Реферати українською » Химия » Радіоактивний аналіз


Реферат Радіоактивний аналіз

Зміст

Запровадження……………………………………………………………….….. 2

1. Радіоактивність……………………………………………….…... 3

  Типи радіоактивного розпаду та радіоактивного випромінювання…… 3

   Закон радіоактивного розпаду………………………………….... 4

2. Методики аналізу, засновані на вимірі радіоактивності .6

  Використання природною радіоактивності в аналізі………. 6

  >Активационний аналіз…………………………………………….. 6

  Методизотропногоразбавления…………………………..………7

  >Радиометрическое титрування…………………………………….. 7

3. Практичне використання радіонуклідів…………………... 9

4. Список використанихисточников…………………………….10


ЗАПРОВАДЖЕННЯ

Радіоактивний аналіз відкрив кінці ХІХ століття (в 1895 р.) німецький фізик Вільгельм Конрад Рентген невидимі промені здатні безперешкодно проходити черезтвердие тіла, і викликати почорнінняфотопленки. Рентген назвав їхX-лучами (тепер вони називаються рентгенівськими).

>Самопроизвольное випущення атомами випромінювання одержало назву радіоактивності. Його відкрив французький фізик Антуан АнріБеккерель.

Новим явищем зацікавилися працювали мови у Франції П'єр Кюрі (1859-1906) і його дружина Марія Склодовська-Кюрі (1867-1934), що й запровадила термін “радіоактивність”. Дослідники встановили, що сильної радіоактивністю мають наявні у уранової руді на вельми малих концентраціях дві нові хімічні елементи – полоній Ро (вона відкрита ними на липні1898г.) і радійRa (відкрито грудні цього року).

ДосягненняБеккереля і подружжя Кюрі було виявлено присудженням їм нобелівських премій.

Радіоактивний аналіз – це фізичний метод аналізу, який з'явився хтось і розвився після відкриття атомної енергії і шляхом створення атомних реакторів.

Він грунтується на вимірі радіоактивного випромінювання елементів. Аналіз по радіоактивності був відомий раніше. Так, вимірюючи природну радіоактивність уранових руд, визначали вміст у них урану. Аналогічний метод відомий визначення калію по радіоактивного ізотопу цього елемента.Активационний аналіз відрізняється від результатів цих методів тим, що у ньому вимірюють інтенсивність випромінюваннярадиоизотопов елементів, які утворилися внаслідок бомбардування аналізованої проби потоком елементарних частинок. Під час такої бомбардуванню відбуваються ядерні реакції й утворяться радіоактивні ізотопи елементів, входять до складу аналізованої проби.


1. Радіоактивність

1.1 Типи радіоактивного розпаду та радіоактивного випромінювання

Відкриття радіоактивності належить до1896г., коли А.Беккерель виявив, що уран спонтанно випускає випромінювання, що його їм радіоактивним (від. radio – випромінюю іactivas – дієвий).

Радіоактивне випромінювання виникає при мимовільному розпаді атомного ядра. Відомо кілька типів радіоактивного розпаду та радіоактивного випромінювання.

1)-Распад. Розпад ядра із-частиц, що є ядрами He2+. Наприклад,

22688Ra 22286Rn + 42He ;

23892U 23490Th + 24 (He)

Відповідно до законом радіоактивного усунення, при-распаде виходить атом, порядковий номер якого на дві одиниці, а атомна маса чотирма одиниці менше, ніж в вихідного атома.

2)-Распад. Розрізняють три "види-распада: електронному-распаде, наприклад,

9088Sn 9089Y +;

3215P 3216S +  

>Нейтрон всередині ядра перетворюється на протон. При випущенні негативно зарядженої-частици порядковий номер елемента зростає на одиницю, а атомна маса мало змінюється.

Припозитронном-распаде з атомного ядра виділяється позитрон (>-частица), і потім всередині ядра перетворюється на нейтрон. Наприклад:

2211Na 2210Ne +

Тривалість життя позитрона невелика, бо за зіткненні його з електроном відбувається анігіляція, супроводжуєтьсяиспусканием-квантов.

3) ПриК-захвате ядро атома захоплює електрон з сусідній електронної оболонки (зК-оболочки) і з протонів ядра перетворюється на нейтрон. Наприклад,

6431Cu6430Ni+n

4019K + e= 4818Ar +hv

На вільне місце уК-оболочке переходить одне із електронів зовнішньої оболонки, що супроводжуєтьсяиспусканием жорсткого рентгенівського випромінювання.

Спонтанний розподіл. Воно притаманно елементів періодичної системи Д. І. Менделєєва зZ>90. При спонтанному розподілі важкі атоми діляться на осколки, котрими звичайно є елементи середини таблиці Л. І. Менделєєва. Спонтанний розподіл і-распад обмежують отримання нових трансуранових елементів.

Потік і-частиц називають відповідно і-излучением. З іншого боку, відомо-излучение. Це електромагнітні коливання з дуже короткій довжиною хвиль. У принципі так,-излучение близько дожесткому рентгенівському і від нього своїмвнутриядерним походженням.Рентгеновское випромінювання при переходах в електронної оболонці атома, а-излучение випускаєвозбужденние атоми,получившиеся внаслідок радіоактивного розпаду (> і).

Через війну радіоактивного розпаду виходять елементи, котрі за заряду ядер (порядковому номера) би мало бути перебувають у вже зайняті клітини періодичної системи елементами з такою самою порядковим номером, але інший атомної масою. Це правда звані ізотопи. По хімічним властивостями їх прийнято вважати нерозрізненними, тому суміш ізотопів зазвичай сприймається як один елемент. Незмінність ізотопного складу в переважну більшість хімічних реакцій іноді називають законом сталості ізотопного складу. Наприклад, калій у природних з'єднаннях є сумішшю ізотопів, на 93,259% з 39 До, на 6,729% з 41 До і 0,0119% з 40 До (>К-захват і-распад).Кальций в 6 стабільних ізотопів із масовими числами 40, 42,43,44,46 і 48. У хіміко-аналітичних і дуже багатьох інших реакціях це співвідношення зберігається практично незмінним, для поділу ізотопів хімічної реакції звичайно застосовуються. Найчастіше цієї мети використовуються різні фізичні процеси – дифузія, дистиляція чи електроліз.

Одиницею активності ізотопу є бекерель (>Бк), рівний активностінуклида в радіоактивному джерелі, у якому під час1с відбувається один акт розпаду.

 

1.2 Закон радіоактивного розпаду

Швидкість радіоактивного розпаду - пропорційна числу наявних ядер N:

де – стала розпаду.

->lnN =t +const,

Якщоt = 0, то N = N0 і, отже,const = ->lg N0 . Остаточно

N = N0 e->t       (1)

чи

A = A0e->t           (2)

де А – активність в останній момент часуt; А0 – активність приt = 0.

Рівняння (1) і (2) характеризують закон радіоактивного розпаду. У кінетиці вони знані як рівняння реакції першого порядку. Як характеристики швидкості радіоактивного розпаду зазвичай вказують період піврозпаду T1/2, що його ж, як і, є фундаментальної характеристикою процесу, яка кількості речовини.

>Периодом піврозпаду називають проміжок часу, протягом якого дане кількість радіоактивного речовини зменшується наполовину.

Період піврозпаду різних ізотопів істотно різний. Він перебуває від 1010 років до незначних часткою секунди. Звісно, речовини, мають період піврозпаду 10 – 15 хв. і від, залучити до лабораторії важко.Изотопи з дуже великих періодом піврозпаду також небажані до лабораторій, бо за випадковому забруднення цими речовинами оточуючих предметів знадобиться спеціальна робота з дезактивації приміщення і приладів.


2. Методики аналізу, засновані на вимірі радіоактивності

 

2.1. Використання природною радіоактивності в аналізі

Елементи, мають природну радіоактивність, можуть визначити у цій властивості кількісно. Це U,Th,Ra,Ac та інших., загалом понад 20 елементів. Наприклад, калій можна визначити з його радіоактивності в розчині при концентрації 0,05 М. Визначення різних елементів з їхньої радіоактивності зазвичай проводять із допомогоюградуировочного графіка, що демонструє залежність активності від змісту (%) що визначається елемента чи методом добавок.

Важливе значення маютьрадиометрические методи в пошукової роботі геологів, наприклад при розвідці родовищ урану.

2.2.Активационний аналіз

При опроміненні нейтронами, протонами та інші частинками високої енергії багатонерадиоактивние елементи стають радіоактивними.Активационний аналіз грунтується на вимірі цієї радіоактивності. Хоча у принципі для опромінення можна використовувати будь-які частки, найбільше практичного значення має процес опромінення нейтронами. Застосування цієї мети заряджених частинок пов'язані з подоланням більш значні технічних труднощів, ніж у випадку нейтронів. Основними джерелами нейтронів щодоактивационного аналізу є атомний реактор так звані портативні джерела (>радиевобериллиевий та інших.). У разі-частици,получившиеся під час розпаду будь-якого-активного елемента (>Ra,Rn, тощо. буд.), взаємодіють із ядрами берилію, виділяючи нейтрони:

9>Be + 4He 12З + n

Нейтрони входять у ядерну реакцію з компонентами аналізованої проби,

наприклад                           55>Mn + n = 56>Mn чиMn (>n,) 56>Mn

Радіоактивний 56>Mn розпадається з періодом піврозпаду 2,6 год:

55>Mn 56Fe + e-

Для отримання складу зразка кілька днів вимірюють його радіоактивність і аналізують отриману криву. Під час проведення такого аналізу необхідно розташовувати надійними даними про періодах піврозпаду різних ізотопів, аби провести розшифровку сумарною кривою.

Іншим варіантомактивационного аналізу є метод-спектроскопии, заснований на вимірі спектра-излучения зразка. Енергія-излучения є якісної, а швидкість рахунку – кількісної характеристикою ізотопу. Виміри виробляють із допомогою багатоканальних-спектрометров зісцинтилляционними чи напівпровідниковимисчетчиками. Це значно більше швидке й специфічний, хоч трохи менш чутливий метод аналізу, ніж радіохімічний.

Важливим гідністюактивационного аналізу є його низький межа виявлення. З його за допомогою то, можливо виявлено за сприятливих умов до 10-13 – 10-15 р речовини. У деяких спеціальних випадках вдавалося досягти ще більше низьких меж виявлення. Наприклад, з її допомогою контролюють чистоту кремнію і германію у промисловості напівпровідників, виявляючи зміст домішок до 10-8 – 10-9 %. Такі змісту жодним іншим методом, крімактивационного аналізу визначити неможливо. З отриманням важких елементів періодичної системи, як-отменделевий ікурчатовий, дослідникам вдавалося вважати кожен атом отриманого елемента.

Основним недолікомактивационного аналізу є громіздкість джерела нейтронів, і навіть нерідко тривалість самого процесу набуття результатів.

2.3 Методизотропного розведення

Метод ізотопного розведення доцільно застосовувати для кількісного визначення близьких як компонентів важко поділюваних сумішей У цьому вся методі необхідно виділяти не все обумовлений речовина, а лише його в максимально чистому стані. Метод ізотопного розведення відкриває нові можливості у аналізі складних сумішей і елементів, близьких за своїмихимико-аналитическим властивостями. Наприклад, під час аналізу сумішей цирконій – гафній чи ніобій – тантал можна було одержати чистий осад однієї з компонентів, але осадження нічого очікувати повним. Якщо домогтися повного осадження, то отриманий осад буде забрудненеелементом-аналогом. У методі ізотопного розведення проводять неповне осадження і, використовуючи виміру активності, знаходять зміст аналізованого елемента з достатньої точністю. Аналогічний прийом застосовується також під час аналізу різних сумішей органічних речовин.

2.4Радиометрическое титрування

Прирадиометрическомтитровании індикатором є радіоактивні ізотопи елементів. Наприклад, прититровании фосфату на магній в аналізований розчин вводять небагато фосфату, що містить радіоактивнийP*.

Реакції радіометричного титрування повинні задовольняти вимогам, зазвичай що ставляться до реакційтитриметрического аналізу (швидкість і повнота перебігу реакції, сталість складу продукту реакції тощо. буд.). Очевидним умовою застосовності реакції у цьому методі є й перехід продукту реакції з аналізованого розчину до іншої фазу, про те, щоб негайно усунути перешкоди щодо активності розчину. Цією другою фазою часто є утворений осад. Відомі методики, де продукт реакціїекстрагируется органічним розчинником. Наприклад, прититровании багатьох катионівдитизоном якекстрагента застосовують хлороформ читетрахлорид вуглецю. Застосуванняекстрагента дозволяє точніше встановити точку еквівалентності, позаяк у цьому випадку її визначення можна вимірювати активність обох фаз.


3. Практичне використання радіонуклідів

Нині радіонукліди відомі в багатьох хімічних елементів. Вона має багато найрізноманітніших застосувань, особливо у хімії і біохімії. Річ у тім, що саме хімічне поведінка радіонуклідів будь-якого елемента практично таку ж, як і його стабільних нуклідів. Але ядра радіонуклідів в останній момент розпаду “посилають сигнал” про своєму присутності. Вчені розробили апаратуру, що дозволить надійно реєструвати сигнали від розпаду буквально одиничних атомів. Завдяки цьому стає можливим використовувати радіонукліди якатомов-меток, про радіоактивних індикаторів.

Наприклад, з допомогоюфосфора-32 можна встановити, як кукурудза засвоює з грунту фосфорне добриво. У добриво додають дуже невелика кількістьрадионуклида. Далі, аналізуючи радіоактивність різних частин рослини, можна визначити, швидко чи фосфат засвоює коріння, як швидко він у листя, стебла чи качани й як засвоєння добрива залежить з його хімічної форми ( зокрема, від цього, як що саме солі – амонію, калію чи кальцію – взятий фосфат), від способу запровадження грунт, і інших чинників. Отримана інформація дозволила істотно збільшити ефективність застосування мінеральних добрив.

Так на піддослідних тварин можна простежити дію ліків, містять радіоактивні індикатори. Використання радіонуклідів дозволяє бачити й над поведінкою різнихмикропримесей в технологічними процесами.

Оскільки задля встановлення природи радіонуклідів досить буквально одиничних атомів, за результатами дослідження пасма волосся Наполеона, збереженої донині, вдавалося з'ясувати, що наприкінці його організм отримував надлишок миш'яку. Можливо, саме те й стало причинної хвороби та смерті.

І це суто хімічна проблема, яку допоміг вирішитирадиоуглерод. При окислюванніпропионовой кислоти СП3СП2>СООН у кислому середовищі утворюються вуглекислий на газ ішавелевая кислотаНООС-СООН. Цікаво було з'ясувати, яке з двох зв'язківС-С впропионовой кислоті руйнується при окислюванні. І тому синтезувалипропионовую кислоту, що містить мітку 14З вкарбоксильной групі. Потім провели окислювання і зовсім визначили активністьвиделившегося вуглекислого газу та активністьшавеливой кислоти. Виміри показали, що це значення ставляться як 3:7. Отже,впропионовой кислоти рвуться обидві зв'язку, але з різною ймовірністю.

І кількість таких прикладів дуже велике. Але тільки використанню мітокуглерода-14 і тритію в органічної хімії присвячені багатотомні видання.


Список використаних джерел:

1. Аналітична хімія. Фізико-хімічні методи аналізу. Під ред. Є. М.Дорохова, Р. У. Прохорова, - М.:Висш. шк.., 1991. -256с.

2. Аналітична хімія. Книжка 2. Фізико-хімічні методи аналізу. Під ред. В.П. Васильєва, - М.: Дрохва, 2004. -384с.

3.Патяковский У. М. Гігієнічні основи харчування і експертизи продовольчих товарів. — Новосибірськ: Видавництво Новосибірського Університету, 1999. ->431с.

4. Курс аналітичної хімії:Учеб. дляс.-х. вузів. - 6-те вид.,испр. ідоп. - М .:Висш. шк. 1994. -495с.


Схожі реферати:

Навігація