Органические вещества. 
Атомная и ядерная физика: радиоактивность и ионизирующие излучения

Коротко остановимся на радиолизе углеводородов как наиболее простых представителей обширной группы соединений углерода.

Продукты, образующиеся при радиолизе какого-либо углеводорода, можно разбить на три основные группы: 1) продукты разложения (деструкции) молекулы углеводорода с разрывом связи углерод-углерод или отрывом атома водорода; 2) продукты внутреннего превращения с сохранением числа углеродных атомов, но претерпевающих изменения в структуре и/или химических связях; 3) продукты с укрупнением молекул.

Пентан, как и все углеводороды жирного ряда, чувствителен к действию излучения. На каждые юо эВ поглощенной энергии распадается 9 молекул, т. е. на разрыв одной связи в среднем идёт 11 эВ. Если учесть, что для разрыва одной связи С-Н в углеводородах требуется 4 эВ (для связи С-С еще меньше), то лишь 40% энергии излучения, в конечном счёте, используется на химическое превращение, а 6о% рассеивается в веществе и превращается в тепло. Если молекула первоначально содержала двойные связи, то основным процессом, происходящим при облучении, будет соединение двух молекул по двойной связи — димеризация, а в дальнейшем с ростом цепи — полимеризация. Одним из видов внутренней перестройки является изомеризация, т. е. перестройка молекулы без изменения числа атомов. Если углеводороды с большим числом атомов углерода подвергнуть продолжительному облучению, то можно получить большое количество углеводородов с короткой цепью. Этот процесс близок к термическому крекингу' углеводородов.

Строение вещества влияет на его радиационную стойкость. Например, выход газообразных продуктов радиолиза (водорода, метана) для бензола в юо раз ниже, чем выход газообразных продуктов разрушения гексана. Выход продуктов полимеризации у бензола в два раза ниже, чем у гексана. Бензол устойчивее к облучению и по сравнению с гексеном СН₃-СН₂— СН₂-СН=СН-СН₃, имеющим одну двойную связь, и с циклогексаном, имеющим кольцо, но без двойных связей. Высокая радиационная стойкость — особенность всех циклических соединений: если в какую либо молекулу ввести бензольное кольцо, она становится более стойкой к разрушительному действию излучения. Ионообменные смолы, содержащие в составе молекулы бензольное кольцо, могут выдерживать дозу в юо раз большую, чем смолы, построенные только из молекул с линейными цепочками углерода. Другой пример — смазка трущихся деталей моторов, компрессоров и т. п., работающих в поле излучения. Под действием излучения эти смазки быстро теряют смазочные свойства. Если же к смазке добавить октадецилтерефталат, содержащий бензольное кольцо, то она может выдержать в 50 раз большую дозу, чем без добавки. Полимеры, молекулы которых содержат бензольное кольцо, также устойчивы к действию излучения.

Радиолиз органических соединений, молекулы которых состоят не только из атомов углерода и водорода, а содержат также атомы других элементов (кислород, азот, сера и др.) протекает сложнее, чем радиолиз углеводородов. Среди продуктов деструкции присутствуют не только осколки углеводородной части молекулы, но и соединения, содержащие продукты превращения функциональной группы-су'льфогрутты-БОзН, аминогруппы-NHo, карбоксильной группы-С0₂Н и т. д. Например, при радиолизе спиртов образуется вода, при радиолизе кислот — С0₂, при радиолизе аминов — NH₃.

Поскольку меченые соединения, т. е. соединения, содержащие в молекуле один или несколько радиоактивных атомов, находят широкое применение, важна проблема их радиационной устойчивости по отношению к собственному излучению. Если, например, метиловый спирт, меченный нС, (p-излучатель) обладает активностью ю мКюри/мл, то в сутки в нём разлагается 3 ю¹? молекул в каждом миллилитре спирта. За год хранения меченого спирта в нём накопится 1% примесей, среди которых будут такие соединения как СН₄, Н₂, СО, С0₂, этиленгликоль, этилен, этан и др. В случае органического соединения, содержащего радиоактивный фосфор или йод, разложение будет во много раз больше. Так, в трибутилфосфате, содержащем ю мКи згр, за неделю разложится 0,4% всех молекул. После длительного хранения использовать радиоактивные препараты без предварительной очистки нельзя.

Наиболее радиационно-стойким классом органических соединений являются углеводороды. Их радиационная стойкость уменьшается в следующем ряду: бензол > производные бензола > насыщенные углеводороды > ненасыщенные углеводороды с одной двойной связью > ненасыщенные углеводороды с тройной связью. Органические соединения с функциональными группами менее стойки к действию излучения, чем соответствующие углеводороды. Обычно основным процессом, протекающим при облучении многих органических соединений, имеющих функциональные группы, является их потеря, но в спиртах, эфирах, кетонах преобладающий процесс — отрыв водорода от атома углерода, ближайшего к функциональной группе. Метан, этан и более длинноцепочечные углеводороды являются продуктами разложения почти всех органических соединений.