А.П. Виноградов - Аналитическая химия Урана (1113390), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Расчет ведется по следующей формуле: 6, Метод многократного радиоактивного разбавления для определения малых количеств примесей [81) В основе метода лежит различное изменение удельнойактивности индикатора за счет разоавления различных количеств его радио- изотопа равными аликвотными частями исследуемого вещества. Если в раствор, содержащий охо миллиграммов исследуемого вещества добавить от,о миллиграммов его радиоактивного изотопа с удельной активностью 5„то удельная активность смеси этого вещества станет равной хо.о«о оо, + х При введении в такой же раствор «т,о миллиграммов радиоактивного вещества с той же удельной активностью, удельная активность смеси будет равной 'оо ' о' «обо — хо ' 1тооооо 5,— ь, (5) Аналогичные уравнения получаются, когда одинаковое количество носителя добавляется к различным количествам исследуемого радиоактивного вещества.
Основным преимуществом этого варианта метода по сравнению с предыдущим является возможность работы с микроколичествами элементов ((1 мг). Точность определения малых содержаний элементов этим методом определяется степенью разбавления исследуемого образца неактивным изотопом, так как чрезмерное разбавление приводит (уравнение 6) к алгебраическому тождеству. Наилучшие результаты получаются при максимальном разбавлении носителем в 20 раз при условии, что Ю'о,о ~ — --.2К„а о и точности радиометрических измерений составляют --1";о.
При этом точность данного варианта может достигнуть 20«о (отн.). 5. Метод п ро и з води ог о р а зба влен и я Данный вариант метода состоит в том, что к исследуемой смеси добавляется меченый реактив с известнои удельной активностью. Метод позволяет определять чрезвычайно малые количества, Однако он еще сравнительно мало распространен и применяется лишь в биологических исследованиях [647!. Если нз обоих растворов выделить одинаковые количества анализируемого вещества «уо мг, то, определив их активность, можно непосредственно определить количество исходного вещества. Активность выделенного из первого раствора вещества 5, т чц А 5 'у= ..
'у о«о+ х а из второго раствора Решая систему двух уравнений с двумя неизвестными, получаем; Поскольку при измерении радиоактивности в определенных условиях активность пробы пропорциональна интенсивности счета пробы, то що(1« 1 ) 1 1 (6) где 1, и 1,— соответственно интенсивности счета выделенных проб из 1-го и 2-го растворов. Таким образом, для определения неизвестного количества анализируемого вещества необходимо лишь знать количество введенных радиоактивных веществ гп, и и«„ измерить интенсивность выделенных проб 1, и 1,. Оптимальными условиями применимости данной формулы являются т,=х и т,>)х.
Таблица 34 Торий Уран Образец частей на ннллнон 2!80~20 5375~75 0,4!0~0,008 2650~40 303~5 0,22~0,03 0,0054~0,0002 0,000075Ь0,000004 Циркон Сфен . Пертит . Каменный метеорит . Нитрат альмония 235 Данный метод устраняет основной недостаток метода изотопного разбавления — определение удельной активности выделенного соединения, позволяя наряду с этим определять малые количества вещества порядка 10 ' — !О '%.
Значительной трудностью метода является разработка в каждом отдельном случае методов выделения равных количеств исследуемого вещества. м Однако здесь не важно, какие количества будут выделены, и н е ешает наличие любых примесей других веществ; важно, чтобы эти количества были одинаковыми и чтобы выделение было неполным. Точность около !0% (отн.). При этом и в методе многократного разбавления неактивным изотопом и в методе разбавления радиоактивным изотопом очень важное значение имеет статистика радиометрических измерений.
Метод может быть применим в тех случаях, когда имеется определенная растворимость труднорастворимых соединений в некоторых средах, пропорциональность количества выделенного на катоде металла пропущенному току при электролизе в определенных услооб виях, создание насыщенных адсорбционных слоев на адсорбен те, о разование строго заданных количеств соединений, экстрагирующихся экстрагентом в определенных условиях, и др. Практическое применение мел!ода изогпопного разбавления к анализу урана Уран как элемент, имеющий несколько изотопов, очень удобен для масс-спектрального анализа.
Возможность получения отделенных или обогащенных стабильных изотопов с помощью магнитного сепарироваиия позволила использовать их в качестве индикаторов в методе изотопного разбавления. В последнее время метод изотопного разбавления в сочетании с масс-спектральным окончанием все чаще применяется как метод 1006). анализа для определения следовых количеств элементов [630, С помощью метода изотопного разбавления может быть решен целый ряд сложных задач как в области ядерной физики и химии (580, 847[, так и в геохимии. Тилтон и др.
[629, 797) определяли микроколичества 5 10 '— — 1 10 '% урана в метеоритах. Точность 1% (отн.). На рис. 50 приведен массовый спектр„показывающий использование метода изотопного разбавления для определения следовых количеств урана. Содержание урана в каменных, метеоритах определял Патерсон. Концентрация урана составляла от 1 до 6 10 'г Ые. По данным Тилтона, содержание урана в базальте составляет 4,98 10 'г ()/е, а в дуните — 1,6 1О 'е Ые [571[.
Метод изотопного разбавления с масс-спектральным окончанием был применен для определения возраста минералов по соотношению РЬаае/! !азз РЬззь/()таа и Р1>ыь/РЬзьь [599] Для этого к образцам минералов добавляли известные количества свинца,'обогащенного изотопом РЬ"', и урана, обогащенного ()йаа. л4увствительность метода анализа для урана 2.10-'* е. Точность 2-3аГ(ь (отн.). Рис. 50 Масс-спектрограмма определения урана в метеоритах методом изОтОпнОГО разбавления, Тилтон и др.
[978[ изучали изотопный состав и распределение свинца, урана и тория в различных геологических минералах. Табл. 34 показывает точность метода изотопного разбавления с масс-спектральным окончанием. Содержание урана и торин в различных геологических материалах Недавно был описан также метод изотопного разбавления с массспектрометрическим окончанием для одновременного определения общего количества и соотношения между нзотопами 11**', ()'*' т тввв и 11 в растворах, образующихся в процессе переработки отработанных урановых блоков, обогащенных 1)"', с предварительным отде.
лением от других продуктов деления н от посторонних элементов экстрагированием в 3%-ный раствор трибутилфосфата в н. гексане. Уран выделяли из органической фазы в виде БО . 2Н О, . и в,, раствор выпаривали на металлической нити и относительное содержание изотопов определяли на масс-спектрометр .
качестве индикатора добавляли 1)ы' (=50 ляг). Отношение веса урана в образце к весу добавленного урана было равно 20. В этом случае ошибка определения общего урана составляла -+3,7%, а ошибка определения главного изотопа урана ~0,13%в (отн.). Метод применим при концентрациях урана 0,001 — 350 мг!тнл. Продолжительность одного определения 2 часа [552). Значительный интерес представляет работа по определению урана в морской и речной воде, а также в наносных пластах [855, 1006 [. сил)-фос Предварительно уран концентрировали экстракцией (2-этил.
-гек[ЧЙ )-фосфорной кислотой в СС!,, реэкстрагировали его с пом щ ( т), „раствор выпаривали, растворяли в 8 У НС[ и сорбировали на анионите дауэкс-1. Выход при химических операциях контролировался с помощью (1"'. Азотнокислый раствор урана нано.
силн на Та-нить накаливания, н соотношение изотопов Ю"l()взз измеряли на масс-спектрометре. В качестве индикатора служил обогащенный изотоп 1 в". Авторами найдено среднее содержание урана в речной воде н наносных пластах 0,03 — 2,39.10 'г!л, а в морской воде — 3,3 1О ' ",. Метод изотопного разбавления был также использован для количественного спектрального определения урана в разных продуктах в диапазоне 1 — 0,005% () путем введения в пробу в качестве внутреннего стандарта изотопов определяемого элемента Б"' или ()г'э или обоих вместе [40) (см. гл. ЧП).
В." ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРАНА Е РАДИОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРАНА В ПРИРОДНЫХ МАТЕРИАЛАХ А. С. Сердюкова Краткая характеристика радиометрических методов Определение содержания 1) в природных материалах (рудах„ породах и минералах) радиометрическимн методами основано нз и продуктами его использовании излучения, испускаемого () и п При радиометрических измерениях исключается необходимость в предварительной химической обработке пробы, так как интенсиветость и качество испускаемого излучения не зависят от физического и химического состояния урановых соединений, а разработанные методики измерений позволяют исключать влияние вмещающих (.т соединений.
В зависимости от типа и состава исследуемого образца для определения содержания () мокнут быть использованы простые радиометрическне методы (альфа, бета, гамма, метод микрораднографии), комбинированные радиометрические методы или' методы спектроскопии. В комбинированных радиометрнческих методах производится комплексное измерение исследуемой пробы по различным видам излучений, иногда с дополнительным применением дискриминации по энергии, Альфа, бета, гамма методы применяются в основном для Определения содержания () в урановых равновесных рудах. Комбинированные радиометрические методы используются для определения содержания () в урановых неравновесных рудах, в урано-ториевых равновесных и неравновесных рудах, для определения содержания () в горных породах.
Для определения содержания () в породах (в отдельных включениях минералов), в урановых или урано-ториевых минералах также широко применяется метод микрорадиографии. В последние годы определение содержания 1) в рудах, минералах, породах, шлихах производится с помощью весьма перспективного метода у-спектроскопии. При использовании простых — альфа (а), бета (р) или гамма (у)-методов измерение исследуемых образцов (проб) может производиться импульсным или ионизационным методами. Из ионизационных методов практически используется только а-метод, который при соблюдении соответствующих требований является надежным методом анализа 11 руд с содержанием 1) до 0,001%.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
