В.П. Васильев - Аналитическая химия, часть 2 (1108733), страница 61
Текст из файла (страница 61)
Их действие основано на возникновении ионизации или газового аз яда, вызванного ионизацией являются ионизационная камера и счетчик Гейгера — Мюллера, который получил наиболыпее распространение в химико-аналитических н радиохимических лабораториях. Схема устройства, принцип работы его и некоторые технические характеристики счетчика указывались при рассмотрении рентгено-спектрального анализа. Для радиохимических и других лабораторий промышленНостью выпускаются специальные счетные установки.
Сцннтилляционные счетчики. Действие этих счетчиков осно, вано на возбуждении атомов сцинтнллятора Т-квантами нли '. радиоактивной частицей, проходящей через счетчик. Возбужденные атомы, переходя в нормальное состояние, дают вспышку света. В начальный период излучения ядерных процессов визуальный счет сцинтилляцнй сыграл большую роль, однако в дальней.'шем он был вытеснен более совершенным счетчиком Гейгера— Мюллера. В настоящее время сцинтилляционный метод вновь .' .
стал широко применяться уже с использованием фотоумножителя. Черенковские счетчики. Действие этих счетчиков основано на'использовании эффекта Черенкова, который состоит в излучении света при движении заряженной частицы в прозрачном веществе, если скорость частиц превышает скорость света в данной среде. Факт сверхсветовой скорости частицы в данной среде, коНцчно, не противоречит теории относительности, поскольку скорость света в какой-либо среде всегда меньше„ чем в вакууме Скорость движения частицы в веществе может бьггь больше скорости света в этом веществе, оставаясь в то же время меньше скорости света в вакууме в полном соответствии с теорией относительности. Счетчики Черенкова применяются для исследова тццьских работ с очень быстрыми частицами, для исследований А,:космосе и т.
д., поскольку с их помощью может быть определен ряд других важных характеристик частиц (их энергия„направление движения и др.). 12.А ЯДЕРНАЯ ХИМИЯ И ИСКУССТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ тиц, протонов, Ядерные превнй, напоминаю- Например, "А) 267 При бомбардировке вещества потоком а-час нейтронов и т. д. происходит превращение атомов Ращения можно представить с помощью уравнен %их уравнения обычных химических реакций ;„.~!!;;'::;.;."ЛОА Аействием протонов превращается в 'Мц ый) 1 ~р НМК 1 сц ПОА действием нейтронов '~А) преврагцается в '~Мд.
'7А1 -1- 'и = "М: -1- 'р Часто используется краткая запись этих ураанений, Вместо перВож! урааненнь пишу!' 11А1(р 11) 11Мй я Вмс1 1о Вт1Р1ого 11А! 1и, р)11М8. г1ри такой записи сначала указыаают символ исходного атома, далее В скобках через запятую приводят бомбарднр1уюц!ую и ВыбРВаемую частицы, пОсле '!его запнсыааю1 симяол образуюшегося атома Один и тот же элемент под дей.
ствисм различных бомбарднруюц1их частиц может претерпеаать множжтао 11азнообрязных преарашений. В 1984 г. М. Кюри и Ф. УКО1!Ио открыли и с к у с с т В е н н у 1о р а д и о а к т и В н о с т ь. Они обнаружили, что излучение, возникяюшес прн бомбарднроаании алюминия а-частицами, годчиняется закону радиоактианого распада (12.1) Оказалось, по прн бомбардн|1оаке алю~~ния обпяэается нечстоЙчиаый радиоак тнанын изотоп фосфора.
"А1+'и = "Р 1с 'и, который В результ11те 11адноа1сгианогп распада 11реаряшяется В кремнии: р — ~ ЗО ! ' 51+ 8'. В настояшее Время известно большое число искусе.! Венно получен1П1х радиоактианых изотопоа. С помо!Пью ядерных реакциЙ удалось получить элементы, В природе не суцтестауюшне„ но для которых В таблш!е Д. И.
Менделеева имелись соответстау1ощне клетка под номерами 43, 6К 85, 87 Зто технеций, поометиР, Встат и фрянций. Злементь1„имеющие естестаенную радиоактинность, могу~ быть определены по этому свойству количестаенно. Зто О, П1, ка, Ас, К и др., всего более 20 элементоа. Например, калий можно определи~ь по его радиоактианости В растворе при концентрации 0,05 М. Определение различных элементов по их радноактнаности обы~но произаодя1 с помошью градуироаочного графи.
ка, показыааюшего зааисимость активности от процентного содержания определяемого элемента нли методом добавок Болыпое значение имеют радиометрические методы В понскоВой 11аботе геологоа, например при разаедке месторо1кденин урана Ори ОГ1лучещ!н яеитронами протонами н дру1ими частицами высокои энергии многие нерадиояктиапые элементы станоаятся рядиоактианымР. Актиаацнонный анализ Основан иа измерении этой радиоактивности. Хотя В принципе для Облучения могут быть использоааны любь1е 1астнцы, наибольшее практическое значеяне имеет процесс облучения нейтронами. 11рименение для этОЙ 1ш~п! заряженных частиц СВязано с преодОленнем бОл~е значительных технических трудностей, чем в случае нейтронов. Основными источниками нейтронов для проведения активациоиного анализа являются атомный реактор и так на.
зываемые портативные источники ' '(радиевобериллневый и др.). В последнем случае а-частицы, получивцсиеся при распаде какого-либо а .,активного элемента (Йа, Йп и т. д.), вааимодействуют с ядрами берил рис !2 ~ уменьшение в новитив'. лия, выделяя нейтроны: ности во времени Ве + 'Не -в иО + и Нейтроны вступают в ядерную реакцию с компонентами анализируемой пробы, например ввМп + л = ввМп или яп(~К у) ввМп Радиоактивный ввМп распадается с периодом полураспада 2;6 ч: "Мп- мре+с)',(ля получения информации о составе образца некоторое время мдмеряют его радиоактивность и анализируют полученную криВую (рис.
!2.1). При проведении такого анализа необходимо рас(яэлагать надежными данными о периодах полураспада различмых изотопов, с тем чтобы провести расшифровку суммарной йрнвой На практике обычно используют относительный метод анали- эавкогда в одинаковых условиях облучают анализируемый обра'.-':";-;"::...'-зсец и эталон с известным содержанием определяемого элемента, ;;:„;;:;::;'::.!':! отто существенно упрощает анализ. Во многих случаях образец после облучения переводят в раствор, производит химическое вы Л',;,::;,':: ЖЛение интересующих компонентов путем экстракции, хромато- врафии, осаждения или дру~им методом и определяют активность ":-'!,-';,'.-.::;'-::,:-":„:;.::продуктов разделения. Операции химического разделения значи;";";:,'."" ,тально расширяют возможность метода, повышают селектив;:,;":;:;: - Мпмтй, однако это имеет реальное значение лип~в для изотопов ,',(~,"-;;.,сг Йе слишком малым периодом полураспада ",::;~':;-,::",;„'':::,:"::"-":-'Дтругим вариантом активационного анализа является метод :;::~~:;.';:;:.!-;;уча я е к т р о с к о п и и, основанный на измерении спектра у-из'твт)-".-";-';:;::::::"4Учеяия образца.
Энергия у-излучения является качественной, '$~~~:,,'~;.',-::.~:-:::4-::Скорость счета — количественной характеристикой изотопа. ;Е~::,:.:-'":;:,,"~Змерения производят с помощью многоканальных у-спектро :~~~;;~';;:,:-.")ветров со сцинтилляционными или полупроводниковыми счетчи- сс4тФ',-'',-:::,'Ваяя. Это значительно более быстрый и специфичный, хотя и не- ' Г ";;;::;:в~вольно менее чувствительный метод анализа, чем радиохими- ;, "чтвсКйй. В настоящее время различные варианты активационного анализа получили широкое и разнообразное применение. Наибольшее значение имеет анализ веществ высокой чистшы, используемых, например, в полупроводниковой и атомной промышленности, ракетной технике и т.
д. Он с успехом применяется для анализа воды и многих геохимических объектов, для определения состава различных биологических и космохимических материалов и ео многих других областях науки н народного хозяйства, свя. ванных, главным образом, с новой техникой. Важным достоинством активациоиного анализа является его высокая чувствительность.
С его помощью может быть обнаружено при благоприятных условиях до !О 'З...10 " г вещества. В некоторых специальных случаях удавалось достигнуть егце более высокой аналитической чувствительности. Например, с его помощью контролируют чистоту кремния и германия в промыш ленности полупроводников, обнаруживан содержание примесей до 10 '...10' о4. Такие содержания никаким другим методом, кроме активационпого, определить невозможно. При получении тяжелых элементов периодической системы, таких, как менделе. вий и курчатовий, исследователям удавалось считать почти каждый атом полученного элемента.
Основным недостатком актнвационного анализа является громоздкость источника нейтронов, а также нередно длительность самого процесса получения результатов. Применение активационного анализа позволило решить многие геохимические и общенаучные проблемы, например, связанные с установлением возраста минералов и образцов органического происхождения. Например, хорошо известный радиометрический способ определения возраста древних предметов и изделий органического происхождения основан на том, что в атмосфере в результате ядерной реакции постоянно образуется радиоактивный углерод "С с периодом полураспада 5300 лет: мХ+ и=-'"С+р Нейтроны генерируются в атмосфере при взаимодействии космического излучения с веществом, а азот является составной частью атмосферы.
Радиоактивный '"С образует радиоактивный м СОм который вступает в биологический круговорот. Таким об разом, вегцества и организмы, участвукнцие в этом круговороте (растения, животные и т. д.), будут иметь примерно постоянную радиоактивность, пропорциональную содержанию "С. В орса низмах, которые выпадают из круговорота в результате гибели, количество радиоактивного "С не пополняется и их активность уменьшается. Таким образом, если измерить активность какого- либо древнего изделия (предмета из дерева, кожи и т. д.), то, зная период полураспада углерода "С и общее содержание углерода в образце, можно рассчитать промежуток времени„ прошедший с момента гибели организма. Этот промежуток будет характеризовать примерный возраст изделия. Анализ этим мето- дом позволил уточнить даты многих важных событий далекой древности. Интересным примером применения активационного анализа является предложенный недавно быстрый способ обнаружения взрывчатки.
Как известно, в качестве взрывчатых веществ, обычно используют различные нитросоединения. Способ обнаружения ' основан на том, что взрывчатка наряду с Г» содержит некоторое количество '~Ь), который при облучений нейтронами превращает:.ся в >аЬ) Этот изотоп имеет период полураспада 7 с и прн его ..распаде кроме й-частиц происходит непускание у-квантов опре.. деленной эне>>гин. Появление й-квантов с энергией, характерной для распада ~>х после облучения вещества нейтронами, является сигналом о наличии азотсодержащего вещества, возможно 'взрывчатки. Очень ценные результаты дает активационный анализ в криминалистике, судебной химии и т. д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
