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

то с известным количеством носителя. Таким образом, в со­ ставе смеси веществ определяемый элемент становится мече­ ным. Далее осуществляют радиометрический контроль за ходом выделения меченого элемента из смеси. Этот контроль сводится к установлению активности меченого элемента в фазах гете­ рогенной системы. Например, измеряя активность меченого эле­ мента в равновесном растворе после осаждения меченого эле­ мента, можно точно узнать, какая часть меченого элемента пе­ решла в осадок, а какая часть осталась в растворе. Это и дает возможность установить 'потерю меченого элемента при оса­ ждении. Меняя условия осаждения можно найти условия, при которых эти потери будут минимальными. Аналогичной мето­ дикой можно пользоваться при выделении меченого элемента методом экстракции с использованием несмешивающихся жид­ ких фаз.

Долю потерь меченого элемента при однократном акте гетерогенного распределения определяют из следующего соотно­ шения:

честв веществ, микроэлементов в почвах и растениях. Напри­ мер, используя изотоп 65Zn, можно проконтролировать потери при выделении микроколичеств цинка из почвы.

Радиохимический контроль чистоты разделения веществ. Радиоактивные изотопы-индикаторы используют также для контроля химической чистоты выделяемых при разделении химических элементов или их соединений. Для этого в раствор смеси веществ, из которой выделяется необходимый элемент, вводят радиоактивный изотоп того элемента, примесь которого требуется установить в выделенном веществе. Таким образом метится примесный элемент. Далее осуществляют радиометри­ ческий контроль за судьбой примесного меченого элемента в процессе разделения. В конечном итоге измеряют его актив­ ность в выделенном «чистом» веществе. Поочередной радиоак­ тивной индикацией всех предполагаемых примесей точно опре­ деляют химическую чистоту выделенного вещества. Использо­ ванием меченых элементов с высокой удельной активностью достигается высокая чувствительность и точность в определе­ нии ультрамалых количеств примесей.

162

В исходную смесь веществ можно ввести одновременно ра­ диоактивные индикаторы для нескольких или многих элементов. В этом случае радиометрический анализ требует применения более сложных методов и аппаратуры, в частности спектромет­ рической аппаратуры — анализаторов спектров излучения.

Радиохимический контроль химической чистоты получаемых при разделении веществ можно осуществлять при использовании как статических, так и хроматографических методов разделения. Как уже отмечалось в гл. 3, радиохимический контроль необхо­ дим также при определении радиохимической чистоты радиоак­ тивных препаратов при их производстве и применении.

Метод радиометрического титрования. При проведении ана­

в том, что титрование анализируемого раствора проводят в при­ сутствии радиоактивного индикатора. Пусть титрование произ­ водится раствором реагента-осадителя. В зависимости от того, где находится радиоактивный индикатор (в титрованном раст­

введенному объему титрованного раствора осадителя. Получаю­ щаяся в этом случае кривая радиометрического титрования представлена на рис. 6.1, а. По объему израсходованного раствора осадителя для достижения ЭТТ рассчитывают массу анализируемого элемента или соединения.

Если радиоактивный индикатор находится в составе анализи­ руемого элемента или соединения, а титрованный раствор осадителя неактивен, то активность раствора в процессе титро­ вания вначале уменьшается пропорционально объему введен­ ного раствора осадителя. После достижения ЭТТ активность раствора практически не изменяется. Остаточная активность раствора будет определяться растворимостью полученного осадка. Кривая радиометрического титрования для этого случая

6* 163

показана на рис. 6.1,6. Наконец, если радиоактивный индикатор введен и в титруемый раствор, то кривая радиометрического титрования будет иметь вид, показанный на рис. 6.1,в. Разуме­ ется, для одной системы во всех трех вариантах радиоактив­ ной индикации получают одни и те же значения ЭТТ. Точность

порции на радиометрическое измерение активности растворов. По результатам измерений строят кривую радиометрического титрования.

Радиометрическое титрование не обязательно проводить способом получения осадков. Можно применять реагенты, образующие с анализируемым веществом растворимые (на­ пример, комплексные) соединения. При этом продукт реакции можно экстрагировать несмешивающимся с водой растворите­ лем, и тогда необходимо следить за ходом изменения актив­ ности фазы органического растворителя. Так можно опреде­ лить, например, содержание цинка, используя в качестве

164

реагента дитизон, а в качестве растворителя, экстрагирующего дитизонат, — хлороформ.

Метод изотопного разведения. Это один из наиболее распро­ страненных радиохимических методов количественного анализа, сущность которого заключается в следующем. Пусть в раство­ ре в смеси с другими веществами содержится анализируемое вещество. Масса этого вещества М х неизвестна, и ее нужно определить. Для проведения анализа приготовляют пробу стан­ дартного раствора того же, но чистого вещества, помеченного соответствующим радиоактивным изотопом. Пусть общая активность этого раствора равна А0, а масса меченого вещест­ ва М0. Тогда удельная активность меченого вещества в стан­ дартном растворе а0=Л 0/М0.

Если приготовленную пробу стандартного раствора смешать с анализируемым раствором, то произойдет изотопное разведе­ ние радиоактивного индикатора, так как к носителю с массой М0 в стандартном растворе прибавится носитель с массой Мх в

Из (6.3) получаем следующую формулу для определения

Таким образом, весь анализ сводится к определению удельной активности а0 и а.

В частном случае, когда М0<СЛ4Х (например, в анализируемый раствор вводят радиоактивный индикатор с ничтожно малым количеством носителя или без него), массой М0 в (6.5) можно пренебречь. В этом случае

а не все вещество полностью.

165

Метод изотопного разведения применяют в биохимии, агро­ химии и почвоведении при анализе растительных вытяжек, почвенных растворов и т. п.

фазы — раствора, но и в составе твердой фазы — осадка, сор­ бента и т. п. Процесс изотопного разведения может происхо­ дить как в гомогенных, так и в гетерогенных системах. В по­ следнем случае необходимым условием изотопного разведения является способность радиоактивного индикатора вступать в процессы гетерогенного изотопного обмена. Кроме того, необ­ ходимо, чтобы в гетерогенной системе установилось изотопно­ обменное равновесие.

Пусть, например, анализируемый ион находится в составе ионообменного сорбента. Если этот сорбент смешать с раство­ ром электролита, содержащим тот же анализируемый ион, но помеченный радиоактивным индикатором, то вследствие изо­ топного обмена ионов радиоактивный индикатор разбавится ионом-носителем в составе сорбента. Формулы для определения неизвестной массы иона те же: (6.4) — (6.6). Анализ сводится к определению или отношения удельных активностей a0ja, или общей активности А0 и удельной активности а (после установ­ ления изотопнообменного равновесия).

Методом изотопного разведения измеряют, например, емкость ионообменного сорбента (ионита), в частности обменную емкость почвы.

они предназначены для анализа элементного состава разных веществ.

К ядернофизическим методам анализа относится группа методов, основанных на регистрации и анализе излучений есте­ ственных и искусственных радиоактивных изотопов, образую­ щихся при ядерных реакциях, а также на регистрации эффектов взаимодействия ионизирующих излучений с веще­ ством.

Определение содержания некоторых элементов по их есте­ ственной радиоактивности. Как уже отмечалось, многие эле­ менты, находящиеся в природе, или состоят из естественных радиоактивных изотопов (элементы с Z >84), или содержат в составе естественные радиоактивные изотопы (Z<84).

Имеются два способа определения содержания естественных радиоактивных элементов, изотопы которых входят в состав естественных радиоактивных семейств.

166