Окислительно-восстановительные реакции – химические реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ.
В неорганической химии окислительно-восстановительные реакции формально рассматриваются как перемещение электронов от атома одного реагента к атому другого. Вещество, в котором степень окисления атома понижается за счет приобретения электронов, называется окислителем, а вещество, в котором степень окисления атомов повышается за счет отдачи электронов – восстановителем. При этом, окислитель восстанавливается, а восстановитель окисляется.
В органической химии окисление обычно рассматривают как процесс, в результате которого из–за перехода электрона от органического соединения к окислителю возрастает число или кратность кислородсодержащих или уменьшается число водородсодержащих связей. При восстановлении органических соединений в результате приобретения электронов происходят обратные процессы.
Реакция окисления широко распространена (дыхание, горение, гниение и др.). В смеси с окислителем многие вещества способны самопроизвольно возгораться. Опасен контакт окислителей с органическими и некоторыми неорганическими веществами в размельченном или раздробленном состоянии (опилки, ветошь, материалы в виде порошка). Если окислитель входит в состав горючего вещества, то для поддержания горения кислород воздуха не нужен.
Коррозия – разрушение твердых тел, вызванное химическими и электрохимическими процессами, развивающимися на поверхности тела при его взаимодействии с внешней средой. Особенный ущерб приносит коррозия металлов. Распространенный вид – ржавление железа.
В результате коррозии ежегодно теряется около 10% общего количества выплавляемых черных металлов. Она может быть уменьшена или практически устранена: нанесением защитных покрытий; введением в среду ингибиторов; применением коррозионно-стойких материалов.
Ингибиторы – вещества, снижающие скорость химических, ферментативных и др. реакций или подавляющие их. Применяют для предотвращения или замедления нежелательных процессов: коррозии металлов, старения полимеров, окисления топлив и смазочных масел, пищевых жиров и др.
Коррозионному разрушению подвержены также бетон, строительный камень, дерево, другие материалы. Коррозия полимеров называется деструкцией.
Коррозионная агрессивность воздуха повышается с увеличение влажности, в присутствии кислорода, углекислого газа, кислот, диоксида азота, а также копоти и пыли. При контакте с водой коррозия ускоряется при наличии в воде даже малой примеси солей и кислот. Наиболее опасны кислоты, сильные окислители и едкие вещества, соли и минеральные удобрения.
Питтинговая коррозия – образование в металле коррозионных язвенных полостей (питтингов), начинающееся с его поверхности. Питтинги возникают главным образом по местам различных дефектов (трещин, пор и т. п.) в защитном слое и могут нарушать функционирование самых разных изделий – от тонких мембран и проводников микросхем до толстостенных емкостей и труб.
Радиоактивность – самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер в ядра других элементов, сопровождающиеся ядерным излучением.
В электромагнитное (фотонное) излучение входит: g–излучение – при ядерных превращениях и аннигиляции; характеристическое излучение – при изменении энергетического состояния атома; тормозное излучение – при изменении кинетической энергии заряженных частиц; рентгеновское излучение – совокупность тормозного и характеристического с энергией фотонов от 1 кэВ до МэВ. Рассмотрим это излучение более подробно.
Электромагнитное излучение – процесс образования свободного электромагнитного поля; излучением называют также само свободное электромагнитное поле. Излучают ускоренно движущиеся заряженные частицы (напр., тормозное излучение, синхротронное излучение, излучение переменных диполя, квадриполя и мультиполей высшего порядков).
Атом и другие атомные системы излучают при квантовых переходах из возбужденных состояний в состояния с меньшей энергией.
Синхротронное излучение (магнитотормозное излучение) – излучение электромагнитных волн заряженными частицами, движущимися с релятивистскими скоростями в магнитном поле, искривляющем их траектории. Впервые наблюдалось в синхротроне (отсюда название).
Гамма–излучение (g–излучение) – коротковолновое электромагнитное излучение с длиной волны < 10–8 см, возникающее при распаде радиоактивных ядер и элементарных частиц, взаимодействии быстрых заряженных частиц с веществом, аннигиляции электронно-позитронных пар и др.
Тормозное излучение – электромагнитное излучение, возникающее при рассеянии (торможении) быстрой заряженной частицы в кулоновском поле атомных ядер и электронов; существенно для легких частиц – электронов и позитронов. Спектр тормозного излучения непрерывен, максимальная энергия равна начальной энергии частицы. Примеры: тормозное рентгеновское излучение в рентгеновской трубке, тормозное гамма–излучение быстрых электронов ускорителя при их попадании на мишень и т. д.
Рентгеновские лучи – невидимое глазом электромагнитное излучение с длиной волны 10–5 – 102 нм. Проникают через некоторые непрозрачные для видимого света материалы. Испускаются при торможении быстрых электронов в веществе (непрерывный спектр) и при переходах электронов с внешних электронных оболочек атома на внутренние (линейчатый спектр).
Корпускулярное – состоит из частиц массой покоя отличной от 0 (a, b, протоны, нейтроны):
a–излучение – ядра атомов гелия, поражает поверхностные слои;
b–излучение – поток электронов и позитронов со скоростью движения близкой к скоростью света, проникает глубже чем альфа.
Основная опасность радиоактивных излучений – ионизация молекул тканей, которая приводит к изменению химической структуры. При внешнем воздействии наиболее опасны нейтронное и g–излучение, а внутри – a и b.
Активность радиоактивного вещества – число спонтанных ядерных превращений в единицу времени. Критический орган – орган, ткань, часть или все тело, облучение которого приводит к наибольшему ущербу. Доза излучения – отношение средней энергии передаваемой ионизирующим излучением веществу к массе этого вещества. Эквивалентная доза излучения – произведение поглощенной дозы на коэффициент качества излучения. Коэффициент качества излучения меняется от 1 до 20 в зависимости от вида излучения. БЭР.
Средства защиты от радиации: Радиопротектор – химические вещества повышающие стойкость организма или ослабляющие лучевую болезнь. Защитная одежда, мази, респираторы.
Действуют: правила безопасности при транспортировке радиоактивных веществ (ПБТРВ) 1973 г.; нормы радиоактивной безопасности (НРБ); основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами (ОСП–72).