиск

Проекты

Посещаемость

Журналы

Русские писатели и поэты

Избранное

Библиотеки

Фотоархив

ИНТЕРНЕТ

Топ-лист "Русского переплета"

Баннерная сеть

Наши баннеры

НОВОСТИ

Все

Новости русской культуры

Новости науки

Космические новости

Афиша

The best of Russian Science and Technology


"Русский переплет" зарегистрирован как СМИ. Свидетельство о регистрации в Министерстве печати РФ: Эл. #77-4362 от
5 февраля 2001 года. При полном или частичном использовании
материалов ссылка на www.pereplet.ru обязательна.

Тип запроса: "И" "Или"

22.02.2018
15:41

Роскосмос создает спутник для поиска полезных ископаемых

    Разработка новых месторождений по поиску полезных ископаемых крайне важна для всей экономики любой страны. Но учитывая то, что «традиционные» методы . . .

22.02.2018
15:37

В России тестируют новую систему возвращения космонавтов с орбиты

    На сегодняшний день основным методом «доставки» космонавтов на Землю являются капсулы, основной принцип работы которых не менялся уже несколько лет. Но прогресс . . .

22.02.2018
14:36

Роллс-Ройс разработает саморемонтирующиеся «умные» двигатели

    Во время февральского авиашоу в Сингапуре компания Роллс-Ройс презентовала новую концепцию развития самолетов под названием «IntelligentEngine». Она является . . .

22.02.2018
14:32

Ученые разработали «супер-древесину» с прочностью стали

    В XIX веке Жюль Верн описал, как обычный, дешевый и доступный материал при нестандартной обработке становится выгодной альтернативой дорогим сплавам и составам. В . . .

22.02.2018
14:17

Французская компания Stelia Aerospace научилась печатать укрепленные самолетные фюзеляжи

    Возможности и масштабы 3D-печати постоянно растут. Французская компания Stelia Aerospace представила первую напечатанную самоармирующуюся панель самолетного фюзеляжа . . .

22.02.2018
13:10

Названы самые высокоцитируемые ученые России

    В Москве состоялась церемония вручения премии Web of Science Awards 2017, которой награждают ученых и научные организации за выдающийся вклад в развитие науки. Награды . . .

22.02.2018
13:07

Раскрыта тайна «красного технеция»

    Исследователи из США смогли определить строение «красного технеция» — продукта окисления технеция красного цвета. Эта задача не поддавалась химикам в течение пятидесяти лет. К успеху привело квантовохимическое моделирование спектров поглощения и сравнение полученных результатов с экспериментальными данными. Предлагаемая структура может объяснить причины его летучести, а также помочь разработать более надежные способы работы с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами.

    Технеций — элемент с атомным номером 43 — находится в седьмой группе Периодической системы. Это самый легкий химический элемент, у которого нет устойчивых изотопов, и первый из синтезированных человеком элементов. Любопытна история его открытия. Существование и свойства технеция были предсказаны Д. И. Менделеевым на основе Периодического закона (ученый назвал гипотетический элемент экамарганцем). Затем технеций был ошибочно «открыт» около десятка раз, успев даже получить несколько названий (например, ильменний, люций, ниппоний и мазурий). Но впервые технеций был получен только в 1937 году из молибденовой мишени, облученной ядрами дейтерия в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли в США. Нынешнее название было предложено в 1947 году.

    Наибольшие интерес и значение в настоящее время имеют два изомерных изотопа технеция 99Тс (у изомерных изотопов один нуклонный состав ядер, но разное временя жизни и/или разные пути распада). Короткоживущий изотоп 99mTc с периодом полураспада 6 часов применяют как радиохимический медицинский препарат. Он практически безопасен: производится в очень небольших количествах и с определенной долей упрощения можно сказать, что через два месяца после синтеза полностью распадается.

    А вот долгоживущий радионуклид 99Тс с периодом полураспада около 212 000 лет гораздо опаснее. Он образуется как продукт деления ядер урана 235U или плутония 239Рu в реакторах атомных станций. Скорость накопления технеция-99 зависит от природы делящегося нуклида, степени распада ядерного топлива и может достигать до одного килограмма на тонну ядерного топлива для реакторов на быстрых нейтронах, в которых может использоваться не только нуклид 235U, но и более распространенный в природе 238U, что позволяет повысить эффективность переработки ядерного топлива примерно на 60%. Активность одного грамма технеция-99 составляет приблизительно 633,5 МБк (1 Беккерель соответствует одному распаду в секунду), в основном это бета-распады с образованием стабильного изотопа рутения. То есть 99Тс — компонент отработанного ядерного топлива, который сохраняет значительную радиоактивность, и его утечек не следует допускать.

    Для иммобилизации технеция-99, образующегося в ядерных редакторах, обычно используют метод застекловывания — внедрение его производных в боросиликатное стекло. Однако такой способ связывания сильно осложняется образованием летучих производных технеция: в ряде случаев при приготовлении боросиликат-технециевых стекол, для которого требуется нагревание до 1300°С, может улетучиваться до 70% технеция (John G. Darab, Peter A. Smith Chemistry of Technetium and Rhenium Species during Low-Level Radioactive Waste Vitrification). К летучим соединениям, обуславливающим потерю технеция, относятся не только хорошо изученные вещества, как, например, оксид технеция (VII) Tc2O7, но и другие гораздо менее изученные соединения. Определение строения таких соединений и их свойств позволили бы оптимизировать процессы связывания технеция.

    Пожалуй, самым загадочным из всех соединений технеция можно назвать вещество, структуру которого не удавалось определить в течение полувека. Впервые оно было обнаружено в 1967 году, когда исследователи из Мичиганского университета решили изучить свойства соединений технеция и сравнить их поведение с аналогичными по структуре производными соседей технеция по Периодической системе — марганца и рения. Определяя, какая из кислот сильнее — пертехнециевая (HTcO4) или перрениевая (HReO4), они получали растворы пертехнециевой кислоты с различными концентрациями. Это позволило наблюдать, что повышение содержания HTcO4 в водном растворе от 0,05 моль/л до 0,3 моль/л приводит к образованию окрашенного в розовый цвет раствора с максимумом поглощения при 505 нанометрах (C. L. Rulfs et al., 1967. Technetium chemistry, oxidation states and species). Позже было показано, что дальнейшее увеличение концентрации пертехнециевой кислоты в конечном итоге позволяет получить отливающее красным темное твердое вещество, а затем — красное маслянистое соединение, названное «красным технецием».

    Результаты рентгеноструктурного анализа красного технеция при 100 К позволяли предположить, что при такой температуре это — неорганический полимер со связанными друг с другом за счет общих атомов кислорода тетраэдрическими фрагментами TcО4 и октаэдрическими фрагментами ТсО6 с общим составом Tc2O7×H2O (молекулы воды содержатся в структуре полимера). Тем не менее, даже при низких температурах не получалось определить положение молекул воды или атомов водорода, а при комнатной температуре и при контакте с воздухом красный технеций быстро поглощал пары воды из воздуха, расплываясь в аморфную массу, которую нельзя было изучать с помощью рентгеноструктурного анализа — метода, способного определить строение вещества «напрямую» (Joseph A. Rard, 2005. Current Status of the Thermodynamic Data for Technetium and Its Compounds and Aqueous Species). Исследования технеция косвенными методами — с помощью ИК-спектроскопии, оптической спектроскопии, масс-спектрометрии давали результаты, которые можно было трактовать различными способами, при этом все варианты трактовки сходились в одном — красный технеций представляет собой соединение, состоящее из технеция и кислорода, в составе которого также может присутствовать и водород (либо в составе кристаллизованной воды, либо содержащих технеций кислот).

    Исследование красного технеция, да и других производных этого элемента осложняется тем, что все технецийсодержащие материалы радиоактивны, и работать с ними можно только в специализированных лабораториях.

    В начале 2018 года список соединений, которые можно было бы рассматривать на роль красного технеция, был сужен — в поисках истинной формулы Кит Лоулер (Keith Lawler) и Пол Фостер (Paul Forster) изучали процессы окисления диоксида технеция TcO2 молекулярным кислородом в присутствии воды. Им удалось выделить чистую пертехнециевую кислоту HTcO4 и ее гидраты, в том числе еще одно соединение, которое подозревали в том, что оно и есть красный технеций, — TcO3(OH)(H2O)2. Однако никакой из полученных продуктов не демонстрировал в спектрах характерный пик поглощения с максимумом при 505 нм. Также была поставлено под вопрос и полимерное строение красного технеция. Оказалось, что это вещество испаряется проще, чем хорошо изученный оксид технеция (VII) Tc2O7, который характеризуется низкомолекулярным строением и не является полимером (B. C. Childs et al., 2018. The Nature of the Technetium Species Formed During the Oxidation of Technetium Dioxide with Oxygen and Water). Дело в том, что для соединений, имеющих близкую структуру (в данном случае — состоящих из технеция и кислорода), способность испаряться падает с увеличением молекулярной массы, поэтому летучесть полимеров с большой молекулярной массой должна быть гораздо ниже, чем у низкомолекулярных веществ, а при достижении определенной молекулярной массы (которая для каждого типа высокомолекулярных соединений определяется его строением) вещество просто теряет способность к испарению.

    Лоулер и Фостер решили развить успех. Пользуясь тем, что современные методы квантовой химии позволяют весьма точно предсказывать спектральные свойства соединений, они решили провести квантовохимическое исследование всех кислородсодержащих производных технеция, которые не были отбракованы ранее. Расчеты проводились таким образом, чтобы предсказать электронное строение соединений и положение максимума поглощения в спектре (то есть — определить его цвет). Критерием попадания расчета в «нужную» структуру считалось наличие в смоделированном спектре максимума поглощения вблизи того же значения 505 нм. Смоделированное электронное строение использовали для предсказания физических и химических свойств соединений. В итоге был сделан вывод, что на роль красного технеция лучше всего подходит димер оксида технеция (V) Tc4O10 (рис. 1). Мономерное звено Tc2O5 состоит из двух фрагментов TcO3, у которых один атом кислорода общий (рис. 3). Звенья связываются в димер за счет слабой ковалентной связи технеций—технеций, образующейся в результате перекрывания d—орбиталей технеция, принадлежащих разным мономерным звеньям.

    Предложенное Лоулером и Фостером строение Tc4O10 может объяснить свойства красного технеция. Красный цвет объясняется переходом электронов с наивысшей по энергии молекулярной орбитали на ближайшую по энергии свободную орбиталь связи Tc—Tc. Взятое в отдельности мономерное звено Tc2O5, в соответствии с расчетами, вообще не поглощает свет в видимой области и, таким образом, не окрашено.

    Димеры Tc4O10 также должны быть более летучими по сравнению со структурами Tc2O5 и Tc2O7, хотя можно было бы подумать, что более легкое в сравнении с Tc2O7 мономерное звено Tc2O5 окажется более летучим. Тем не менее, расчеты, предполагающие отсутствие димеризации, показывают, что плотная упаковка и сближение не связанных ковалентной связью технеций-технеций частиц Tc2O5 должны приводить к прочным межмолекулярным взаимодействиям, снижающим летучесть. Что же касается Tc4O10 — по результатам расчетов в твердой или жидкой фазе молекулы димера упакованы менее плотно, поэтому между ними должно быть большее расстояние, которое, в конечном итоге, ослабляет прочность межмолекулярных взаимодействий, значительно увеличивая летучесть.

    В планах Лоулера, Фостера и их коллег переход от теоретического исследования красного технеция и других производных этого металла к проведению экспериментов. Новые знания о химических и физических свойствах технеция будут полезны не только для дополнения общей картины свойств производных тройки переходных металлов (Mn—Tc—Re) и очередной проверки, работает или не работает здесь Периодический закон, но и позволит оптимизировать технологию связывания компонентов отработанного ядерного топлива, снижая возможность утечки опасных материалов.

    Статья опубликована в журнале Chemical Communications

    По информации http://sci-dig.ru/chemistry/raskryita-tayna-krasnogo-tehnetsiya/

22.02.2018
12:37

Лазерную беспроводную зарядку научили не обжигать руки

    Инженеры разработали и протестировали лазерную зарядку, которая может заряжать смартфоны и другие устройства на расстоянии нескольких метров. Поскольку . . .

22.02.2018
12:34

Городам Европы достанется больше аномальной жары во второй половине века

    Британские климатологи смоделировали возможное изменение частоты экстремальных погодных явлений в 571 европейском городе ко второй половине XXI века. Оказалось, . . .

21.02.2018
20:02

Самая далекая гиперновая породила магнитар

    Астрономы на основе данных с наземных и космических телескопов подтвердили природу самой далекой вспышки гиперновой, свет от взрыва которой шел до Земли 10,5 . . .

21.02.2018
19:57

Создатель Amazon начал строить часы на 10 тысяч лет

    Основатель интернет-компании Amazon Джефф Безос начал строительство механических часов, которые будут идти без вмешательства человека десять тысяч лет. Об этом он . . .

21.02.2018
19:54

SpaceX развернула гигантскую паутину

    SpaceX попробует поймать половину головного обтекателя ракеты Falcon 9 при помощи гигантской сетки. Ее снимок выложила в Twitter фотожурналист Teslarati Паулин Акалин . . .

21.02.2018
19:47

В Европе создадут грузовики для перевозки взрывающейся антиматерии

    Ученые ЦЕРН разработают систему сдерживания для антиматерии, которую используют для перевозки экзотического вещества из одной лаборатории в другую для изучения . . .

21.02.2018
19:43

Крупнейшая подводная пещера оказалась кладбищем майя

    Ученые Национального института антропологии и истории Мексики нашли 198 древних артефактов и останков живых существ внутри Сак-Актун — самой крупной в мире . . .

21.02.2018
19:39

У Йеллоустонского супервулкана зафиксировали подозрительную активность

    Ученые Геологической службы США зафиксировали серию землетрясений в районе Йеллоустонской кальдеры, состоявшую из 200 подземных толчков и сопровождавшуюся . . .

21.02.2018
16:58

Электричество и память

    Нейробиологи уже давно пытаются улучшать память, стимулируя мозг слабым электрическим током, причем стимулировать как извне, с помощью неинвазивных методов, так . . .

21.02.2018
16:52

Изучение Земли поможет в поисках жизни на других планетах

    Новое исследование эволюции атмосферы Земли с течением времени может дать ключи к обнаружению жизни на экзопланетах, согласно исследователям из Сент-Эндрюсского . . .

21.02.2018
16:49

Астрономы проводят многоволновое исследование спиральной галактики NGC 6744

    Международная команда астрономов провела многоволновое исследование галактики NGC 6744, представляющей собой одну из наиболее близких Млечному пути спиральных . . .

21.02.2018
16:36

Россия запустит в Антарктиде свой центр приема космической информации

    Госкорпорация Роскосмос планирует в 2019 году запустить на Антарктиде собственный наземный центр по приему и обработке космической информации. Реализацией . . .

21.02.2018
16:32

Лайман-альфа излучение обнаружено вокруг квазара J1605-0112

    Используя инструмент Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE), астрономы открыли протяженный источник Лайман-альфа излучения с широкими линиями в форме туманности вокруг квазара . . .

<< 511|512|513|514|515|516|517|518|519|520 >>

ЛИТЕРАТУРА

Новости русской культуры

К читателю

Содержание

Публицистика

"Курск"

Кавказ

Балканы

Проза

Поэзия

Драматургия

Искания и размышления

Критика

Сомнения и споры

Новые книги

У нас в гостях

Издательство

Книжная лавка

Журнальный зал

ОБОЗРЕНИЯ

"Классики и современники"

"Слово о..."

"Тайная история творений"

"Книга писем"

"Кошачий ящик"

"Золотые прииски"

"Сердитые стрелы"

КУЛЬТУРА

Афиша

Новые передвижники

Фотогалерея

Музыка

"Неизвестные" музеи

Риторика

Русские храмы и монастыри

Видеоархив

ФИЛОСОФИЯ

Современная русская мысль

Искания и размышления

ИСТОРИЯ

ХРОНОС

История России

История в МГУ

Слово о полку Игореве

Хронология и парахронология

Астрономия и Хронология

Альмагест

Запечатленная Россия

Сталиниана

ФОРУМЫ

Дискуссионный клуб

Научный форум

Форум "Русская идея"

Форум "Курск"

Исторический форум

Детский форум

КЛУБЫ

Пятничные вечера

Клуб любителей творчества Достоевского

Клуб любителей творчества Гайто Газданова

Энциклопедия Андрея Платонова

Мастерская перевода

КОНКУРСЫ

За вклад в русскую культуру публикациями в Интернете

Литературный конкурс

Читательский конкурс

Илья-Премия

ДЕТЯМ

Электронные пампасы

Фантастика

Форум

АРХИВ

2001

2000

1999

Фотоархив

Все фотоматериалы

Помощь корреспонденту Добавить новость
НАУКА В "РУССКОМ ПЕРЕПЛЕТЕ"

Если Вы хотите стать нашим корреспондентом напишите lipunov@sai.msu.ru

 

© 1999, 2000 "Русский переплет"
Дизайн - Алексей Комаров

Rambler's Top100