ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ионнообменные методы в радиохимии из "Новые элементы в периодической системе Д И Менделеева Издание 2" В последнее время в радиохимии очень большое значение для разделения ничтожных количеств разных элементов приобрёл способ ионного обмена на различных синтетических смолах. Способ этот представляет разновидность хроматографического анализа, открытого русским биохимиком М. С. Цветом ещё в 1903 г. [c.81] Простейший опыт по хроматографии может произвести сам читатель. Если приготовить смесь нескольких разноцветных растворов и опустить в эту смесь полоску фильтровальной бумаги, то на полоске образуется несколько зон, окрашенных в разные цвета тех растворов, из которых составлена общая смесь. Таким образом, цвет смеси как бы разлагается фильтром на цвета составных частей (отчего М. С. Цвет и назвал этот метод хроматографическим анализом). Происходит это явление по той причине, что разные составные части по-разному адсорбируются фильтром. Лучше адсорбируемые вещества остаются внизу полоски, хуже адсорбируемые вытесняются вверх. [c.81] Точно так же, если пропустить через колонну, наполненную определёнными видами синтетических смол, раствор соединений разных элементов, которые могут обмениваться катионами или анионами с наполняющими колонну смолами, то первоначальная смесь разделяется на несколько зон по длине колонны, ибо разные составные части смеси взаимодействуют со смолой с разной эффективностью. Более энергично взаимодействующие элементы остаются в колонне ближе к входу, менее энергично взаимодействующие элементы оттесняются дальше по длине колонны. [c.81] Если после пропускания смеси через колонну пропускается чистый растворитель, то вымываются в первую очередь наиболее слабо связанные ионы, расположенные ближе всего к выходу из колонны, и в последнюю очередь — наиболее сильно связанные ионы, расположенные ближе всего к входу в колонну. Таким способом удаётся добиться прекрасного разделения даже очень близких по химическим свойствам редкоземельных элементов, несмотря на ничтожные концентрации в исходном растворе. [c.81] В результате такой полимеризации образуется многомолекулярное нерастворимое соединение, обладающее кислотными свойствами, т. е. способное к замене ионов Н на другие катионы с образованием как бы солей. Кислотные свойства смол обусловлены наличием кислой группы, апример 50дН, анионом же является многомолекулярный фенольно-формаЛь-дегидный остаток. [c.82] Подобно тому как все металлы можно расположить в так называемый ряд напряжений по их способности вытеснения друг друга из обычных солей, так и при ионном обмене существует определённая последовательность вытеснения одних металлов с поверхности катионита другими. Например, среди редкоземельных элементов наиболее энергично вступает в обменное взаимодействие с катионитом лантан, далее следуют церий и прочие лантаниды в порядке возрастания атомных номеров. [c.82] Дополнительным условием максимально полного разделения при вымывании соединений из колонны при помощи хроматографической адсорбции является подбор такого растворителя, который взаимодействовал бы тоже не в равной степени со всеми адсорбированными веществами, а в последовательности, обратной взаимодействию этих веществ с катионитом. Тогда избирательность вымывания адсорбирован-вых вещест из колонны будет ещё сильнее, ибо, помимо оттеснения более слабо адсорбированных веществ к выходу из колонны, будет сказываться стремление этих слабо адсорбированных веществ полностью завладеть растворителем. При обработке ионнообменных колонн растворителем важную роль играет выбор кислотности среды, характеризующейся так называемым водородным показателем pH. [c.82] Водородным показателем называется взятый со знаком минус десятичный логарифм концентрации Сн водородных ионов в растворе pH = — lg Сц. [c.82] Хроматографический метод может быть применён для разделения не только катионов, но и анионов. В этом случае применяются смолы несколько иного состава, так называемые аниониты. [c.84] Наиболее высококачественные аниониты являются, подобно катионитам, фенольно-формальдегидными смолами, но один из водородных атомов фенола замещён в этих смолах не на кислую, а на основную, содержащую азот группу, например КН.2. [c.84] При обработке анионита кислотой нроисходит связывание этой кислоты с образованием группы КН А (где А — анион), аналогично получению хлористого аммония КН,С1. [c.84] Контролировать степень разделения исходной смеси при вымывании из ионно-обменной колонны можно при помощи спектрального анализа. Ещё проще контроль при разделении радиоактивных изотопов, ибо в этом случае он может производиться по виду радиоактивности, периоду полураспада или энергии испускаемых частиц, которые меняются от одной вымываемой фракции к другой. [c.85] Ионный обмен настолько чувствителен к малейшим изменениям в свойствах элементов, что при его помощи удавалось даже производить частичное разделение изотопов некоторых элементов. Например, при пропускании через заполненную смолой колонну раствора солей лития, соотношение количеств изотопов Ы Ы вместо нормального 11,7 изменялось до 14,1 в первых вымываемых порциях и до 8,8 в последних порциях. [c.85] Метод М. С. Цвета оказался особенно важным для разделения новых заурановых элементов, тоже очень близких по химическим свойствам и потому с большим трудом разделяемых по методу инертных спутников. [c.85] Вернуться к основной статье