NHÓM 8 tiểu luận vật lý ĐỀ TÀi giáo viên hướng dẫn Phạm Nguyễn Thành Vinh

tải về 0.59 Mb.

trang	3/11
Chuyển đổi dữ liệu	23.07.2016
Kích	0.59 Mb.
	#3036

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

7.1.4 Phương pháp định lượng hóa phóng xạ

7.1.3 Quá trình xử lý sau khi chiếu xạ

Có 2 cách lựa chọn cho quá trình xử lý sau khi chiếu xạ cụ thể:

Hóa phóng xạ so với công cụ phân tích phóng xạ
Phương pháp so sánh đối với sự xác định tuyệt đối. Tiêu chuẩn cơ bản có thể xem độ nhạy với nguyên tố muốn đo. Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhạy gồm tính chất hóa học, vật lý, và tính chất hạt nhân của nguyên tố chất nền cũng như của các nguyên tố mong muốn. Nếu bức xạ của các nhân phóng xạ tìm được có thể đo lường theo định lượng chính xác và không cần hòa tan các mẫu và chia tách hóa học các hạt nhân phóng xạ từ các hạt nhân phóng xạ bị nhiễu của nó, tất nhiên, sau đó thì phương tiện của phương pháp phân tích sẽ được ưu chuộng nhiều hơn. Trường hợp các hạt nhân phóng xạ không thể tìm hiểu một cách rõ ràng tính đơn trị giữa các hạt nhân phóng xạ sinh ra, việc đòi hỏi phương pháp chia tách hóa phóng xạ phải rõ ràng. Nó là phạm vi trung bình của quang phổ này, nơi mà khó khăn trong việc lựa chọn phương pháp trở nên hiển nhiên. Các nhân phóng xạ tìm kiếm có thể được nhận biết rõ ràng trong quang phổ kế năng lượng bức xạ, nhưng phép đo định lượng của nó phải được thực hiện trong sự có mặt của phông lớn của các nhân phóng xạ khác (ví dụ: tán xạ comton trên diện rộng, tốc độ đếm của các nhân phóng xạ với năng lượng tia gamma lớn hơn trong các kênh của các nhân phóng xạ tìm kiếm của đỉnh phổ quang kế). Trong các trường hợp những đánh giá về việc tăng độ chính xác của phép đo cần phải được cân nhắc về sự bất tiện hoặc khó khăn trong việc đưa vào thành công trong việc tách hóa phóng xạ trong khoảng thời gian đếm kể cả trước khi phân rã nhân phóng xạ đến khi kết thúc phân rã (đến khi không đo được). Trong nhiều trường hợp, đặc biệt các hạt nhân phóng xạ có chu kỳ bán rã bằng thời gian xử lý hóa phóng xạ, và nó đánh giá là khó khăn để thực hiện. Cho những trường hợp này, những kinh nghiệm hóa phóng xạ của nhà phân tích nói chung đóng vai trò quan trọng trong việc đưa ra quyết định cuối cùng.

Việc thứ hai của lựa chọn này nói chung là dễ dàng thực hiện hơn. Kỹ thuật thí nghiệm hoàn toàn xác định sự phân tích bằng cách đánh giá về phương trình kích hoạt phóng xạ, trong đó phóng xạ được sinh ra ban đầu được cho bởi:

(15)

Để phân tích số hạt nhân bia của một nguyên tố trong mẫu đo được tính toán từ các giá trị đo tốc độ phân hủy ban đầu, thông lượng neutron hoặc cường độ chùm hạt, thời gian chiếu xạ và các giá trị đã biết của dữ liệu hạt nhân phù hợp, như là chu kỳ phân rã và tiết diện phản ứng. Thời gian chiếu xạ thường đo lường đơn giản, mặc dù vấn đề có thể nảy sinh với phần thêm vào chậm và di chuyển đi vào lò phản ứng, làm chậm tạm thời của các chùm hạt .… Tốc độ phân rã nên được đo bằng thiết bị đo bức xạ chính xác cho một nhân phóng xạ riêng. Các thông lượng hoặc cường độ chùm tia phải được đo bằng máy phát hiện phóng xạ thích hợp, thường được thực hiện với mẫu chiếu xạ. Nói chung, hết sức cẩn thận áp dụng để đạt được giá trị chính xác của mỗi thông số trong phương trình kích hoạt.

Một đánh giá về độ chính xác và chính xác có thể đạt được bằng đếm tia gamma tuyệt đối và phép tính trực tiếp của trọng lượng các nguyên tố chưa biết từ các hằng số hạt nhân đã được thực hiện bởi Girardi, Guzzi, và Pauly*^¹.

Cách thức của máy đo mẫu của phân tích kích hoạt phóng xạ dựa trên phân tích đồng thời của một mẫu thử đã biết tiêu chuẩn cho các nguyên tố mong muốn đo trong đó các mẫu đo đã biết và chưa biết được xử lý như nhau. Dưới điều kiện như vậy, một vài thông số phổ biến trong kích hoạt thì bằng nhau, ngay cả khi nó không được chính xác.

(16)

Và cho thời gian chiếu xạ bằng nhau, điều kiện thông lượng chiếu xạ, và tiết diện phản ứng với các nguyên tử bia chưa biết được tính bởi:

(17)

Trong thực tế,việc đo nhân phóng xạ của hai mẫu đo không cần phải chính xác như phóng xạ kích hoạt ban đầu, nhưng có thể đúng với mọi thời gian:

(18)

Sự dễ dàng của phương pháp so sánh phân tích kích hoạt, mà chỉ đòi hỏi các phép đo tương đối và rút ra sự cần thiết cho các số liệu về hạt nhân chính xác, đã có kết quả trong việc sử dụng rộng rãi nhiều hơn so với phương pháp tuyệt đối. Tuy nhiên trong phương pháp này, điều kiện các mẫu phải bằng và so sánh phải được duy trì cẩn thận. Các mẫu được dùng để so sánh phải được chuẩn bị và tóm lược các mẫu chưa biết để sao cho chúng chiếu xạ giống nhau theo các điều kiện cùng thông lượng. Điều này không phải lúc nào cũng dễ dàng đạt được trong những điều kiện thuận lợi mà trong đó cường độ chùm tia hoặc thông lượng thay đổi liên tục theo thời gian hoặc vị trí. Quá trình xử lý sau khi chiếu xạ kết quả của các mẫu đo mà tốc độ đếm thì được đo với một hiệu quả được biết đến. Các biện pháp khác thì được liệt kê trong chương 8.

7.1.4 Phương pháp định lượng hóa phóng xạ

Một phương pháp hóa phóng xạ cho việc phân tích bức xạ, nó rút ra yêu cầu cho sự xác định về năng lượng hóa học, đã được phát triển bởi Ruzicka và Stary*^². Phương pháp của họ cũng tăng lên tính chọn lọc phù hợp với phương pháp chia tách hóa phóng xạ.

Trong phương pháp so sánh, mối liên hệ của công thức (18) bức xạ được đo đúng bằng tổng giá trị năng lượng hóa học. Phương pháp hóa học lượng pháp có giá trị chỉ cho một phần các năng lượng hóa học, nếu hai cái này bằng nhau, đó là khối lượng của nguyên tố trong mẫu đo chưa biết và mẫu chuẩn sẽ tỉ lệ thuận với hoạt độ trong hai mẫu được tính:

(19)

Nếu đáp ứng được hai yêu cầu sau đây một cách thỏa mãn:

Lượng chất thêm vào mỗi mẫu trong hai mẫu đo là bằng nhau.
Các phần nhỏ được thu hồi của hợp chất tách ra được sử dụng để đo bức xạ thì bằng nhau.

Mặc dù điều kiện đầu thì dễ dàng đạt được theo ý muốn, điều kiện thứ hai thì nhiều khó khăn hơn, phương pháp chia tách định lượng tiên tiến của Ruzicka và Stary đạt được ở điều kiện thứ hai bởi sự không đầy đủ ngoài ra phân đoạn không đổi di chuyển của chất mang thêm vào. Đây được thực hiện bằng cách thêm một lượng nhỏ chất phản ứng mà tương ứng với lượng pháp hóa học với lượng của chất thêm vào. Để cho phương pháp này thành công các chất phản ứng này phải phản ứng với số lượng nguyên tố mang từ dạng của một hợp chất dễ dàng tách từ việc tăng thêm chất mang vào và từ một vài nguyên tố bị nhiễu trong chất nền. Quá trình tách được mô tả cho (a) dung môi bằng sự chiết, (b) trao đổi ion, (c) sự kết tủa. Những hiện tượng khác có thể xảy ra, chẳng hạn như điện phân. Phương pháp này đặc biệt hữu ích cho phân tích kích hoạt bởi vì việc thêm vào các chất mang (thường dùng đại lượng là miligam) đơn giản hơn giai đoạn tách định lượng hóa phóng xạ.
Sự chiết dung môi

Cách thiết lập dạng của sự chiết dung môi:

M + N(HA)_org→ (MA_N)_org + N(H) (20)

Với điều kiện hơn 99,9% HA chất phản ứng hữu cơ được sử dụng trong việc chiết tách phức tạp để hình thành nên MA_N, lượng của chất mang thêm vào khoảng 10^-3g/ml, và các nồng độ phân tử ion và chất hữu cơ phản ứng kết tủa thì khoảng 10^-2M, ngưỡng pH được xác định bằng công thức

(21)

Giá trị xác định của pH của một vài nguyên tố kim loại có thể được dự đoán trong khoảng từ giá trị của logK được ghi trong bảng 7.3. Nếu một tấm chắn là chất H_nB được sử dụng để tăng tính chọn lọc bằng cách tạo thành hợp chất MB_s, các ngưỡng Ph có thể được tính từ

(22)

Với

(23)

Sự trao đổi ion

Điều kiện cho tách định lượng hóa cho ion trao đổi là đạt được bằng cách thêm vào hợp chất phức tạp này với sự phân ly của các ion trao đổi xảy ra sau của các dạng phức tạp của nguyên tố. Hợp chất phức tạp H_nY phải là một dạng trung tính hoặc MY mang điện tích âm với điều kiện bền vững, trong hệ thống mà lượng của hợp chất phức tạp thì là một nửa của quá trình định lượng hóa, của

(24)

Bảng 7.3 các giá trị logK đăng trên hệ thống chiết tách khác nhau

Kim loại

Acetyl-acetone trong Benzene

Benzoyl-acetone trong Benzene

Dibenzoyl-methane trong Benzene

Thenoyltri-fluoracetone trong Benzene

8-hydroxy-quinoline trong Chloroform

Dithizone trong Carbon Tetra-chloride

Ag^I

Al^III

Ba^II

Be^II

Br^III

Ca^II

Cd^II

Co^II

Cu^II

Fe^III

Ga^III

Hg^II

In^III

La^III

Mg^II

Mn^II

Ni^II

Pb^II

Pd^II

Se^III

Sr^II

Th^IV

Tl^I

U^VI

Zn^II

Zr^IV

-6.5
-2.8

-3.9

-1.4

-5.5
-7.2

-10.2

-5.8
-12.2

-5.2^b

-7.8

-7.6
-3.9

-18.3

-14.1

-11.1

-4.2

-0.5

-6.3
-9.3

-20.5

-16.6

-14.6

-12.1

-9.6

1.2

-6.0

-20.0

-7.7
-4.7^b

-10.8

-8.6

-8.9
-3.5

-18.0

-14.0

-10.8

-3.8

-1.9

-5.8
-7.6

-19.5

-14.7

-13.7

-11.0

-9.4
-6.0

-20.9

-6.4
-4.1^b

-10.7

-5.2

-14.4

-3.2

-12.0

-11.4

-6.7

-1.3

3.3

-4.3

-10.5

-5.2
-0.8

-14.1

0.8

-5.2

-2.0
9.0

-4.5^b

-5.2

-20.9^c

-9.6

-1.2

-17.9^b

-5.3^c

-2.2^c

-1.8

4.1

3.7
-0.9

-16.4

-15.1

-9.3

-2.2

-8.0

15.0

-6.6^b

-19.7^c

-7.2
-1.6^b

-2.4^c

8.9

9.6
2.1

0.0

9.6

26.8

4.8

-0.6

1.2

>26

-3.3
2.7

^atừ J. Ruzicka và J. Stary, một yếu tố cấu tạo đặc trưng của tách phân tích kích hoạt: thuyết ( nguyên lý) của sự xác định hóa học lượng pháp, Talanta 10, 287-293 (1963).

^bHợp chất MA_NHA được tạo thành.

^c Hợp chất MA_NHA₂ được tạo thành.

Với: (k₀ = 1) (25)

Sự chọn lọc của việc tách hóa học lượng pháp trong việc trao đổi ion cũng giống như là sự chiết dung môi
Bảng 7.4 các nguyên tố tích hợp cho sự xác định lượng pháp hóa phóng xạ

Nguyên tố

Hạt nhân phóng xạ

Chu kỳ bán rã

Tiết diện kích hoạt (barn)

Độ phổ cập(%)

Antimony

Arenic
Bismuth

Cadmium
Chromium
Cobalt

Đồng
Gallium
Vàng

Indium
Sắt

Chì
Thủy ngân

Molybdenum
Niken

Palladium

Platinum
Scandium
Bạc
Thallium

Thorium
Vanadium

Kẽm
Zirconium

¹²²Sb

⁷⁶As

¹²⁴Sb

^210mBi

¹¹⁵Cd

^115mCd

¹¹⁷Cd

⁵¹Cr

⁵⁵Cr

^60mCo

⁶⁰Co

⁶⁴Cu

⁶⁶Cu

⁷⁰Ga

⁷²Ga

¹⁹⁸Au

^114mIn

^116mIn

⁵⁵Fe

⁵⁹Fe
^197mHg

¹⁹⁷Hg

²⁰³Hg

⁹⁹Mo

¹⁰¹Mo

⁶⁵Ni

¹⁰³Pd

¹⁰⁹Pd

^193mPt

¹⁹⁷Pt

⁴⁶Sc

¹⁰⁸Ag

^110mAg

²⁰⁴Tl

²⁰⁶Tl
²³³Th

⁵²V

⁶⁵Zn

^69mZn

⁶⁹Zn
⁹⁵Zr

⁹⁷Zr

2.8 ngày
26.5 giờ

60 ngày
5.0 ngày

2.3 ngày
43 ngày

2.9 giờ
27.8 ngày

3.6 phút

10.5 phút

5.27 năm

12.8 giờ

5.1 phút
21.1 phút

14.1 giờ

2.7 ngày

50 ngày
54 phút

2.6 năm
45 ngày
24 giờ

65 giờ
47 ngày

67 giờ

15 phút

2.56 giờ
17 ngày

13.6 giờ
4.4 ngày

18 giờ
84 ngày

2.3 phút
253 ngày

3.9 năm
4.3 phút

22.4 phút
2.8 phút

245 ngày
13.9 giờ

55 phút
65 ngày

17 giờ

6.8
5.4

2.5
0.019

1.1
0.14

1.5
15.9

0.38
16
20

4.51

1.8

1.4
5.0

96
56
155

2.8

1.01
420

880
3.8

0.51

0.20

1.52
4.8

10.4
90
0.87

12

45
3.2

8

0.10

7.33
4.5

0.47
0.097

1.0
0.076

0.053

57.25
100

42.75
100

28.86
28.86

7.58
4.31

2.38
100

100
69.09

30.91
60.4

39.6
100

4.28
95.72

5.82
0.33
0.146

0.146
29.8

23.78

9.63

1.08
0.96

26.71
0.78

25.3
100

51.35
48.65

29.5
70.5

100
99.76

48.89
18.57

18.57
17.40

2.80

^atừ J. Ruzicka và J. Stary, một yếu tố cấu tạo đặc trưng của tách phân tích kích hoạt: thuyết ( nguyên lý) của sự xác định lượng pháp hóa phóng xạ, Talanta 10, 287-293 (1963).
Sự kết tủa

Điều kiện cho các phản ứng kết tủa cho phân ly lượng pháp hóa học với chất HA có nguồn gốc từ các sản phẩm hòa tan:

(26)

Với

(27)
Dùng phân tích kích hoạt cho giá trị của ngưỡng pH tương đương là

(28)

sự chọn lọc có thể được tiếp tục tăng lên bằng tấm chắn kim loại gây nhiễu trong trong trường hợp này pH được xác định là

(29)

Trong đó K_s hằng số không đổi của hợp chất MB_s tan trong nước

Do đó tách lượng pháp hóa học được sử dụng trong phân tích kích hoạt, vì nó không chỉ loại bỏ sự cần thiết cho việc phải xác định năng lượng hóa học mà nó cũng có thể làm tăng tính chọn lọc của giai đoạn tách và kết quả phân tích nhanh hơn hoặc nhạy hơn. Một số hạt nhân phóng xạ phù hợp với sự xác định lượng pháp hóa học thì được liệt kê trong bảng 7.4.

tải về 0.59 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11