ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Изотопный обмен Мурин, В. Д. Нефедов, Е. Н. Санотова Основные понятия и примеры реакций изотопного обмена из "Радиохимия и химия ядерных процессов" Эффективность использования электрохимических методов выделения и разделения радиоактивных элементов определяется для каждой данной системы как соотношением потенциалов выделения разделяемых элементов, так и величиной этих потенциалов по отношению к потенциалу выделения водорода. Достаточная полнота разделения может быть достигнута лишь при условии, что потенциалы выделения элементов, с учетом их концентраций, заметно отличаются друг от друга. Если величина потенциала выделения элемента значительно более отрицательна, чем потенциал разряда водорода, то такой элемент может быть выделен из водного раствора только в виде амальгамы или тонкого слоя гидроокиси. В элементарном состоянии радиоактивный элемент может быть выделен электролизом расплава. [c.155] Для выделения нового элемента, возникающего при ядерном превращении, из основной массы материнского вещества (мишени) удобно пользоваться электрохимическими методами лишь при условии, если образующийся радиоактивный изотоп более благороден, чем облучаемый материнский элемент. В этом случае необходимо иметь в виду разницу концентраций элемента мишени и образующегося радиоактивного элемента. [c.155] Несколько более трудно использование электрохимических методов для разделения смеси радиоактивных элементов. [c.155] ИХ разделения электрохимические методы не представляется возможным. Поэтому для выделения этих изотопов обычно используют методы отдачи или экспрессные радиохимические методы. [c.156] Элементы с порядковыми номерами 87—92, за исключением протактиния, электрохимические свойства которого еще очень мало изучены, характеризуются отрицательными значениями потенциалов. Поэтому они могут быть выделены электролизом водных растворов только в виде амальгам или тонких слоев гидроокиси или же электролизом расплавов. [c.156] Разделение очень сложной смеси искусственных радиоактивных изотопов различных элементов, например осколков деления урана, представляет значительно большие трудности, чем разделение некоторых продуктов распада в рядах урана, тория и актиноурана. [c.156] Использование для этой цели электрохимических методов позволяет осуществить лишь разделение элементов на группы (только в отдельных случаях оказывается возможным более тонкое разделение). [c.156] Электрохимические методы выделения и разделения радиоактивных элементов и изотопов можно разбить на две принципиально различные группы — бестоковое осаждение и электролиз. [c.156] Бестоковое осаждение. Механизм, лежащий в основе явления электрохимической коррозии, может быть использован для разделения и выделения из растворов естественных и искусственных радиоактивных элементов. Если погрузить металлическую пластинку или проволоку в раствор радиоактивного элемента, более благородного, чем металл, то наблюдается довольно быстрое осаждение этого элемента. Так, полоний осаждается на меди, железе, висмуте, теллуре, серебре в солянокислом, азотнокислом, сернокислом и уксуснокислом растворах висмут (RaE, Th и т. д.) осаждается на никеле, а медь — на свинце или цинке в солянокислом растворе и т. д. [c.156] Этот процесс получил название бестокового осаждения. [c.156] Термодинамически возможность выделения радиоактивных элементов по механизму бестокового осаждения определяется для каждой системы величиной разности начальных потенциалов 9° — 9°, где 9° — начальный потенциал системы радиоактивный элемент]раствор, ф° — начальный потенциал растворения металла электрода в данном растворе радиоактивного элемента. [c.156] Фк и 9а — стационарные потенциалы катодного и анодного процессов, равные по величине сумме соответствующего начального потенциала и поляризации Т1. [c.157] Значения начальных потенциалов в большинстве случаев могут быть рассчитаны по уравнению Нернста и естественно зависят от величин активных концентраций соответствующих ионов (влияние первых двух факторов). [c.157] Изменение природы растворителя или состава раствора (добавки окислителей, восстановителей, комплексообразователей и т. д.) может, с одной стороны, изменить потенциал электрода, с другой стороны — состояние и валентность разделяемых радиоактивных элементов в растворе, т. е. потенциал выделения радиоактивного элемента. Так, добавление тиомочевины в солянокислый раствор полония делает возможным выделение этого элемента на более благородном металле—золоте [отделение Ро (НаР) от В1(НаЕ) и РЬ(НаО)]. Присутствие тиомочевины в данном случае снижает потенциалы системы Ап I раствор за счет образования комплексных ионов. [c.158] В то же время присутствие некоторых ионов может задержать процесс бестокового выделения радиоактивного элемента. Так, выделению полония на серебре мешают ионы, находящиеся в состоянии высшей валентности (Ре + и Hg2+). Однако для устранения влияния этих ионов достаточно прибавить к раствору восстановитель, например сернистый газ или гидразин. [c.158] На рис. 15-3 показана зависимость количества осажденного на серебряном электроде полония от времени в присутствии ионов Ре + и Н 2+ (кривая /) и после их восстановления сернистым газом (кривая 2). [c.158] Зависимость выхода радиоактивных элементов от температуры можно рассмотреть на примере бестокового выделения висмута (RaE) на никеле из 0,1 М раствора НС1. Выход RaE в этом случае значительно возрастает с увеличением температуры при 79° полное выделение RaE может быть достигнуто в течение 2 час. Влияние температуры процесса на выход радиоактивного элемента следует, по-видимому, отнести за счет сдвига потенциала никелевого электрода с повышением температуры в сторону более отрицательных значений, а также за счет устранения возможности обратного растворения выделенного RaE (удаление растворенного воздуха при нагревании). [c.159] Очень большое влияние на выход радиоактивных элементов оказывает состояние поверхности электрода и степень электрохимической гетерогенности металла электрода. Факт электрохимической гетерогенности поверхности электрода при бестоко-вом выделении радиоактивных элементов подтверждается тем обстоятельством, что распределение элемента между раствором и металлом электрода в большинстве случаев подчиняется изотерме Фрейндлиха (например, в случае выделения из кислых растворов полония на золоте, платине и палладии, радиоактивных изотопов висмута и свинца на серебре, золоте и никеле и т. д.). [c.159] Причины электрохимической гетерогенности могут быть самыми различными (стр. 147). Так, грубая обработка поверхности (пескоструйная обработка, обработка наждачной бумагой или цинковой проволокой) повышает, особенно в начальной стадии, ее гетерогенность. [c.159] Время выдерживания электрода в растворе соли никеля, мин. [c.160] Вернуться к основной статье