Химические формы иода, образующиеся в процессе высокотемпературной сублимации иодида цезия на воздухе (1113626), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Далее чашкунагревали на песочной бане до полного растворения иодида цезия, а затемполученный раствор осторожно упаривали досуха.3.1.3. Градуировка ареометра.В качестве источника воздуха служила воздушная сеть Химического факультета.Для градуировки ареометра была использована тщательно вымытая бюреткаемкостью 25 мл с отводом в нижней ее части. К отводу подсоединяли источниквоздуха, а к носику бюретки - резиновая груша, содержащая смесь воды ипенообразующего вещества.
Далее включали ток воздуха так, чтобы ареометрпоказывал скорость пропускания в 1 деление шкалы. Затем сжимали грушу,выпуская при этом пенную пленку в объем бюретки. Пленка поднималась вверхпо бюретке, и, в момент прохождения ею отвода, включали секундомер. Далеесекундомер выключали при прохождении пленкой определенного делениябюретки. Опыт повторяли 10 раз. Далее по формуламнаходили значение скорости потока воздуха, соответствующее одному делениюшкалы ареометра.
Данные градуировки и вычисления приведены в табл.2.Таблица 2. Градуировка ареометра∆t, с2,311,441,371,501,351,411,251,471,471,63∆V,мл23141414141414141414Vi,мл/с9,97 59,72 210,21 99,33 310,37 09,92 911,2009,5249,52 48,589Vi=9,8мл/c; Svi=0,694c; ∆Vi=0,5 мл/с;Таким образом, одно деление шкалы ареометра соответствует скоростипотока воздуха (9,8±0,5) мл/с (s = 5 %).3.2. Изучение сублимации анализируемого образца.В качестве модельных систем использовали кварцевые пробирки длиной 18 см ивнутренним диаметром 20 мм.
Исходный кварц не размягчается до 1400°С. В нижнюючасть такой пробирки помещали содержащуюся в маленькой кварцевой пробирочкедлиной 1,5 см и внутренним диаметром 4 мм навеску иодида цезия и вносили пробиркус навеской в большую кварцевую пробирку с боковым выходом (рис.2).
Сверху вкварцевую пробирку вставляли резиновую пробку, снабженную кварцевой трубкой,через которую в пробирку подавали воздух со скоростью 10 мл/с.Прошедший через кварцевую пробирку воздух далее попадал к холодильнику стеклянному спиралевидному змеевику, погруженному в охлаждающую смесь, в которомдолжен был оседать иод, испарившийся из пробирки. Далее дно большой пробиркинагревали пламенем газовой горелки при температуре, не более чем на 20-30°Спревышающей температуру плавления Csl (632°С) и при температуре, близкой ктемпературе кипения иодида цезия (1200-1250°С), в течение различного времени.Во время нагревания препарат Csl плавился и расплав приобретал ярко-красныйцвет.
Небольшая часть исходного материала возгонялась и оседала на внутреннихстенках большой пробирки. После завершения нагревания внутренний объем пробиркиохлаждали до комнатной температуры в токе воздуха.Далее змеевик отделяли от прибора, вводили в него или небольшое количество3%-го раствора NaOH (для поглощения сконденсировавшегося иода) или вымывалисобравшийся иод бензолом. Во всех случаях жидкость из змеевика тщательнопереносиливмернуюколбуна25мл.Далеерадиометрическиилиспектросрротометрически определяли содержание десублимировавшихся веществ впрепарате, полученном в холодильнике.3.3. Анализ продуктов реакции.3.3.1.Определение содержания свободного иодаСодержаниеэлементногоиодапроводилидвумяметодами:спектрофотометрически и радиометрически.3.3.1.1.
Спектрофотометрическое определениеДля спектрофотометрического определения элементного иода былорешено растворить полученный иод (осевший в змеевике) в бензоле, а затемопределять оптическую плотность полученного раствора с использованиемспектрофотометра, так как элементный иод имеет хорошо выраженныймаксимум поглощения в бензоле при Х=500 нм. Для получения бензольногораствора иода многократно промывали змеевик маленькими порциями бензола(-0,2 мл) и собирали полученный раствор в мерную колбу (25 мл). Былопредположено, что в маленькой пробирке элементный иод отсутствует, так какпри температурах, использованных для нагревания исходных препаратов Csl,весь элементный иод должен находиться в парогазовой фазе.
Далеесобранный раствор иода доводили в мерной колбе бензолом до метки иснимали спектр поглощения в кювете длиной 1=5,01 см относительно чистогобензола. Результаты измерения оптической плотности полученных растворовприведены в табл.4.Таблица 4. Результаты определения оптической плотностибензольных растворов иодаНомер образцаОптическая плотность полученногобензольного раствора иода1234561.310.490.490.991.551.23Из данных табл. 4 видно, что значения оптической плотности растворовиода лежат в интервале 0,3 - 1,5 ед.
Для определения концентрации данныхрастворов были измерены оптические плотности растворов с заданнымсодержанием иода, а затем построен градуировочный график в данноминтервале значений оптической плотности. Согласно литературным данным,значение коэффициента экстинкции для бензольных растворов иода равно 520см·л/моль. Для того, чтобы в кювете длиной 5,01 см получить раствор иода соптической плотностью 0,3 и 1,5 ед., необходимо в 25 мл бензола растворить29,2 и 146,2 мг иода соответственно. Для построения градуировочного графикабыли приготовлены растворы с концентрацией иода 1,15*10"4, 2,30*10'4,3,45*10'4, 4,60*10"4, 6,00*10'4 моль/л. Затем была измерена их оптическаяплотность при ?i=500 нм. Результаты измерений приведены в таблице 5.Таблица 5.
Данные для построения градуировочного графикаНомер колбы12345Концентрация иода вколбе, ·103 моль/л1,152,303,454,606,00Оптическая плотность0,300,600,901,221,51График и рассеяние точек показаны на рисунке 2Рис. 2. Градуировочный графикДалее с использованием градуировочного графика были определеныконцентрации исследуемых образцов иода и процент исходного Csl, который врезультатенагреванияпри температуре1250-1300°сэлементного иода. Результаты приведены в табл.6.перешелв формуТаблица 6. Масса элементного иода, образовавшегося при температуре 1250-1300 °СНомер образца*Масса иодидацезия,подвергнутаянагреванию, мгМассавыделившегосяиода, мг12345659,2224,2240,3436,1415,1413,01.60,580,581,21,91,5Масса иодидацезия,перешедшегопри нагревании виод, в % отисходной5,60,50,50,60,90,7* - номера образцов указаны в соответствии с таблицей 4.3.3,1.2.
Радиометрическое определение.Для радиометрического определения процента Csl, преобразующегося впроцессе нагревания в элементный иод, в исходный препарат была введенаметка (131I без носителя). Для этого небольшое количество Csl растворили вводе и прилили к полученному раствору раствор радионуклида. Далеевысушили полученный раствор на воздухе и отобрали точно взвешенныеколичества полученной радиоактивной соли во флаконы для жидкостногосцинтилляционного счета, где их растворили в небольшом количестве воды,добавили сцинтиллятор и, согласно методике, измерили активность этихобразцов.
Далее рассчитали удельную активность препарата иодида цезия.Данные определения удельной активности приведены в таблице 7.Таблица 7. Измерение удельной активности препарата CslНомер флакона12345Масса Cs131I, мг69,427,035,337,527,2Содержание иода, мг33,913,217,218,313,310946243055552159644444043,2893,2643,2203,2563,342Скорость счета,имп/мин с вычетомфонаУдельная скоростьсчета, 106имп/(1г иода*мин)<Iуд>=(3,3±0,3)*106 имп/(мин*1г иода)В расчете на 1 мг иода удельная активность препарата составила 55± 5имп/с.Далее нагревали взвешенное количество меченого Csl, как было описано впункте 2, охлаждали систему.
Иод, осевший на стенках змеевика, собирали 0,05М раствором NaOH во флакон для регистрации радиоактивности.Затем качественно определяли присутствие иодид- и иодат-ионов вполученном растворе, добавляя подкисленный раствор нитрата серебра. Во всехслучаях выпадения осадка не наблюдалось, что указывало на отсутствие иодид-и иодат-ионов. Далее к полученному раствору приливали сцинтиллятор и пометодике измеряли активность препарата. Далее, используя формулу (1),определяли массу полученного иода и процент Csl, перешедший при нагреваниив элементный иод.
Результаты этого анализа приведены в таблице 8.Таблица 8. Данные радиометрического определения иодаНомерМассаВремяСкоростьМассаМасса Csl,образцаисходногоCsl, мгнагревания,минобразовавшегосяиода, мгперешедшегопринагревании виод, в % отисходной12345678132,7114,6118,9135,1139,6106,798,0121,412303055111счетаполученногобензольногораствораиода, имп/мин(безфона)12607488909167546548457550,380,230,270,270,230,210,260,230,30,40,50,40,30,20,30,33.3.2. Определение содержания иодат-ионов.В ранее проведенных исследованиях [41] указывается, что количествоиодат-ионов, получающееся при данных условиях, очень мало и едва липревышает 1 *10"4 г.
Если учесть, что содержание иодида цезия в прокаленномобразце составляет по приближенным оценкам порядка 0,1 г, то становится ясно,что определить иодат при тысячекратном избытке иодида непросто. Объемным ивесовым анализом это сделать невозможно. Поэтому на данном этапе работыбыла поставлена цель разработать методики спектрофотометрического ирадиометрического определения содержания иодат-ионов в образцах, а затемсравнитьполученныеспомощьюданныхметодикрезультаты.Спектрофотометрическое определение. В связи с тем, что непосредственноиодат-ионы спектрофотометрически определить невозможно, была поставленазадача разработать максимально эффективный способ определения содержанияиодата цезия в образцах с использованием имеющихся в распоряжении средств.Выработанная методика заключалась в следующем.
В связи с тем, что в смесиприсутствуют иодид и иодат цезия ориентировочно в соотношении 1000:1, и онимогут взаимодействовать между собой с выделением иодабыло решено воспользоваться этим свойством системы, подкисляя растворпрепарата, а затем экстрагируя выделившийся иод бензолом и определяя пооптической плотности полученного раствора его концентрацию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
