М.И. Афанасов, А.А. Абрамов, С.С. Бердоносов - Основы радиохимии и радиоэкологии (Сборник задач) (1133854), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Кр = 1;19. 2,5;20. Кр = 1,421. 50;22. Крд.=32/0,0204 = 1570;23. S(o ) = 50;24. Кр = 3,3325. S(o) = 26,5;26. Кр = 20;27. А(в)=15 имп/с; А(о)=75 имп/с28. можно; Ауд.(А*) = 600 Бк/мл, доля примеси В* составит ~3,3%29. 4 мл;30. можно; в рафинате А(Sr)/А(Y) = 19,0531. S(в )= 18,9;32. S(о) = 133;33. 17;34. 6,4% ; 70,6%35. Кр = 2,5;36. 4,67% ; 0,078%;37. n = 5 (98,05%)38. S1 = 1,036; S2 = 2,65В обоих системах коэффициент разделения веществ А и В равен 5, но в первойсистеме коэффициенты распределения А и В больше единицы, т.е. эти веществаконцентрируются в органической фазе, в то время как во второй системе веществоВ имеет коэффициент распределения меньше единицы.
Фактор извлечениявещества при однократной экстракции и равенстве объемов фаз (V(o)=V(в)):R=D/(1+D). Доля вещества, оставшаяся в водной фазе: (1-R)=(1+D)1.При многократных последовательных экстракциях: (1-R)n=(1+D)nРешая эти уравнения, находим для системы I R(3)А = 0,998 и R(3)В = 0,964. Факторобогащения после 3-х последовательных экстракций S(o)n = (R(3)А/ R(3)В) = 1,036.Для системы II R(3)А = 0,964 и R(3)В = 0,364; S(o)n = 2,65На примере решения этой задачи можно сделать следующие выводы:1.
Для разделения элементов необходимо использовать системы, в которых DA>1,но DB < 1 или наоборот.1002. Даже в этих условиях часто не удается разделить вещества так, чтобы получитьпрепарат одного вещества со следовыми примесями другого.3. В процессе экстракционного разделения для систем типа II эффективной будетпромывка экстрактов, которая позволит минимизировать потерицелевогопродукта (допустим А) при значительном сбросе в водную фазу вещества В.39. 1,4; 1,54;40. n = 541.71442. А(о) = 3,3∙10 Бк; СМ(о)= 5,9∙10 моль/л; А(в)=0,38∙107 Бк; СМ(в)= 4,6∙1015 моль/лКоличественные расчеты при экстракции, требующие знания механизмаэкстракции (задачи 43-57).В упрощенном варианте используются значения концентрации, а нетермодинамической активности частиц.I.
Экстракция нейтральными экстрагентами.а) механизм физического распределенияKI 2 (в) экс I 2(о)Kp = Кэксб) экстракция сольватовY(3в) 3NO 3(в) 2ТБФ (о) эксY( NO 3 )3 2ТБФ (о)КК р К экс NO 33(в)ТБФ (2о)в) «гидратно-сольватный» механизм экстракцииH (в) mH 2 O(в) SbCl 6(в) nS(о) эксH(H 2 O) m n Sn SbCl 6 ККр К экс H (в)H 2 O(mв) S(nо) 1 i i Cli i,(в)где S – растворитель, экстрагент; βi – константа нестойкости каждого хлоридногокомплексаг) экстракция макроциклическими экстрагентами (краунэфиры, краунэфирымодифицированные, каликсарены)Na (в) L(о) An(в) эксNaLAn(о)К К р К экс An(в)L(о)II.
Экстракция анионов катион-обменными экстрагентами (экстракция основнымиэкстрагентами).101Экстракция оксоанионоваммониевых основанийикомплексныханионовсолямичетвертичныхX (zв) zR 4 NA (о) эксобм(R 4 N) z Xо zA (в)ККlg Dx lg К обм z lgR 4 NA (о) lg A (в)III. Экстракция кислотными экстрагентами. Например, Д-2-этилгексил фосфорнойкислотойR-OR-OPOOHгдеR = CH3-CH2-CH2-CH(C2H5)-CH2-PuO2 (в) Д2ЭГФК(о) эксPuO2 (Д2ЭКФК )(о)КD К экс Д2ЭКФК (о)43. 1,12 л4/моль4.
Для определения концентрационной константы экстракциисоединения, при известных коэффициенте распределения и других параметрахсистемы, в первую очередь необходимо знать механизм экстракции, т.е.химическую реакцию, которая осуществляется на границе раздела фаз припереходе вещества из одной фазы в другую.Уранилнитрат экстрагируется ТБФ по сольватному механизму, и уравнениеэкстракции имеет вид:UO 22(в) 2NO 3(в) 2ТБФ (о) [UO 2 ( NO 3 ) 2 2ТБФ ](о)Индексы (в) и (о) относятся соответственно к водной и органической фазам.
Вэкстракции участвуют и молекулы воды, т.к. ионы в водной фазе гидратированы, апри экстракции происходит их сольватация и перегидратация. Количественныйучет этих процессов весьма сложен: их, как правило, формально учитывают в Кэкси не приводят в уравнении экстракции.[ UO 2 ( NO 3 ) 2 2ТБФ ](о)~,K экс [ UO 22 ](в) [ NO 3 ](2в) [ТБФ ](2о)~где K экс - концентрационная константа экстракции (в уравнение вводятсязначения концентраций, а не активностями частиц).[ UO 2 ( NO 3 ) 2 2ТБФ ](о)D[ UO 22 ](в)В результате преобразований двух уравнений получаем:D~K экс [ NO 3 ](2в) [ТБФ ](2о)Пусть объемы фаз одинаковы и равны V(o) = V(в) = 1000 мл. Тогда1000 0,97СмТБФ 3,65 моль/л266102Подставляя все величины в уравнение для концентрационной константыэкстракции, получаем:3,73~K экс 1,12 л 4 / моль4220,5 3,6544.
Кэкс.=1,65103 ;48. 7,8;52. 0,22;56. 44,4;45. 3105;49. 2,1105;53. 7,5103;57. 9,410246. 7,85;50. 2,6106;54. 1,4108;47. 8,1310351. 0,155. 4,8105Раздел VII min 100 AA – атомная масса радионуклида, NA – константа N AАвогадро, -массовая радионуклида в природной смеси; mmin=0,2 г2. Во всех случаях можно надежно определить 5/(0,95106) = 5,3106 г элемента.3. 0,1665 г4. Можно; в 10 мг пробы содержится 107 г Х, предел обнаружения равен 5∙108 г.5.
1,675108 г6. 66,5 мг (К); 5,676103 г (Rb)7. 21,8 г8. 7,532 г (La); 0,0924 г (Lu)9. предел обнаружения по излучению 147Sm равен 5,234103 г.10. 90 Бк/г11. 0,05 мл251 100 A12. mK 1,393 г N A13. 924,4 мг14. 2,664 г15. 24%3+3+16. C(Lu ) = 1 моль/л.17. C(Sm ) = 1 моль/л18. 417 МБк/г663619. 5,6610 г изотопа Cu или 8,210 г меди (регистрация излучения 64Cu)20. 0,310,06 г21. 0,0350,002 %22. 7,95%23. Стандарт, содержащий 0,6 г бора, поглощает 28% потока нейтронов, аанализируемый препарат поглощает 42% потока.
Содержание бора ванализируемом препарате 0,9 г.24. 83,3 мг25. 0,0017 моль/л;Решение №1 (метод изотопного разбавления). Ванализируемом растворе находилось mx г марганца,в раствор внеслиm0=0,002∙0,01∙55 = 0,0011 г меченного марганца, и осадили m1 г марганца.Внесенная активность А0 = 90∙103 Бк, активность осадка А1 = 44,226∙106 m1;mx = m1(А0/А1)−m0 = 9,35∙10−4 г; С(Mn2+) = 9,35∙10−4/(55∙0,01) = 0,0017 моль/лРешение №2. Удельные активности (в расчете на г или моль элемента) в растворедо осаждения и в осадке одинаковы: 90000/(mx+0,002∙0,01∙55) = 44,226∙106 иmx=9,35∙10−4 г.26. 7,5∙10−6 моль27. 71,5 мл28. 0,2 моль/л29.
0,005 моль30. 0,03 моль/л31. 0,15 моль/л32. Решение. Искомое количество вещества атомов цинка х= [1(А0/А1) - 0] ,где 1- кол-во вещества цинка в осадке, 0 - кол-во вещества цинка в ZnSO4, А0 и1. mmin 103А1– регистрируемые активности раствора до выделения осадка и осадка,соответственно. А0 = 100050 = 50000 имп/мин; А1 = 50000-51758 = 20014имп/мин; 1=0,00004 моль, 0=0,00004 моль;х = 5,993105 моль; С(Zn2+)=1,198103 0,0012 моль/л33. 1,8 моль/л34. Для определения малых количеств веществ используется один из вариантовметода изотопного разбавления.
Пусть в 30 мл анализируемого растворасодержится х моль иттрия. Объемную скорость счета радиоактивного раствораобозначим Ауд,0. После внесения 2 мл 0,001 моль/л радиоактивного раствораудельная скорость счета (в расчете на моль) раствора в первой пробирке сталаравна: Ауд,1 = (2∙10−6Ауд,0)/(x+2∙10−6); удельная скорость счета раствора во второйпробирке Ауд,2 = (4∙10−6Ауд,0)/(x+4∙10−6). После экстрагирования одинаковыхколичеств иттрия () удельные радиоактивности органических фаз равнысоответствующим удельным скоростям счета растворов: А1 = 2315∙2/ =(2∙10−6Ауд,0)/(x+2∙10−6); А2 = 3501∙2/ = (4∙10−6Ауд,0)/(x+4∙10−6).
Решив системууравнений, находим х = 4,20195∙10−6 (моль).Концентрация иттрия C(Y3+) =−6−44,20195∙10 /0,03 = 1,4∙10 моль/л35. 2,84∙10−4 моль/л36. 1,6∙10−4 моль/л. Решение. Пусть в 10 мл анализируемого раствора содержится хмоль ионов железа. Мольную скорость счета раствора (имп/(мин∙моль))обозначим А0. В первой пробирке после внесения 2 мл 0,002 моль/лрадиоактивного раствора находится (х+0,000004) моль Fe3+, активность растворапробирке А1 = A0(х+0,000004) имп/мин.
Во второй пробирке после внесения 1 мл0,002 моль/л радиоактивного раствора находится (х+0,000002) моль Fe3+,активность раствора А2 = A0(х+0,000002) имп/мин. Активность осадка в каждойпробирке равна А00,000002 имп/мин. Регистрируемая активность раствора надосадком:в первой пробирке 153913 = А0(х+0,000004)- А00,000002;во второй пробирке 68413 = А0(х+0,000002)- А00,000002.Решая систему, получаем х = 1,6∙10−6; C(Fe3+) = 1,610−6/0,01 = 1,6∙10−4 моль/л37.
5,7104 моль38. 4,9%539. 3,62 мг (3,7710 моль). Решение. По отношению к сульфат-ионам барийнаходится в избытке. Решение сводится к нахождению избытка Ba2+, попавшему вфильтрат. В фильтрат попало х мг бария, после добавления 100 мг ВаСl2 вфильтрате оказалось (х+100137/208) мг, в осадке – (20137/233) мг. В расчете набарий удельные активности фильтрата и осадка равны друг другу:[6615/(х+100137/208)]=[618/(20137/233)]. Вычисляем х и находим, чтоколичество вещества ионов SO42 в исходном растворе равно 3,769105 моль.40.
0,135 моль/л41. Ответ: 2,02 моль/л.542. В осадке 5 10 моль иода. С радионуклидом в раствор добавлено 106 мольиода. Получаем уравнение [(3,24.105)/(х + 106)] = 2760/(5.105)] . Его решение даетх = 5,87 ммоль; m(NaI) = 880 мг43. 112 мг44. 0,0105 моль/л45. В контрольной пробе было 20 ммоль церия и 3.103.0,15 = 4,5.104 моль (0,45ммоль) оксалат-ионов. В осадке Ce2(C2O4)3 cодержится 0,30 ммоль церия.Активность этого препарата, по условию задачи, равна 1560 имп/мин. Т.о., в104каждую анализируемую пробу раствора добавляли церий-141 с регистрируемойактивностью 1560∙20/0,3 = 104000 имп/мин. Пусть в первом пробе было x мольцерия. После прибавления 1 мл 0,15 моль/л раствора H2C2O4 в осадке оказалось0,1 ммоль церия. Количество вещества ионов церия в первой пробе: x =104000∙0,1/1220 = 8,52 ммоль.Пусть во второй пробе было y моль церия, в осадке оказалось 0,2 ммоль.Количество вещества церия во второй пробе: y = 104000∙0,2/2408 = 8,64 ммоль.Среднее содержание 8,6 ммоль.46.
28,2 мкг47. Мольные удельные регистрируемые активности растворов AgNO3 до и послевыделения части серебра в виде AgBr одинаковы. Пусть в реакцию вступило по хмоль ионов Ag+ и Br. Тогда 33295/(3106) = 72103/(3106x). x = 7,5104 моль.(Br) = 7,510480100%/(0,01101) = 0,0059%48. 0,25 моль/л49. 0,0125 моль/л50. 5 мг351. 3,610 моль/л52. 0,0508 мг53. К раствору соли магния добавили 103 моль фосфата аммония (избыток), вкотором содержится 31 мг фосфора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
