55.  Etapy radiolizy wody

 

Radioliza - całokształt przemian
chemicznych zachodzących w obiekcie w wyniku pochłonięcia promieniowania
jonizującego. Odmianą radiolizy jest radioliza impulsowa dotycząca skali
czasowej rzędu mikrosekund.

 

Radioliza to proces chemiczny wywołany
działaniem cząstek i promieniowania wysokoenergetycznego.

 

Etapy
radiolizy

I - akt pierwotny-proces przekazania energii
cząsteczkom ośrodka 10-18 - 10-16 s.

II - reakcje wtórne między produktami 10-16
- 10-4 s. Dyfuzja powstałych produktów poza obszar tunelu jonizacji, wzbudzenie
cząsteczek.

III- reakcje jonów i cząsteczek o energii
termicznej 10-4 - 10-1 s.

 

Przykładem radiolizy jest radioliza wody.

Do najważniejszych reakcji radiacyjnych
należy radioliza wody. Po pochłonięciu kwantu promieniowania (hv) przez cząsteczkę wody następuje jej jonizacja:

H2O + hv
→ H2O+ + e-

Jony H2O+ ulegają rozpadowi:

H2O+ → H+ + OH

a elektrony - hydratacji i następnie rozkładowi:

H2O + e- → H2O-
→ H + OH-

Gdy elektron nie zdoła oddalić się poza
obszar elektrostatycznego oddziaływania jonu macierzystego H2O+, ulega
wychwytowi i wówczas cząsteczka wody (H2O*), która rozpada się na rodniki:

H2O+ + e- → H2O*
→ H + OH

Rodniki OH i atomy wodoru rekombinują:

OH + OH → H2O2 oraz H + H → H2.

W rezultacie otrzymuje się bardzo reaktywne
rodniki OH i H oraz cząsteczki H2O2 i H2,
które mogą reagować z substancjami znajdującymi sie w wodzie. Skutki chemiczne
zależą od wielkości pochłoniętej przez układ dawki promieniowania. Dawką nazywa
się ilość pochłoniętej energii przez określoną masę substancji (jednostką jest grej: 1 Gy = 1J/1kg).

 

Rozkład wody pod wpływem cząstek α
zaobserwowała Maria Skłodowska-Curie podczas pracy z roztworami soli radu.
Ponieważ produktami tej reakcji były wodór i tlen, proces ten nazwała
radiolizą, przez analogię do elektrolizy wody, której produktami są także wodór
i tlen. Obserwacja ta dała początek chemii radiacyjnej. W odróżnieniu od reakcji
fotochemicznej, o których przebiegu decydują rodzaj i charakter wiązań między
atomami w cząsteczce, w rekcjach radiacyjnych dominuje proces jonizacji,
zależny przede wszystkim od gęstości ośrodka.