ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Экспериментальные химические исследования из "Искусственные трансурановые элементы" Исследования радиоактивных веществ часто проводятся с индикаторными количествами, т. е. такими, когда исследуемое вещество присутствует в очень небольшой концентрации, намного меньшей, чем весовые количества в этих случаях радиоактивность используется для определения того или иного элемента (см. гл. 2, разд. Нептуний и Плутоний ). Присутствие радиоактивного нуклида прослеживается в ряду последовательных химических операций измерением количества радиоактивности в различных химических фракциях. Нерадиоактивный материал, носитель, обычно используется при проведении химической операции осаждения однако во многих процессах, как, например, для ионообменных методов, описанных в гл. 2 и в последнем разделе этой главы, носитель не требуется. [c.68] Количество исследуемого вещества обычно находится в таких пределах — от столь малого количества, как 1 атом, до 10 2 или более атомов (т. е. 10 граммов или больше). Методы, описанные здесь, применяются при работе с наиболее тял елыми трансурановыми элементами, когда доступно лишь считанное число атомов. Эти методы были использованы в самых первых работах они продолжают применяться и в настоящее время. [c.68] Наличие очень больших количеств делящегося изото па плутопия-239 придает особое значение физиологической токсичности плутония. В таком виде плутоний — опасный яд как из-за его относительно высокой удельной а-активности (1,4-10 , или 140 000 000, а-частиц в минуту на миллиграмм), так и в связи с его физиологическим воздействием. [c.69] Тем не менее работа с плутонием может проводиться с полной безопасностью, если соблюдаются правильные меры предосторожности. Опасность особого рода, которая возникает только при работе с делящимися изотопами, обусловлена возможностью достижения критической массы. Если количество делящегося вещества больше определенного предела будет сосредоточено в одном месте, то может начаться цепная ядерная реакция деления, как это подробно описано в гл. 6. При проведении химических операций необходимо избегать этого потому, что последствия могут быть слишком серьезными. [c.70] Многочисленные исследования химических свойств америция были проведены с изотопом америций-241. С этим изотопом также трудно работать, так как он имеет относительно высокую а-радиоактивность (около 7-10 а-частиц в минуту на миллиграмм). Америций к другие трансурановые элементы также отлагаются в костях, однако не в такой степени, как плутоний. Изотоп америция-243 имеет удельную а-активность, от 15 до 20 раз меньшую, чем америций-241, и, таким образом, является более удобным изотопом для проведения химического исследования. [c.70] Однако этот анализ несколько упрощается, когда применяется долгоживущий изотоп кюрий-244. Кю-рий-244, после того как он стал доступен, все чаще и чаще используется при работе с весовыми количествами. Самые тяжелые изотопы кюрия имеют меньшую удельную радиоактивность и поэтому более предпочтительны для экспериментальной работы. Из всех изотопов кюрня кюрий-247 и 248, по-видимому, наиболее пригодны для проведения химических псследованпй. [c.71] Берклий-249 и калифорний (первый в виде смеси изотопов берклия-249, 250, 251 и 252 и последний в виде калифорния-249, образующегося при распаде берклия-249) используются в весовых количествах для исследования свойств берклия и калифорния. С весовыми количествами берклия и калифорния также очень трудно обращаться из-за их высокой радиоактивности. [c.71] При работе с количеством калифорния-252, превышающем несколько микрограммов, или с калифорнием-254 в количестве менее микрограмма необходимо производить все операции на расстоя1ШИ, что особенно неудобно при работе с такими небольшими количествами. [c.71] К счастью, при распаде берклия-249 можно получить калифорний-249. Этот изотоп калифорния имеет большой период распада при спонтанном делении, и поэтому испускание нейтронов в этом случае не создает особых трудностей. [c.71] Как указывалось ранее (гл. 2, 3), открытие и идентификация актинидных элементов основывались на предположении, что эти элементы представляют семейство тяжелых элементов, находящихся в тесном соответствии с химическими свойствами элементов известного и распространенного в природе семейства лантанидов. [c.72] Это обстоятельство явилось ключом для открытия элементов 95 и 96 (америций и кюрий) кроме того, установление факта, что эти элементы оказались членами актинидного переходного ряда, было очень важно для открытия элементов, расположенных за кюрием, вплоть до элемента 102. Так как химическое поведение актинидов подобно лантанидам, то разделение трансурановых элементов с помощью обычных химических методов чрезвычайно затруднено. Однако, к счастью, уже при проведении первоначальных работ по трансурановым элементам был развит ионообменный метод химического разделения неорганических ионов. Этот метод избирателен, непродолжителен в выполнении и если необходимо, то может быть применен к нескольким атомам элемента. [c.72] Ионообменный метод послужил ключом для открытия трансурановых элементов, так как можно было предсказать порядок вымывания и приблизительное положение пиков неоткрытых элементов со з 1ачительной уверенностью и точностью. Таким образом, первые экспериментальные наблюдения химического поведения элементов от берклия до менделевия-были связаны с изучением ионообменного поведения в сочетании с их открытием. [c.72] Таким образом, весь процесс ионного обмена имеет близкое сходство с хорошо известным методом хроматографии. [c.73] Примером катионообменной смолы, широко используемой при разделении трансурановых элементов, является смола дауэкс-50, представляющая собой сополимер стирола и дивинилбензола, в который введены функциональные группы сульфоновой кислоты. В этом случае ионообменным катионом является П+, который может замещаться ионом ЫН+ или ионом актинида или лантанида, в то время как остаток полимера представляет инертную структуру смолы. [c.74] Ионы актинидов, как правило, могут быть удалены со смолы путем вымывания такими ионами, как хлорид, нитрат, сульфат и особенно цитрат, лактат, а-гидрокси-бутират, этилендиаминтетрацетат. Порядок вымывания сорбированных ионов зависит от равновесия между степенью адсорбции на смоле и прочностью комплексных ионов, образуемых с вымывающим агентом. При вымывании с колонки для ионов актинидов и лантанидов часто наблюдается порядок, обратный их порядковым номерам. [c.74] Например, лютеций (2=71) может быть собран в первых каплях выходящего из колонки раствора, т. е. это первый элемент иттербий (2 = 70) является вторым элементом и т. д. [c.74] Данные по вымыванию элементов вплоть до европия (2 = 63) представлены на рис. 28. Подобное явление наблюдается в случае актинидов лоуренсий (2 = = 103), как полагают, первым покинет колонку, за ним будет следовать элемент 102 и т. д., постепенно с уменьшением порядковых номеров элементов. [c.74] На рис. 28 представлены экспериментальные данные для менделевия (2=101), фермия (2=100) и других актинидов, вплоть до америция (2=95). В этих опытах наблюдается аналогия между соответствующими актинидами и лантанидами, например америций и европий, кюрий и гадолиний, берклий и тербий и т. д. Этот принцип сходства позволил предсказать положение инков при вымывании элементов от берклия до менделевия еще до их открытия. Он также предсказал положение пиков элемента 102 и лоур чсня. [c.74] Вернуться к основной статье