В.Б. Лукьянов - Радиоактивные индикаторы в химии (1133872), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Эти вещества характеризуются рыхлой, хорошо развитой поверхностью. Хотя число элементов, соосаждающихсяс подобными осадками, велико, в некоторых случаях возможно и избирательное соосаждение. Так, 2 3 3 Ра, получаемый облучением торияпо реакции 2 3 2 Th (я, 7)233Ра» можно почти количественно отделить отпродуктов распада тория соосаждением с диоксидом марганца. Изотопы висмута и сурьмы можно отделить от продуктов деления уранасоосаждением с сульфидами меди или других металлов.Методы дистилляции. Некоторые радионуклиды могут быть избирательно выделены из смесей путем перевода их (после добавлениясоответствующих носителей) в легколетучие соединения и последующей отгонки.
Так, l 0 6 Ru отделяют от смеси продуктов деления уранаотгонкой в виде RuO4. Радиоактивные изотопы иода (1311 и др.) отделяют от смеси продуктов деления отгонкой в виде 12.Метод выщелачивания. Выщелачиванием называют процесс извлечения радионуклидов из твердых веществ путем обработки этихвеществ подходящими растворами. Выщелачивание иногда используется как экспрессный метод при обработке мишеней, содержащихкороткоживущие радионуклиды. Если в качестве мишени использовали малорастворимые в воде вещества, выщелачивание проводятводой. Например, 24 Na [получаемый по реакции 23Mg(d, n) 24 Na]можно извлечь водой из облученного дейтронами оксида магния.
Вещество мишени при этом не переходит в раствор, поэтому удельнаяактивность растворов, полученных в результате выщелачивания, выше,чем при применении методов выделения, связанных с введением носителей.Методы, использующие эффект отдачи. Выщелачивание частоприменяют при отделении от облученной мишени нуклида, претерпевшего эффект отдачи. Так, при облучении йодистого этила тепловыми127нейтронами происходит ядерная реакция 1(я, Y ) 1 2 8 L Образующиеся128горячие атомы короткоживущегоI(Ti/ 2 = 25 мин) покидают исходную молекулу и, взаимодействуя со средой, образуют различныеионные и молекулярные формы.
Путем обработки облученной мишенираствором, содержащим какой-либо восстановитель (например,128NaHSO3), полученный 1 выщелачивают в водную фазу в форме иодидионов.Другим примером сочетания методов отдачи и выщелачиванияслужит выделение радионуклида 64Си, образующегося по ядерной ре167акции 63Cu (d, /?)64Cu. Облучаемую мишень берут в виде комплексногосоединения салицилальдегид-о-фенилендиамината меди, в котороматомы меди связаны с аддендами ковалентной связью. Возникающиепри облучении дейтронами атомы 64Cu вследствие эффекта отдачи оказываются в ионной форме и могут быть просто отделены от мишени выщелачиванием водой, причем таким способом получают раствор,содержащий радионуклид 64 Cu практически без носителя.ВОПРОСЫ1. В каких случаях необходима очистка поставляемых промышленностьюрадионуклидов, предназначенных для использования в качестве радиоактивных индикаторов? В каких случаях при проведении эксперимента методом радиоактивных индикаторов возникает задача разделения радионуклидов?2.
Что такое константа распределения вещества между фазами, коэффициентраспределения, фактор извлечения, коэффициент разделения?3. Как связан фактор извлечения с коэффициентом распределения?4. Какова роль носителей при операциях выделения радионуклидов? Какиетипы носителей вам известны? Приведите примеры их использования.5. Перечислите основные достоинства экстракционных методов выделенияи очистки радиоактивных веществ.6.
Приведите примеры экстракционных процессов различных типов. Напишите соответствующие уравнения реакций экстрагирования.7. На примере конкретного экстракционного процесса укажите, какие факторы и как влияют на коэффициент распределения при экстракции.8. Как экспериментально определить коэффициент распределения веществамежду двумя жидкими фазами, используя радиоактивные индикаторы?9. Как рассчитать фактор извлечения для случая однократной экстракции?При каких условиях в случае однократной экстракции можно достичь высокойстепени извлечения?10.
Выведите формулу для расчета фактора извлечения для случая многократной экстракции.И . Каким образом можно рассчитать число последовательных экстракций,необходимых для достижения заданного значения фактора извлечения веществав органическую фазу?12. Выведите соотношение, позволяющее рассчитать число экстракций,которое необходимо провести для того, чтобы обеспечить заданную степень чистоты вещества в рафинате.13. Как практически осуществляют экстракционное разделение веществ?14. На основании каких признаков классифицируют хроматографическиепроцессы? Какие виды хроматографии вам известны?15. На чем основана ионообменная хроматография? Какие вещества применяют в качестве ионообменников?16. Что представляют собой синтетические иониты? Чем определяются ихионообменные свойства?17.
В чем преимущества сильнокислотных катионитов и сильноосновныханионитов?18. Что такое обменная емкость и набухаемость ионита? Что характеризуетдавление набухания?19. Выведите уравнение изотермы ионного обмена. Какие случаи обменахарактеризуют выпуклая, вогнутая и линейная изотермы обмена?20.
Какими способами можно увеличить избирательность ионного обмена?21. Как экспериментально найти коэффициент распределения веществамежду ионитом и раствором, используя радионуклиды?22. Какими способами можно повысить эффективность ионообменного разделения веществ?23. Какие процессы определяют скорость установления ионообменного равновесия? Какие условия способствуют более быстрому протеканию обмена?16824. Опишите, как происходит разделение ионов при проведении хроматографического процесса фронтальным, вытеснительным и элюентным методами.Какими способами можно повысить степень разделения ионов в методе элюентной хроматографии?25.
Какими соображениями руководствуются при выборе ионита для проведения ионообменных разделений? Как готовят ионит к работе?26. Как осуществляют контроль разделения и идентификацию при ионообменном разделении радиоактивных веществ?27. В чем заключается метод жидкостной распределительной хроматографии?28. Какой величиной характеризуют скорость перемещения зон (пятен)разделяемых веществ в распределительной (бумажной) хроматографии?29.
Как осуществляется идентификация радиоактивных веществ, разделяемых методом распределительной или бумажной хроматографии?30. Что представляет собой метод тонкослойной хроматографии, осадочной хроматографии?31. Назовите основные электрохимические методы, применяемые для разделения радиоактивных веществ. В чем сущность каждого из них?32. Приведите примеры электрохимического (бестокового) выделения радионуклидов.33. Какими путями можно повысить эффективность электролитическоговыделения радионуклидов?34.
Приведите примеры выделения радионуклидов методами осаждения,дистилляции, выщелачивания.•.35. Как используют для разделения радионуклидов методы, основанныена эффекте отдачи?ГЛАВАVIПРИМЕНЕНИЕРАДИОНУКЛИДОВВ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ§ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ)Использование радионуклидов в аналитической химии позволилосоздать принципиально новые методы качественного и количественного анализа, проверить и существенно улучшить многие известныеметоды, сократить длительность выполнения анализа.В отличие от методов анализа, основанных на химических свойствах веществ, методы, связанные с применением радионуклидов, базируются на свойствах атомных ядер.
Наличие в исследуемом материалекакого-либо радиоактивного изотопа во многих случаях позволяетне только установить присутствие соответствующего элемента, но иопределить его содержание.Качественный анализ химических элементов, основанный на свойствах радиоактивных изотопов, осуществляется путем идентификацииизотопов по периодам полураспада и (или) характеристикам излучения.Количественный анализ основан на измерении активности изотопови расчете соответствующего содержания элемента или его ссединения.Различают радиометрические и радиохимические методы анализа.К радиометрическим относятся те виды анализа, в которых качественное и количественное определение проводится только на сснованииизмерения радиоактивности без разложения прсбы и других химических операций.
В радиохимических методах анализа проводится раз169ложение вещества, его концентрирование, выделение, разделение идругие химические операции, сопровождающиеся измерением радиоактивности.Можно классифицировать методы анализа с использованием радионуклидов по способу введения радионуклида в анализируемую пробу.Соответственно различают четыре группы методов, основанных натом, что радионуклиды:1) присутствуют в исследуемой пробе, являясь естественно-радиоактивными изотопами;2) вводятся в исследуемую пробу на одной из стадий анализа;3) образуются в результате ядерных реакций в исследуемой пробеили в веществе-детекторе, в которое попадают ядерные излучения, прошедшие через исследуемую пробу и частично в ней поглотившиеся;4) отсутствуют в исследуемой пробе.
При этом используется взаимодействие излучения радионуклидов с атомами, входящими в составпробы, т. е. эффекты отражения (рассеяния) излучения радиоактивного источника*.Напомним, что всякая аналитическая методика характеризуетсяпределом обнаружения и точностью. Предел обнаружения определяется как наименьшее содержание, при котором по данной методике можно достоверно обнаружить присутствие анализируемого компонента.Точность аналитического метода отражает близость результатов анализа к истинному значению измеряемой величины. Высокая точностьсоответствует малым погрешностям всех видов (как систематическим,так и случайным).Важнейшими преимуществами большинства рассматриваемых методов анализа являются низкие пределы обнаружения и независимость результатов определения от наличия других (нерадиоактивных)веществ.
Методы анализа с применением радионуклидов легко осуществляются в автоматическом режиме, что позволяет анализироватьбольшое количество проб с минимальной затратой труда и времени.Универсальность этих методов обусловлена наличием радиоактивныхизотопов почти для всех элементов периодической системы.Подобно тому как это делается для любой аналитической методики,при разработке методов анализа, основанных на использовании радионуклидов, подбирают такие условия, при которых систематическиепогрешности пренебрежимо малы. В этом случае рассеяние результатов анализа будет определяться только случайными погрешностями.Для того чтобы убедиться, что систематические погрешности отсутствуют, рекомендуется использовать образцовые вещества, которые могут содержать или известное количество радионуклида, или известное количество нерадиоактивных веществ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
