Файл: Рачинский, В. В. Курс основ атомной техники в сельском хозяйстве учебное пособие.pdf

при определении радиохимической чистоты препаратов, явля­ ются методы бумажной и тонкослойной хроматографии. Напри­ мер, используя в качестве подвижной фазы (растворителя) смесь метилового спирта, аммиака и воды на бумаге можно разде­ лить 65Zn и II5Cd. Смесь ацетона и соляной кислоты разделяют 5эре и 51Сг. Для разделения и анализа смесей органических со­ единений, меченных 14С и Т, используется метод газовой радио­ хроматографии.

Метод радиохроматографии — основной метод анализа ра­ диохимической чистоты радиоактивного препарата. Прежде чем применять тот или иной радиоактивный изотоп для решения ка­ кой-либо конкретной задачи (использование метода радиоактив­ ных индикаторов), необходимо убедиться, что радиоактивный препарат действительно содержит данный изотоп в чистом виде и в нужной химической форме без примеси других изотопов и других химических форм. В этом и состоит операция определения радиохимической чистоты радиоактивного препарата. Очень удобными методами анализа радиохимической чистоты препа­

Радиохимическую чистоту радиоактивных препаратов можно контролировать также чисто ядернофизическими методами ана­ лиза (получение кривой радиоактивного распада и определение периода полураспада, исследование ядерного излучения мето­

элемента меньше 10_6— 10-7 г-атом/л (ультраразбавленные рас­ творы), то его поведение при различных физико-химических процессах будет иметь ряд особенностей по сравнению с пове­ дением его при макроконцентрациях.

Химическое состояние радиоактивного изотопа в растворах может быть различным: он может находиться в составе недиссо­ циирующих молекул, в ионном состоянии в виде свободного атома или в составе сложного иона, а также в коллоидном со­ стоянии. Соотношение различных форм радиоактивного' изотопа в растворе зависит от таких факторов, как природа и чистота растворителя, pH среды, наличие других сопутствующих раство­ ренных веществ, ионная сила раствора, температура, а также и от «предыстории» раствора.

Коллоидное состояние радиоактивных изотопов получило ус­ ловное название радиоколлоидов.

Могут быть истинные радиоколлоиды и псевдорадиоколлоиды

(адсорбционные коллоиды).

Истинные радиоколлоиды образуются в тех случаях, когда радиоактивный изотоп вступает в реакцию образования труд­

100

норастворимых гидроокисей и солей (удовлетворяется произве­ дение растворимости).

Если в растворителе имеются частички пыли или коллоид­ ные частицы других соединений, то радиоактивный изотоп мо­ жет сорбироваться этими частицами и образовывать псевдора­ диоколлоид.

Определение состояния радиоактивного изотопа в ультраразбавленных растворах — нелегкая задача. Эту задачу можно ре­ шить при условии применения различных физико-химических ме­

да, в котором находится раствор. Поэтому для изготовления со­ судов желательно подбирать такие материалы и так их обраба­ тывать, чтобы свести адсорбцию радиоактивного изотопа к ми­ нимуму. Если это осуществить не удается, то необходимо учиты­ вать адсорбцию радиоактивного изотопа на стенках сосуда (учитывать адсорбционные потери). Ознакомление с конкрет­ ными методами получения радиоактивных изотопов, их извлече­ ния из облученных материалов, разделения и очистки, получе­ ния и синтеза меченых соединений не входит в задачу курса.

Отметим только, что вся радиохимическая технология полу­ чения радиоактивных препаратов и меченых соединений основа­ на на использовании всего арсенала обычных методов препара­ тивной неорганической и органической химии.

Для исследовательских целей радиоактивные изотопы и ме­ ченые соединения поставляют, как правило, в готовом виде с минимальными примесями других изотопов и соединений. На каждый радиоактивный препарат выдается паспорт с основны­ ми сведениями о количестве и качестве данного радиоактивного препарата.

§ 4. ОСНОВЫ РАДИАЦИОННОЙ ХИМИИ

Предметом радиационной химии являются изучение радиа­ ционнохимических реакций, применение их в химической техно­ логии синтеза соединений и получения материалов с новыми свойствами.

Радиационнохимические процессы, которые происходят в сре­ дах под действием ионизирующих излучений, зависят от при­ роды (химического состава, агрегатного состояния, концентра­ ции) среды и вида излучения. Изучение механизмов и продук­ тов радиационнохимических реакций представляет определен­ ные трудности, так как первичные и некоторые промежуточные продукты этих реакций имеют относительно малое время жизни

(порядка 1СИ8— 10-12 сек).

101

При прохождении частиц высокой энергии через среду на­ ряду с процессом ионизации может происходить процесс воз­ буждения атомов и молекул. Возбуждение возникает не только вследствие возбуждения атомных электронов, но и в резуль­ тате внутримолекулярных колебаний и вращательных движений

молекул.

Возбуждение колебательных спектров молекул иногда до­ стигает такого уровня, при котором в молекуле разрывается хи­ мическая связь, и молекула диссоциирует. В процессе такой дис­ социации образуются или ионы, или свободные радикалы — нейтральные продукты диссоциации молекул, которые, как пра­ вило, крайне неустойчивы. Они обладают высокой степенью воз­ буждения и реакционной способностью.

Процесс разложения химического соединения под действием ионизирующих излучений называется радиолизом. В процессе радиолиза образуются первичные продукты радиационнохими­ ческих реакций.

Пусть среда содержит молекулы АВ. Для таких молекул схематически можно указать следующие первичные радиацион­ нохимические процессы, возникающие при прохождении ионизи­ рующих частиц.

1. Ионизация молекул:

Возможны и другие варианты радиационнохимических процес­ сов образования ионов и радикалов.

Таким образом, продуктами радиолиза являются следующие частицы: ег, АВ+, А+, В- , А, В и др. Дальнейшая судьба обра­ зовавшихся продуктов зависит от свойств среды.

В принципе имеется вероятность последующей рекомбинации продуктов распада молекул АВ. Время рекомбинации зависит от реакционной способности продуктов радиолиза, плотности ионизации для данного вида излучения, концентрации, агрегат­ ного состояния вещества (химическая и диффузионная кинети­ ка рекомбинации). Если в среде присутствует примесь других молекул, то продукты радиолиза могут вступать с ними в ре­ акцию — произойдет радиационнохимическая реакция. Продук­ ты радиолиза и последующих радиационнохимических реакций обнаруживают как физическими методами (колориметрии, элект­ рометрии, масс-спектрометрии), так и химическими методами.

102

Наличие свободных радикалов определяют методами электрон­ ного парамагнитного резонанса.

Радиационнохимические реакции количественно характеризу­ ются радиационнохимическим эффектом, который количествен­ но равен числу молекул исходного вещества, подвергнутых из­ менению при поглощении энергии, равной 100 эв:

Кроме того, используют величину радиационнохимического выхода данного продукта, образующегося в среде под действием ионизирующих излучений:

Общий радиационнохимический выход равен сумме выходов

всех продуктов радиационнохимических превращений, т. е. G=

П

где п — общее число продуктов, образовавшихся радиа-

I = 2

ционнохимическим путем.

Радиолиз воды. Вода — основной компонент живых клеток и, кроме того, один из основных растворителей в химической тех­ нологии, поэтому на радиолизе воды мы остановимся несколько

Поскольку продукты диссоциации, согласно реакциям (3.75) и (3.76), находятся вблизи мест своего образования (неразобщен­ ные ионы и радикалы), имеется большая вероятность их реком­ бинации. Однако из-за более высокой скорости диффузии водо­ родных ионов и радикалов водорода возникает некоторое разобщеие продуктов радиолиза, что увеличивает время их жизни. Образующийся в процессе ионизации электрон е~ фак­ тически не может существовать в свободном состоянии в воде. Он вступает в связь с одной и даже несколькими молекулами воды, образуя так называемый гидратированный электрон. Схе­ му образования гидратированного электрона можно записать в виде

103