Материал: Радиохимия экзамен ответы

Как известно, слоем половинного ослабления бета-излучения (d_1/2) называют слой поглотителя, снижающего вдвое начальное количество частиц. Толщина поглотителя d_1/2 в г/см² связана с толщиной поглотителя l в см соотношением: d_1/2= l·ρ, где ρ – плотность вещества, г/см³. Пластинка из алюминия, толщина которой соответствует слою половинного ослабления бета-излучения иттрия-90, снижает вдвое количество частиц, попадающих в счетчик в сравнении с начальным количеством частиц, и полностью поглощает бета-излучение стронция-90. Это связано с различием в максимальной энергии бета-частиц этих изотопов. Максимальная энергия бета частиц у стронция-90 составляет 0,535 МэВ, иттрия-90–2,26 МэВ, т.е. более чем в 4 раза больше. Для определения слоя половинного ослабления бета-излучения (d_1/2) пользуются справочными данными, где приведены значения d_1/2 в алюминии в зависимости от максимальной энергии бета-спектра (табл.1)

28. Коэффициент перехода к абсолютной активности.

29. Цель использования пластинок из алюминия при радиометрировании контрольного источника.

Для определения коэффициента перехода (К) используются контрольные источники Sr-90+Y-90 (контрольные источники из иттрия-90 не изготавливают, т.к. у него малый период полураспада). Радионуклиды Sr-90 и Y-90 в этом источнике находятся в состоянии радиоактивного равновесия, т.е. активность Sr-90 равна активности Y-90.

Для того чтобы газоразрядный счетчик регистрировал только излучение Y-90, между контрольным источником (Sr-90+Y-90) и счетчиком помещают поглотитель (пластинки из алюминия), который полностью поглощает β-частицы, испускаемые стронцием-90 и только частично Y-90.

30. Определение толщины алюминиевых пластинок, используемых при радиометрировании контрольного источника.

Как известно, слоем половинного ослабления бета-излучения (d_1/2) называют слой поглотителя, снижающего вдвое начальное количество частиц. Толщина поглотителя d_1/2 в г/см² связана с толщиной поглотителя l в см соотношением: d_1/2= l·ρ, где ρ – плотность вещества, г/см³. Пластинка из алюминия, толщина которой соответствует слою половинного ослабления бета-излучения иттрия-90, снижает вдвое количество частиц, попадающих в счетчик в сравнении с начальным количеством частиц, и полностью поглощает бета-излучение стронция-90. Это связано с различием в максимальной энергии бета-частиц этих изотопов. Максимальная энергия бета частиц у стронция-90 составляет 0,535 МэВ, иттрия-90–2,26 МэВ, т.е. более чем в 4 раза больше. Для определения слоя половинного ослабления бета-излучения (d_1/2) пользуются справочными данными, где приведены значения d_1/2 в алюминии в зависимости от максимальной энергии бета-спектра (табл.1)

Таблица 1. Значения d_1/2 в алюминии в зависимости от максимальной

Энергии бета-спектра

31. Применение носителей в радиохимическом анализе.

Техногенные радионуклиды содержатся в объектах окружающей среды в ничтожно малых количествах. Поведение ультрамалых количеств вещества при растворении, нагревании, осаждении может не совпадать с известными для дан­ного элемента свойствами. Отмечают различия в летучести, повы­шенной адсорбции на поверхностях, способности образовывать коллоидные растворы. Многие из особенностей поведения элемен­тов в ультрамалых количествах еще недостаточно изучены, поэто­му удобнее производить выделение данного изотопа из проб в таких коли­чествах, в которых поведение его при той или иной химической реакции будет проявляться типично и обеспечит более полное от­деление его от примесей. Поэтому в пробу перед началом анализа вносят точно известное количество носителя.

Носителем является элемент одноименный или схожий по хими­ческим свойствам с радиоактивным изотопом, извлекаемым из пробы. Носителями радионуклидов обычно служат стабильные элементы, одноименные или сходные по химическим свойствам с выделяемым из пробы радионуклидом и добавляемые в пробы в виде растворов тех или иных солей. Использование носителей значительно упрощает анализ, позволяя применять для выделения нуклидов реакции осаждения труднорастворимых солей и контролировать полноту выделения. Носитель вводят в пробу до начала ее химической обработки, что предотвращает неконтролируемые потери радионуклида.

Роль носителя заключается в том, что, будучи введенным в пробу, он увеличивает массу выделяемого элемента и позволяет увлечь за собой одноименный или сходный по химическим свойствам радионуклид по всем этапам анализа, чем достигается наиболее полное извлечение радионуклида. Контроль за количеством носителя позволяет также судить о полноте выделения радионуклида. Химический выход носителя определяют как отношение массы выделенного носителя (мг) в конце анализа к массе носителя (мг) в пробе перед началом анализа. Кроме того, применение носителей в радиохимическом анализе позволяет получить в конце анализа «весомое» количество радиоактивного препарата, которое можно нанести на подложку для радиометрии.

Обычно носители используют в форме титрованных растворов с точно известной концентрацией (мг/ см³). Носители бывают изотопные, изоморфные, инертные и удерживающие.

Радиоактивные изотопы в растворах могут находиться в ионном, коллоидном и псевдоколлоидном состояниях. Для лучшего взаимодействия выделяемого радиоизотопа с носителем наиболее благоприятно ионное состояние радиоизотопа, причем очень существенна одинаковая степень окисления радиоизотопа и элемента-носителя. Это достигается действием окислителей и восстановителей, соответствующих избранной методике вы­деления изотопа.

Потери радиоизотопа при ионном его состоянии в растворе возможны за счет адсорбции стенками сосуда, в котором нахо­дится раствор, плотными нерастворившимися частицами золы, фильтром. Адсорбцию можно устранить увеличением кислотности раствора. Уменьшить ее можно также введением в раствор боль­шого количества других одноименных ионов, которые, адсорбируясь на фильтре и стенках сосуда, уменьшают возможность сорбции радиоизотопа (превентивная сорбция).

Образование псевдоколлоидов крайне нежелательно. Они очень медленно реагируют с ионами носителя, не участвуют в ионном обмене при пропускании через ионообменные фильтры, адсорбируются на стекле, бумажных фильтрах, медленно проходят через фильтр. Образование радиоколлоидов всегда нежелательно, так как оно ведет к увеличению потерь радиоизотопа в ходе его выделения и замедляет выполнение анализа, что небезразлично при выделении короткоживущих радиоизотопов. Предотвращение образования радиоколлоидов достигается созданием кислой сре­ды или введением комплексообразующих соединений.

32. Определение выхода носителя стронция.

Химический выход стронция в долях единицы определяется по формуле:

,

где, М_кон. – масса стабильного стронция, содержащегося в растворе после выделения и концентрирования_, мг (лабораторная работа 4, задание 2, п.2);

М_нач. – масса стронция в исходной вытяжке, мг. Она равна сумме массы природного стронция в почве и массы внесенного носителя (М_нач. = М_прир. + М_носит.).

Для расчета этих масс необходимо определить концентрацию стабильного стронция в соответствующих растворах. Ее определяют на пламенном фотометре (ПАЖ-1 или ПАЖ-2) с помощью литиевого светофильтра, пропускающего свет с длиной волны 670,8 нм (можно также определять атомно-абсорбционным методом на приборе AAS-IN). В основу фотометрического анализа положено изменение интенсивности окрашивания пламени в зависимости от концентра­ции химического элемента, распыляемого с помощью эжектора непосредственно в пламя газовой горелки прибора. Наиболее простым инструментом для этих целей служит пламенный фотометр.

В возбужденном состоянии (за счет температуры пламени) атомы каждого элемента излучают характерный, присущий толь­ко этому элементу свет, укладывающийся в диапазон длин волн видимого спектра. Если на пути светового потока поставить светофильтр, тем самым, выделив пучок света с определенной длиной волны, то на чувствительном элементе прибора возника­ет импульс тока, величина которого будет пропорциональная ин­тенсивности данного светового луча. Ток фотоэлемента, преоб­разованный и усиленный в приборе, вызовет отклонение стрелки на шкале микроамперметра.

Стронций определяют по атомно-резонансной полосе поглощения с длиной волны 460,7 нм или по молекулярной полосе 670 нм. На пламенных фотометрах, стронций, как правило, определяют с помощью литиевого светофильтра, пропускающего свет с длиной волны 670,8 нм.

Прибор для определения концентрации стронция в раство­рах с помощью фотоэффекта, как правило, имеют очень высокую чувствительность и избирательность, поэтому определение химического выхода стабильного стронция в данном радиохимическом анализе рекомендуется выполнять методом фотометрии пламени.

Для того чтобы узнать концентрацию искомого элемента в растворе, нужно предварительно проградуировать шкалу прибора путем измерения заранее приготовленной серии растворов с известной концентрацией этого элемента. Для этого составляют серию растворов сравнения из ceми (или пяти) концентраций исследуемого элемента и фотометрируют на приборе. По данным измерений строится градуировочный график. После этого, при тех же установочных параметрах, определяют число делений шкалы прибора, на которое отклонится стрелка прибора пpи фотометрировании раствора с неизвестной концентрацией этого же элемента. Затем по градуировочному графику определяют искомую концентрацию. Внешний вид и органы управления пламенного фотометра ПАЖ-1 приведены на рисунке 1.

33. Определение выхода носителя иттрия.

Химический выход иттрия в долях единицы определяется отношением массы осадка (мг) оксалата иттрия на подложке после высушивания (лабораторная работа 4, задание 2, п.10) к массе внесенного хлорида или нитрата иттрия в составе титрованного раствора в пересчете на оксалат иттрия (лабораторная работа №4, задание 1, п.12) по формуле:

,

где m₂ – масса подложки с осадком, мг;

m₁ – масса подложки без осадка, мг;

М – масса введенного в пробу носителя, мг.

Пример расчета. В подкисленный НС1 и приготовленный для накопления итттрия-90 фильтрат, было внесено 50 мг иттрия в пересчете на оксалат виде титрованного раствора (2 см³ с содержанием иттрия 25 мг в 1 см³ в расчете на оксалат иттрия). Масса осадка оксалата иттрия без подложки после высушивания и взвешивания оказалась равной 22 мг. Отсюда химический выход (Х.В.) иттрия в долях единицы составляет:

.

Химический выход радиоактивного изотопа иттрия (иттрий-90) соответствует химическому выходу стабильного иттрия, вводимого в составе титрованного раствора (0,44).