Б.Ф. Мясоедов, Л.И. Гусева, И.А. Лебедев, М.С. Милюкова, М.К. Чмутова - Аналитическая химия трансплутониевых элементов (1113402), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Большую роль при намерении а и () -активности играют следующие факторы: толщина слоя на мишени, стандартиаацпя размера и формы пятка, прочность слои и его распределение по пятну. Описан ряд методов приготовления препаратов ТПЭ для измерений [2, 103). Простейшим из нпх, если количество не- радиоактивных солей в пробе невелико, авляетса способ прямого выпаривания аликвотной части аналиаируемого раствора на подложке из стекла, некоторых металлов, например платины, тантала, алюминия и нержавеющей стали. Количество раствора, которое наносится на подложку, обычно составляет 0,05 — 0,2 мл/см'. Точность отбора проб объемным методом равна 0,2 — 0,57п, весовым— 0 ооо/О Часто во избежание растекания раствора нанесение аликвотной части анализируемого раствора проводят в каплю тетраэтпленглпколя или цапон-лака (смесь 1 мл тетраэтиленгликоля, 10 мл этанола и 90 м и воды), которая предварительно наносится на мишень (см., например, [749)).
Если содержание солей в анализируемом растворе слишком велико пли мала кошпентрация определяемого радиоактивного элемента, то предварительно проводят его очистку или концентрирование экстракцией, ионным обменом или соосаждением с различными осадками, которые затем взмучивают с минимальным количеством раствора и переносят на подложку для измерений. Если применена экстракция, то нанесение, органической фазы непосредственно на подложку для измерений часто дает равномерные я тонкие слои, которые не получаются прп нанесении водных растворов [738, 927) (рис.
16). Во многих случаях, например при приготовлении эталонных препаратов иля препаратов для количественной спектроскопии с целью определения изотопного состава исследуемой смеси, а также для ряда исследований по ядерной физике, требуются особо тонкие и очень однородные слои, Известно несколько методов приготовления таких слоев: электролитический, возгонка [586) и электрораспыленяе [863). В практике наибольшее распространение нашел электролпгяческий метод [193, 223, 262, 416, 653, 836, 908, 911). Кроме обеспечения однородности слоя, электролптический метод имеет ряд других достоинств, В процессе электролиза возможно отделение ТПЭ от многих мешающих радиоактивных и макроэлементов, например при электролитическом выделении кюрия в среде диметилсульфоксида происходит отделение от америция после окисления последнего до шестивалентиого состояния [526 [.
Описано злектролитическое осаждение ТПЭ, главным образом, америция и кюрия, на металлические подлоя."ки из платины, ни- 107 зчзд гчз Рнс. 16. а-Спектр америция [927) а — водяая фаза; 6 †органическ 4заеа. Препарат для счета приго- товлен простым выпариванием алиявотноа части раствора. А— активность Р го ОР зр и 2Р Оа 56 Номер мазала держащего 400 лгяг Агя, за 3 часа при плотности тока 15 ага/сзев было выделено 399 згкг элемента (99,8% ) . Электролитическое осаждение индикаторных количеств з" ВЫ, нак описано в работе [528], можно проводить из раствора )чзНзС] при рН 2.
При плотности тока -1 а/сиз за 40 мин. из раствора выделено на катод из золота около 90% берклия. В большинстве случаев рздпометрическое определение ТПЭ заканчивают измерением общей активности препаратов после отде ления от всех мешающих радиоактивных примесей. Поэтому ниже будут рассмотрены методы, позволяющие выделять отдельные ГПЭ в радиохимически чистом состоянии для последующего радио- метрического определения. келя, алюминия или нержавеющей стали, из среды карбоната калия [416], бисульфата аммония [908, 911], азотно- и солянокислых растворов [151, 152, 727], муравьиной кислоты [193, 630, 631] и спиртово-ацетоновых сред [49, 223]. В работах [630, 631] предложен метод количественного электролитического выделения америция и кгория нз растворов муравьиной кислоты.
В качестве катода использовали диски диаметром 22 зглз из нержавеющей стали, платины илк меди. В элекгролизер наливали 4 лгл раствора 0,2 М НСООН вЂ” 0,15 ЛХ НСООННз и при интенсивном перемешизании добавляли не более 0,4мл раствора Апз(1П). На расстоянии 10 льзг над катодом помещалн платиновый анод, который, одновременно являясь мешалкой, вращался со скоростью около 200 об/мин. Электролиз проводили в течение 1 — 2 час.
при токе 80 — 100 ага. В конце электролиза раствор сливали, не выключая ток, катод промывалн разбавленным раствором аммиака, затем ацетоном. После этого ячейку разбирали и прокаливали катод до красного каления. Этим методом были получены однородные пленки, содержащие 0,01 — 5,32 лгкг Аш. Используя аналогичный состав электролита при исходном рН 3 и проводя электролиз прп катодной плотности тока 100 — 150 ма/слез, Хлебников и Дергунов [193] получили равномерные и прочные слои америция плотностью 0,2 лзе/с.м'.
Авторы проверяли прочность слоев, протирая их активную поверхность сухим ватным тампоном. Потери в весе америция при этом составляли лишь 5 — 10%. В работах Яковлева и сотр. [49, 223] при осаждении амерпцпя и кюрия предложено использовать в качестве электролита смесь 50о/з (по объему) этанола, 45% ацетона и 5% воды. Из нейтральных растворов эти элементы осаждалп прн плотности тока 0,2 ма/см', а из слабокислых растворов (рН 2 — 2,5) — при плотности тока 10 — 15 зза/слез. Перемегпиванпе осуществляли вращающимся платиновым анодом.
Во избежание растворения образовавшегося катодного осадка электролит необходимо удалить, не прерывая тока. При применении данной методики происходит практически количественное выделение америция и кюрия. Так, из раствора, со- 108 Определение америцпя Несмотря на то, что америций в настоящее время получается в сравнительно больших, граммовых количествах, радиометрическнй метод находит самое широкое применение для определения этого элемента прн ого выделениях и в научных исследованиях. Важнейшие изотопы амернция — зз'Агп и "зАю, которые находят широкое применение при изучении химических свойств этого элемента, являются а-пзлучателнмп со сравнительно короткими периодами полураспада.
Йзззеренне а-активности этих изотопов позволяет определить субмикрограммозые количества америция после его выделения в радиохимически чистом состоянии, В то же время а-распад изотопов америция сопровождается мягким, но интенсивным у-излучением. Так, изотоп "'Ат испускает у-кзанты с энергией 0,060 ЛХэв с выходом 36% на один а-раскал. а изотоп з""Ат — 0,075 ЛХов (50% ). Кроме того, "'Апз довольно быстро приходит в равновеспе с дочерним ""зчр, испускающим у-кванты с энергией 0,106 Мое (23о/о), 0,228 Мэв (12%) и др.
Это позволяет в ряде случаев проводить радиометриЧеское определение америция по его у-излучению или по у-излучению ззз.'чр. Ниже приведены удельные активности (в раап лгип ' мпг ') других изотопов америция для преобладающего типа излучения (их ядерные свойства см.
в приложении 1): зззЛзп 2 оо 1Озз мззнАзп 1 80.10'з а"Аш 1,57 10'з мзАш 2,16-10' 'з'Аш 2,42 10" зззАш 4,43.10н моАш 5,47 10'з мзЛш 2,82 10и зз'Лш 7,57 10з зззАш 1,36.10'з Определеззззе амерпцна но а-нзлучеиюо При анализе смесей ТПЭ, образугощихся при длительном нейтронном облучении плутония илп америция, определение амернция является одной из наиболее трудных задач. Эта трудность обусловлена наличием в таких смесях соизмеримых с америцием (по Таблица 31 Отделение америция от других элементэв (733] Найдена э Аш,",„ат эсхокэага Найдено э Аи,нот эсхалнога Найдено э Аег, $', от исходного ИЭОУОп Изотоп Изотоп мАш и'Сш гввВЫ гввО1 'в'Рп гввО "втй гвг,гввЕП гвгОэ "Яг 98,4 0,01 <0,1 0,04 (0,5 <0,01 <0,2 О, 02. 0,03 <0,01 вв/г ввгСЬ '"Кп 'мйь ч.0,01 0,3 0,15 0,08 ИО весу) количеств кюрия, удельная а-активность изотопов которого ("'Сш и '"Сгп) примерно в 10' рвз превышает удельную а-активность изотопов америция ("'Аш и гв'Аш).
Огтределение америция ззтрудняет также изотоп 'мРп, быстро накапливающийся при распаде короткоживущего в"Сш и распадающийся с испусканием а-частиц такой же энергии, как и "'Аш. Поэтому определение америция по а-активности возможно лишь после его выделения в радиохимически чистом состоянии.
Определение америция невозможно проводить без отделения от кюрия н плутония и в случае использования а-спектрометров, так как энергия а-частиц, испускаемых изотопами амернция, значительно меньше энергии а-частил кюрия, и поэтому незначительная доля а-частиц америция теряется нз фоне излучения кюрия. Для выделения америция из растворов различного состава и отделения от кюрия и плутония в трехвалентном состоянии использугот различные ионообменные и экстракционные методы, описанные в гл. 1У; как правило, эти методы не используются в радпометрпческом анализе, так кан онп не обеспечивают количественный выход америция, если ставится задача получить требуемую степень очистки от других радиоактивных элевсептов, в первую очередь от кгорпп; кроме того, они длительны по времени. Наиболее эффективные приемы выделения америция в радио- химически чистом состоянии для последующего его определения по а-излучению основаны на использовании особенностей его поведения в высших валентных состояниях.
Для радиометрического определения амернция в облученном нейтронами плутонии Мур 1733~ разработал метод, основанный на предварительном отделении плутония экстранцией теноилтрнфторацетоном (ТТА) 1746), окислении америция до шестивалентного состояния и соосаждении других ТПЭ и осколочных элементов с осадком фторидз лантана. Метод обеспечивает практически количественный выход америция (97 ш 2эга) и высокую степень отделения от всех раднокктивных примесей (табл. 31) . Аликвотную часть анализируемого раствора, если он содержит '"Рп, помещают в делительную воронку, устанавливают кислотность 1 М НХОг и экстрагируют плутоний 0,5 М растворам ТТА в ьсилоле, как указано н (740). Водную фазу, содержащую Аш(П1) и другие ТПЗ промывают равным объемам ксилола, переносят в центрифужную про1ирссу на 15 мл и туда же добавляют 0;2 мл аэотнокислага раствора лантапа (5 мв 1а(м.в).
Раствор хороша перемешивают и осаждают гидроокись лантана добавлением концентрированного ХНвОН. Через 3 мпн. смесь центрифугнруют 3 — 5 мнн., раствор удаляют, а осадок промывают 3 лш 1 М МНвОН и промывные воды отбрасывагот. Осадок растворяют в 1 мл 1 М НИОв,добавляют 3 мл свеже. приготовленного 0,2 М раствора (ХНс) вбгОв, 1 каплю 1Ов)в ного раствора Ад)г(Ов и доводит водой объем до 10 мвь Пробирку переносят в стакан с горячей водой и нагревают раствор прп 85'О в течение 1О мин. После этого добавляют в пробирку еще 1 мл 0.2 М раствора (ХНв) ЗгОв, раствор хорошо перемешивают и нагревагот 2 — 3 мин.
Пробирку снимают с водяной бани и сразу нсе добавляют в раствор 2 мл смеси 1 М ННвр — 0,1 М Пг)Нв)гЯгОв. Раствор с осадком хорошо перемешивасот п охлаждают до комнатная температуры. Через 5 мин. смесь центрифугирусот в течение 3 — 5 мпн., раствор ноличественно переносят в цеггтрпфужную пробирку на 15 мл, осадс>к промывают при перемгппшании 1 мл раствора 1 М ХНвр — 0,1 М (НН;) РгОв, спесь снова центрпфугируют 3 впгн, п нромывные воды добавляют к основному раствору.
К объединенному раствору добавляют 0,2 ил раствора лантана (5 мв(мл), хорошо перемешивают и после 5 мпн. выстазвания прн комнатной температура центрифугируют 3 — 5 мпн. Затем пэ тата исе раствора проводят второе осаждение добавлением 0,2 мл раствора лантана, после 5 мнн. смесь центрифугируют 3 — 5 мин., а затем раствор тщательно переносят в мернусо колбу на 25 мэ. Объем раствора доводят водой до метни, лоранса перемешивают. алнквотную часть 0.5 мл плк менее наносят на диск для определения а-активности америция.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
