Các nguyên tố phóng xạ và đồng vị phóng xạ trong tự nhiên

Phần thứ 3: Hóa học nguyên tố phóng xạ Chương 9: Các nguyên tố phóng xạ đồng vị phóng xạ tự nhiên §1: Các nguyên tố phóng xạ có sẵn tự nhiên Urani Thori biết lâu trước phát minh tượng phóng xạ, chúng phổ biến rộng rãi tự nhiên chứa quặng, nham thạch, đất, nước sông biển, thể động vật thực vật Nhiều đồng vị tự nhiên Urani Thori có chu kỳ bán rã lớn, chúng bảo toàn vỏ trái ddaatssuoots từ tạo thành đến Các đồng vị Urani Thori đồng vị đứng đầu họ nguyên tố phóng xạ (xem phần trên) Tất nguyên tố phóng xạ có sẵn tự nhiên coi sản phẩm trình phân rã phóng xạ Urani Thori Trong khoáng chất quặng lâu đời, không chịu tác dụng tác nhân hóa học có tồn cân phóng xạ, tỷ lệ đồng vị phóng xạ nguyên tố khác tuân theo quy luật cân phóng xạ Do trình phá hủy nham thạch, đất đá, trình phong hóa chúng làm dịch chuyển nguyên tố phóng xạ phá vỡ cân phóng xạ Các nguyên tố phóng xạ tách khỏi nguyên tố mẹ Urani Yhorri bị phân rã dần Đồng vị thời gian sống ngắn bị nhanh lại đồng vị 231Pa 226Ra Các nguyên tố phóng xạ có thời gian sống lâu tạo thành trầm tích thứ cấp ví dụ đất sét đen nguồn nước chứa Radi Radi nằm đất, nước biển sông ngòi Do phổ biến rộng rãi Ra tự nhiên mà nước thiên nhiên không khí có chứa sản phẩm trình phân rã Ra đồng vị Radon(Emanaxi), Radon, Thoron Actinon Các sản phẩm phân rã Emanaxi đồng vị Tali, chì, Bismut, Poloni Astat trạng thái lơ lửng không khí hay trạng thái dung dịch nước Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên có đất trồng thâm nhập vào thực vật từ thực vật vào thể sống Hàm lượng than thực vật 10-5-10-8 %; Ra 10-12 % Hàm lượng Urani thể sống thông thường 10-13 % Trong họ phóng xạ quặng Urani Thori có đồng vị nguyên tố với số thứ tự 85 87 Ngoài Urani, Thori sản phẩm phân rã chúng thiên nhiên tồn đồng vị phóng xạ nguyên tố hóa học, ví dụ Vali, Canxi, Rubidi, Thiếc,…(bảng 9.1) Do nhiều nguyên tố hóa học có tính phóng xạ hàm lượng chúng vỏ trái đất khoảng 0.1% Vì thực vật thể sống (động vật), với lượng nhỏ Urani, Thori sản phẩm phân rã chúng có đồng vị phóng xạ nguyên tố khác, ví dụ đồng vị phóng xạ 40K với lượng đáng kể Đồng vị 40 19 K 48 20 Ca 50 23 V 87 37 Rb 96 40 Zr 113 48 Cd 113 49 In 115 49 In 124 50 Sn 123 51 Sb 123 Te 52 130 Te 52 Hàm Chu kỳ Dạng Đồng vị Hàm Chu kỳ lượng % bán rã phân rã lượng % bán rã 138 0,0119 1,31.10 β Ls 0,089 7.1010 57 142 0,179 1016 βCe 11,7 5,1.1015 58 144 0,24 1015 ϶.3* Nd 23,87 5.1015 66 150 27,85 6,16 1010 βNd 5,6 5.1010 60 147 2,80 6,2 1016 βSm 15,07 6,7.1011 62 176 12,30 ~2.1017 βLu 2,6 2,4.1010 71 180 4,23 >1015 ϶.3* Ta 1.1012 73 95,77 6,11 42,75 0,88 34,11 6.1014 1,5.1017 >1014 >1013 1,4.1021 βββ϶.3 β- 180 W 74 187 Re 75 190 Pt 78 192 Pt 79 209 Bi 83 0,126 62,93 0,006 75** 100 2,2.1017 4.1012 5.1011 ~1015 2,7.1017 Dạng phân rã α α ββα ββ- ϶.3 α bắt điện tử Bảng 9.1 Các đồng vị phóng xạ thiên nhiên nguyên tố hóa học không phóng xạ §2 Các đồng vị phóng xạ sản phẩm trình hạt nhân tự nhiên Ngoài phân rã phóng xạ dẫn tới tạo thành đồng vị phóng xạ thành phần họ Urani, ActinoUrani Thori tự nhiên tồn hàng loạt trình hạt nhân tạo nên đồng vị phóng xạ Hành tinh chúng ta, thiên thể khoảng không vũ trụ phòng thí nghiệm đặc biệt mà trình hạt nhân tự nhiên thực dẫn tới tạo thành đồng vị phóng xạ Trong khí trái đất, lượng lớn bồn phóng xạ tạo thành Do tác dụng tia vũ trụ lên thành phần hỗn hợp khí khí Oxi Nitơ dẫn đến trình phân chia hạt nhân nguyên tố đặc biệt xuất cá nơtron nhanh Các nơtron tương tác lên hạt nhân nguyên tử Nitơ tạo đồng vị phóng xạ 714N, 614C Các nguyên tử giật lùi 14C tạo thành lại tương tác với Oxi tạo dioxit cacbon có chứa cacbon phóng xạ chu kỳ bán rã 5760 năm Cường độ xạ vũ trụ có lẽ không thay đổi theo thời gian, dioxit cacbon phóng xạ không ngừng tạo với tốc độ không đổi khí trái đất Sự phân rã cacbon phóng xạ xảy với tốc độ không đổi Do khí trái đất chứa lượng lớn dioxit cacbon định bị đồng hóa thực vật, tế bào thực vật có chứa lượng cacbon phóng xạ không đổi Trong thể động vật người có cacbon phóng xạ ăn thức ăn thực vật Tương tác hạt nhân N2 với nơtron sinh cá tia vũ trụ dẫn đến việc tạo thành đồng vị phóng xạ H2 triti (T) với chu kỳ bán rã 12,3 năm 14 N+ n 12 C + H Ở tầng khí xảy phản ứng 2H (n,p) 3H 4He (n,p) 3H Triti cacbon phóng xạ rơi xuống nước bị thực vật hấp thụ Vỏ trái đất tác dụng hạt tạo thành phân rã nguyên tố phóng xạ tự nhiên diễn hàng loạt phản ứng hạt nhân kết tạo đồng vị phóng xạ Ví dụ đồng vị phóng xạ 22Na (chu kỳ bán rã 2,6 năm) tạo thành từ Flo theo phản ứng 19F (α,n) 22Na Các phản ứng tương tự xảy vỏ trái đất nhiều tích lũy đồng vị phóng xạ tạo thành phản ứng không đáng kể Tương tác hạt α với hạt nhân nhiều nguyên tố (Oxi, Flo, Clo…) tạo nơtron 18O (α,n) 21Ne; 9Be (α, n) 12C Do nguyên tố xạ α nguồn nơtron thiên nhiên Nơtron tự nhiên phát tự phân chia hạt nhân Urani Flerb Petgisc phát năm 1940 với chu kỳ bán rã phân chia 235U 1015 năm Các nơtron, thực tế tác dụng với tất nguyên tố hóa học tạo thành đồng vị phóng xạ phần lớn có chu kỳ bán hủy nhỏ nên không tích lũy vỏ trái đất Tuy nhiên, số đồng vị phóng xạ có vỏ trái đất nhờ phản ứng hạt nhân nguyên tố hóa học với nơtron Ví dụ tương tác nơtron lên tất chất chứa hydro xảy tạo thành triti từ dowteri 2H (n, ) 3H Triti vỏ trái đất tạo thành tương tác nơtron lên hợp chất liti 6Li (n,γ) 3H Khi tương tác notron lên 238U tạo thành 239Pu 238 239 U (n,α) 239U P 23,5 phút 239 Np 2,33 ngày 239 Pu U có chu kỳ bán rã 2,4 104 năm tích lũy quặng Urani Tương tác notron với hạt nhân nguyên tử 238U tạo thành đồng vị sống lâu Np với chu kỳ bán rã 2,25 106 năm, hàm lượng khoảng 0,1% so với 239Pu 238 U (n, 2n) 237 U 6,68 ngày 237 Np Phản ứng xảy với notron nhanh Khi tương tác notron lên tạo thành đồng vị phóng xạ 233U với chu kỳ bãn rã 1,63 105 năm 232 Th (n,γ) 233Th 23,6 phút 233 Pa 27,4 ngày 233 U Nhờ Triti 14C vỏ trái đất tích lũy 239P, 237Np, 233U Do qua trình phân chia Urani vỏ trái đất, lượng nhỏ sản phẩm Urani tạo Đa số chúng đồng vị phóng xạ nguyên tố hóa học với số thứ tự từ 30 đến 55 Trong 200 đồng vị nhân qua trình phân chia Urani có 14 đồng vị có chu kỳ bán hủy lớn Trong đóquan trọng 90Sr (T1/2=19,9 năm), 99Tc (T1/2=2,12 105 năm); 137Ca (T1/2=33 năm); 147Pm (T1/2=2,26 năm) tạo thành với lượng lớn phân hạch Urani Các đồng vị phóng xạ thấm sâu vào tất thể động thực vật người Ở bảng 9.2 đưa số liệu hàm lượng vài đồng vị phóng xạ thể người H C 40 K 14 Lượng đồng vị (g) 8,4 1015 1,9 10-8 8,3 10-2 Số nguyên tử 1,7 109 8,1 1014 1,2 1021 Số phân rã/s 3,0 3,1 103 107 Bảng 9.2 Hàm lượng số đồng vị phóng xạ thể người tính 70kg khối lượng §3 Các sản phẩm vụ nổ hạt nhân lịch sử Bắt đầu từ năm 1945 người ta nhiều vụ nổ bom nguyên tử khinh khí vùng khác toàn giới Do vụ nổ đó, sản phẩm nổ hạt nhân lan truyền qua lớp khí theo bề mặt trái đất Bom nguyên tử chứa 235U 239Pu nổ xảy phản ứng dây truyền phân chia hạt nhân nguyên tử 235U 239Pu Khi bom nguyên tử nổ tạo sản phẩm phân chia, hạt nhân235U 239Pu chưa phản ứng đẩy vào khí Hoạt động bom khinh khí dựa phản ứng nhiệt hạch tương tác Triti Doteri: H + H He + n Phản ứng xảy 10-6giây tỏa nhiệt lượng lớn Tuy nhiên, để xảy phản ứng cần nhiệt độ ban đầu cao Nhiệt độ tạo thành cho nổ bom nguyên tử Vì bom khinh khí chứa hỗn hợp Triti Doteri , bom Plutoni dùng làm ngòi nổ Ttrong vụ nổ nhiệt hạch, thực tế xảy nổ bom nguyên tử trước sau xảy phản ứng nhiệt hạch Do phân hạch 235U 239Pu nổ bom nguyên tử nổ bom khinh khí lượng lớn notron tạo Các notron tác dụng lên vật chất xung quanh tạo đồng vị phóng xạ Ví dụ lượng lớn 14C Triti tạo theo cách Ngoài nhiêu sản phẩm phân hạch tập trung vào khí Nguy hểm 90Sr 137Cs Sản phẩm phân hạch tích lũy trái đất sau vụ thử hạt nhân phân rã chúng xảy chậm Các sản phẩm phóng xạ vụ nổ hạt nhân hấp thụ bụi khí quyển, nước mưa lắng xuống bề mặt trái đất vùng rộng lớn quanh khu vực nổ hạt nhân suốt thời gian dài sau vụ nổ Chẳng hạn sau vụ bom nguyên tử đảo Bikin, tính phóng xạ tìm thấy bang Tecdat- Mỹ Còn sau vụ thử Mỹ(bang Nevada) phát đồng vị phóng xạ 140La, 90Sr, 140Ba, 131 I bang Midigan, Canada chí Paris Các sản phẩm vụ nổ hạt nhân lan tỏa khắp trái đất gây ô nhiễm nguồn nước đất đai Khi rơi xuống bề mặt trái đất chúng tiếp tục nông sản cỏ, ngũ cốc, rơi xuống nước chúng tích lũy cá Từ thực vật chúng xâm nhập vào động vật từ vào thể người Một số đồng vị phóng xạ tích lũy quan riêng biệt thể giữ lại thời gian dài Ví dụ 90Sr tích lũy xương Như lượng lớn đồng vị phóng xạ tích lũy quan riêng biệt thể người Sự tăng liều chiếu xạ lên thể người lên quan riêng biệt dù nhỏ chấp nhận Chúng ta chưa hiểu biết đầy đủ ảnh hưởng xạ lên cấu di truyền có sở để nói chúng gây nguy hiểm cho thể Hiện liều chiếu xạ đất thể người gây sản phẩm vụ nổ hạt nhân nhỏ so với liều chiếu xạ tia vũ trụ nguyên tố phóng xạ tự nhiên Tuy nhiên việc tích lũy lâu dài sản phẩm vụ nổ hạt nhân điều nguy hiểm §4 Phân tích hóa phóng xạ đối tƣợng tự nhiên Trong mục phân tích hóa phóng xạ nêu phương pháp đối tượng tự nhiên có chứa đồng vị phóng xạ nhân tạo thu từ vụ nổ hạt nhân, xử lý nhiên liệu hạt nhân, lò phản ứng hạt nhân, ứng dụng đồng vị phóng xạ công nghệp hay nghiên cứu… Phân tích bao gồm việc lấy mẫu, làm giàu, tách đồng vị phóng xạ, đo hoạt tính chúng Lấy mẫu Để phân tích không khí cần mẫu thử tích lớn Sau cho qua thiết bị lọc đặc biệt, bụi bẩn sol khí phóng xạ bị giữ lại Thể tích nước dùng cho phân tích từ 1-30 l phụ thuộc vào mức độ phóng xạ Việc lấy mẫu thử lớp nước sâu tiến hành dụng cụ riêng Để ngăn ngừa hấp phụ đồng vị phóng xạ người ta axit hóa nước HCl Các mẫu bụi phóng xạ khí thu thập từ mặt phẳng nghiêng có kích thước xác định bảo quản bình chất dẻo Lấy mẫu đất cho phân tích điểm khác nhau, độ sâu định khu vực cần nghiên cứu trộn lẫn mẫu chọn Lượng đất phụ thuộc độ phóng xạ Các đối tượng sinh vật (thực vật, xương đốt, sữa, ngũ cốc…) giữ dạng tự nhiên chúng Làm giàu Làm giàu đồng vị phóng xạ nước cách bay trao đổi ion Giải hấp phụ từ cationit HCl 6M Hóa tro nhựa Có thể sử dụng phương pháp đồng kết tủa 90Sr đồng kết tủa từ nước với cacbonat tronxi Các nguyên tố đất đồng kết tủa với hydroxit kim loại, 137 Cs đồng kết tủa với cacbonitrit xeri Việc làm giàu đồng vị phóng xạ từ bụi khí dạng dung dịch tiến hanhfnhw mẫu nước Phần khô bụi khí xử lý hỗn hợp axit pecloric axit sunfuric Sau làm giàu ion đồng vị phóng xạ ionit Rửa chúng từ cột trao đổi ion axit oxalic xitric Các ion 90Sr, 95Nb, 95Zr hút vào đát trao đổi ion, làm giàu 90Sr người ta xử lý đất axit vô với có mặt Sr(NO3)2 Để tách 95 Zr 95Nb người ta rửa đất hỗn hợp axit oxalic clohidric 137 Cs 108, 106Ba đất liên kết hóa học cấu trúc silicat để tách chúng cần phân hủy đất Để làm việc người ta nấu chảy đất với hỗn hợp KNO3, KOH K2CO3 Ruteni bị oxi hóa đến RuVI Các đối tượng sinh vật đem thieu hủy hòa tan tro axit sunfuric hay nitric đun nóng Phân tích Chọn phương pháp phân tích phụ thuộc mục đích phương pháp Có thể tiến hành phân tích phức với nhiều đồng vị hay đồng cị phóng xạ riêng biệt quan trọng Khi chọn phương pháp phải xét đến độ nhạy, tính đặc thù, tốc độ, tính kinh tế khả sử dụng phương pháp để phân tích đối tượng khác Phân tích phức sản phẩm phân hạch: sử đụng phổ để phân tích, cho phép xác định đồng thời 95Zr, 95Nb, 103, 106Ru 144Ce đối tượng khô theo độ phóng xạ đặc trưng chúng Trong phương pháp hóa học người ta sử dụng phương pháp đồng kết tủa sắc kí Trên hình 9.1 đưa ví dụ sơ đồ tách đồng vị phóng xạ bụi khí Phân tích đồng vị phóng xạ riêng biệt:  3H: Xác định Triti nước cách nhỏ giọt mẫu lên canxi kim loại, đưa hidro sấy khô vào ống đếm nạp So sánh hoạt độ phóng xạ đo hidro áp suất xác định với độ phóng xạ hidro có lượng Triti biết trước, tách khỏi mẫu phương pháp  90Sr: Kết tủa với chất mang PH=4 dạng Oxalat sau xử lý đất HCl 6M Nung nóng Oxalat hòa tan oxit axit Kết tủa dạng hidroxit sắt nhôm sau tách canxi stronti khỏi dung dịch dạng cacbonat Tách khỏi canxi cách thêm dung dịch HNO3 75% Để tách khỏi radi người ta đưa vào dung dịch muối bari làm chất mang kết tủa cromat Bằng cách kết tủa hidroxit sắt tách stronxi khỏi sản phẩm phân rã Radi Thêm vào dung dịch muối Ytri để thời gian cần thiết để tích lũy 90Y lại tách đo hoạt độ phóng xạ mẫu chuẩn có hàm lượng 90 Sn biết phương pháp người ta phân tích 90Sr có nước nước tiểu Để xác định 90Sn đối tượng sinh vật, trước hết người ta thêm muối stronxi HNO3 đặc làm chất mang vào dung dịch HNO3 mẫu hóa tro đến kết tủa hoàn toàn Sr(NO3)2 Tách kết tủa, hòa tan vào nước lai kết tủa lẫn HNO3 đặc tách kết tủa, hòa tan nước kết tủa SrCO3 CaCO3 cacbonat amoni Đưa kết tủa dạng muối nitrat sau tiến hành làm khỏi Radi sản phẩm phân rã đo hoạt độ phóng xạ miêu tả phân tích đất Khi phân tích 90Sr sữa thực vật người ta kết tủa phốt phát từ dung dịch HNO3 có mặt Sr2+ Kết tủa phốt phát tách đem hòa tan HNO3 Việc phân tích tiến hành giống đối tượng sinh vật  137Cs: Thêm muối Xeri vào dung dịch làm chất mang Tách Cs dạng phèn nhôm Người ta tách muối amoni cách nung Hòa tan phần dư HCl sau kết tủa dạng cloplatinat xeri đo hoạt độ phóng xạ, so sánh với hoạt độ phóng xạ mẫu chuẩn có hàm lượng 137Cs biết  131I: Xác định iot sữa sau thêm iodua làm chất mang oxi hóa iot nguyên tố HNO3 Chiết iot CCl4, sau khử iot dung dịch SO32-, giải chiết nước kết tủa I- dạng AgI Trong thành phần sữa, iot dạng hợp chất hữu cơ, tách từ dung dịch sữa hóa than cách chiết CCl4 Đo hoạt độ phóng xạ chất chiết so sánh với hoạt độ phóng xạ mẫu chuẩn nhận từ dung dịch có hàm lượng 131I biết  210Po: Kết tủa điện hóa Po từ dung dịch lên bạc, Ni Cu Tách sơ Po với Telua dạng nguyên tố từ dung dịch HCl có chứa H2TeO4 cách khử H2TeO4 hipo phốt phít natri Tách Te sau hòa tan kết tủa dung dịch bão hòa Br HCl cách kết tủa hidrazindohidric Sau kết tủa Po đo hoạt độ α nó, so sánh với hoạt độ nguồn α chuẩn 210Po  226Ra: Radi với chất mang Ba2+ kết tủa dạng BaSO4 trực tiếp từ dung dịch sau làm giàu Đo hoạt độ α kết tủa so sánh với nguồn α chuẩn  Th: tách Th từ dung dịch dạng ThF4 hòa tan kết tủa HNO3 tách Th khỏi Lantanoit cách chiết dung dịch TTA benzen Làm bay dung dịch đến khô với có mặt HClO4, chuyển phần lại vào dung dịch xác định Th …… Có thể tiến hành chiết Cuffenon clorofooc  U: Tiến hành xác định sau tách khỏi nguyên tố khác nung nóng với … phương pháp huỳnh quang ….xác định Urani chiết ete dietyl từ dung dịch HNO3 theo hoạt độ  Pu: xác định Pu phương pháp phổ phóng xạ sau tách làm khỏi nguyên tố kèm theo từ dung dịch chuẩn bị không khí 400oC cacbua Urani cháy tạo thành U3O8, phản ứng mạnh với Cl Br tạo thành halogenua, với F phản ứng gây nổ, với I phản ứng 500-600oC UC2 phản ứng với N2 tạo thành nitrua  Borua Khi nung nóng U với Bo tạo thành UB2 UB2, UB4, UB12, UB12 khó tan axit H2SO4 đặc sôi UB4 tan tốt UB4 tan tốt HF, HCl UB12 không tan axit Các borua phản ứng chậm với HNO3 phản ứng mạnh với hỗn hợp HNO3 H2O2  Nitrua U với N2 tạo thành nitrua thành phần UN, UN2 U2N3 UN UN2 điều chế cách tác dụng nito lên U nhiệt độ cao, UN2 tạo thành áp suất nito lớn UN điều chế cách cho nito tác dụng lên U 350oC hay cacbua Urani 1180oC, ammoniac tác dụng lên hydrua Urani hay UCl4 Khi đun nóng UN2 đến 1300oC chuyển thành UN Khử UN2 hydro tạo thành U2N3 Ngoài không khí nitrua cháy dễ phản ứng với nước, chúng không phản ứng với HCl H2SO4 tan chậm HNO3, tan nhanh H3PO4 đặc nóng HClO4 đặc 400-500oC nitrua phản ứng với HCl tạo thành NH4Cl  Sunfua, Selenua, Tellurua: U với S, Se Te tạo thành UM, UM2, U2M3 U3M4 (ở M S, Se, Te) Những hợp chất tạo thành tác dụng H2M với U hay hydrua tác dụng H2M lên UCl4 hay UO2 có mặt grafit  Silicsua: Khi tác dụng với silic U cho loạt hợp chất thành phần U2Si, U3Si2, USi, USi2, USi3 Ngoài nhận loạt hợp chất Urani ancogolat Urani, hợp chất với bazo sif hợp chất khác Urani dung dịch Trong dung dịch nước Urani dạng ion đơn giản sau: U3+, U4+, UO2+ UO22+ Các ion U dung dịch bị thủy phân, mức độ thủy phân U4+>UO22+>U3+; ion U(III): U3+ tạo thành hòa tan UCl3 nước hay khử điện U mức oxy hóa cao catot U3+ không bền tham gia phản ứng với nước 2U 3  2H 2O  2U 4  H  2OH  Ion U(IV) – U4+ nhận hòa tan UCl4, UBr4 UI4 nước, oxy hóa U3+, U4+ bền bị thủy phân mạnh U 4  H 2O  U (OH )3  H  Trong dung dịch axit thủy phân Khi thủy phân có lẽ tạo thành hợp chất tương tự Th U(UOOH)nn+4 Iodat, Ocxalat, Cupfenat Hydroxit Urani(IV) tan tách từ dung dịch nước chứa U4+ tác dụng tác nhân tương ứng Ion Urani (V) UO2+ dung dịch nhận việc khử điện UP22+, khử hỗn hống kẽm hay hydro, mà hòa tan UCl5 vào nước UO2+ ion bền cảu Urani Nó bền pH=2,5 pH lớn xảy thủy phân, độ axit lớn cân bằng: 2UO2  4H  UO22  U 4  H 2O Ion Urani(VI) UO22+ dung dịch nhận oxy hóa U mức oxy hóa thấp Nó bị thủy phân thủy phân tạo thành loạt phức nhiều nhân: 2UO22  H 2O U 2O5 2  H  UO22  U 2O52  H 2O U 3O8 2  H 2O U 3O8 2  H  U 3O8 (OH )  H  Khi thủy phân tiếp tạo thành U3O8(OH)2 chí U3O8(OH)42- SỰ CHUYỂN HÓA OXY HÓA KHỬ CỦA URANI Những số liệu thu oxy hóa khử chuyển hóa Urani từ trạng thái hóa trị đến hóa trị khác, thủy phân hợp chất Urani pha loãng nhiều có mặt ion tạo phức, nồng độ Urani cao chúng mang tính tương đối Ở sơ đồ chuyển hóa Urani HClO4 1M 25oC Trong môi trường axit: 1,8V 0,631V 0,58V 0,063V U   U 3  U 4  UO2   UO22 0,32V U 4  UO22 Và môi trường kiềm: 2,17V 2,14V 0,62V U  U (OH )3  U (OH )4  UO2 (OH )2 MUỐI URANIYL, URANIAT VÀ POLYURANIAT Hydroxit Urani (VI) UO2(OH)2 lưỡng tính tạo thành loại muối muối Uraniyl Uraniat Muối Uraniyl cá tính chất bazo hydroxit Uraniyl thành phần chứa ion Uraniyl Uraniat muối axit Uraniic kết vai trò axit hydroxit Uraniyl Ngoài muối Uraniyl tạo thành axit vô [UO2(NO3)2 nH2O, UO2Hal2, UO2SO4 nH2O] hữu (Uraniyl phonhat, Uraniyl axetat, Uraniyl oxalate ), biết nhiều muối kép với kim loại mức oxy hóa +1 +2 dạng: Me2UO2(NO3)3, MeI2UO2(NO3)4, MeIUO2(OCR)3, MeIIUO2(O2CR)4… Ở R gốc tự béo hay thơm Trong muối muối natri Uraniyl triaxetat tan quan trọng Hydro photphat hydro asenat Uraniyl tan, Uraniyl nitrat kết tinh với phân tử nước dung dịch HNO3 loãng Trong dung dịch HNO3 đặc …… Uraniyl nitrat điều chế cách phân hủy UO2(NO3)2 2NO 163oC UO2(NO3)2 2NO tạo thành tương tác oxit Urani khan với N2O4 Uraniyl nitrat tan tốt nước dung môi hữu cơ, điều cho phép chiết từ dung dịch nitrat, tan tốt rượu, sau ete axeton Tính tan tốt gắn liền với tạo phức: (x+1)UO2(NO3)2 2H2O(tinh thể) + nB(dung dịch = xUO2(NO3)2.3H2O(tinh thể) + UO2(NO3)2 (2-x)H2O.Bn(dung dịch) Hệ số phân bố U tăng với tăng nồng độ tác nhân đẩy nitrat dung dịch, khả đẩy thay đổi với thay đổi điện tích ion kim loại nitrat: Me3+>Me2+>Me+ Uraniat polyUraniat tạo thành tác dụng kiềm hay NH3 lên UO22+ Uraniat có công thức chung MeIUO4, thành phần polyUraniat thay đổi tùy vào điều kiện hình thành DDiurranat có công thức Me2IU2O7 Người ta biết polyUraniat có thành phần: Me2IU 4O13 , Me2IU 7O22 , Me2IU16O49 , Me6IU 7O24 , Me IIU 6O19 , Me IIU 4O13 , Me IIU 3O10 , Me IIU 2O7 Khi đun nóng chảy oxit Urani (UO3 U3O8) với cacbonat hay muối khác kim loại kiềm 400-450oC tạo thành diUraniat, nhiệt độ cao tùy vào thành phần hỗn hợp ban đầu mà chúng chuyển thành monoUraniat hay mezoUraniat (MeIUO4) Khi dư U3O8 tạo thành Me2IU 4O13 Me2IU 6O19 Sự tương tác UO3 với oxit cacbonat kim loại kiềm thổ tạo thành monoUraniat Khi phản ứng tiếp với oxit cacbonat tạo thành octoUraniat MeIIUO6 mezoUraniat Theo số liệu cấu trúc ronghen tất cấu trúc polymer có nhóm UO2 với khoảng cách U-O gần 1,9 Ao Chẳng hạn Na2UO4 biểu diễn Na2[UO2(O2)], Na2U2O7 biểu diễn Na2[(UO2)2(O3)… Nguyên tử oxy Uraniat tahy ion F- OH- Khác với nhóm UO2 muối Uraniyl, oxy nhóm UO2 muối Uraniat liên kết không với Urani mà vớ catien Khoảng cách U-O muối Uraniyl lớn khoảng 0,15-0,2 Ao so với Uraniat Trong nhiều polyUraniat có mạch tương ứng –O-U-O-UO- thay cho nhóm UO2 Khi đun nóng chảy oxit với clorua nhận cloUraniat clorua Uraniyl, đun nóng chảy với sunfat nhận sunfat Uraniyl Khi tác dụng kiềm lên peroxit Urani tạo thành muối axit peUraniic: 3UO4  6KOH  K4UO8  K2U 2O7  3H 2O Chúng tạo thành tác dụng peroxit hydro H2O2 lên dung dịch muối Uraniyl NHỮNG ION PHỨC VÀ PHỨC CHẤT CỦA URANI Ion U4+ Uraniyl UO22+ tạo thành nhiều ion phức phức chất Điện tích ion lớn có khuynh hướng tạo phức Sự tạo phức với anion axit yếu tốt lực tương tác với ion dương với proton yếu Ion U4+ tạo với loạt anion axit thành ion phức điện tích dương, ví dụ UCl3+, UBr3+, UI3+, UCl22+, U(SO4)2+, U(SCN)22+, U(SCN)3+… Hằng số cân tạo thành anion thấp bậc số tạo thành ion thioxianua sunfat (bảng 11.3 11.4) Bảng 11.3 Các số cân phản ứng U4+ + nA = UAn4-n 25oC  =2,0 Hằng số cân N=1(mol/l)-1 n=2(mol/l)-2 Anion ClSCNSO42- 1,21 31 330 1,14 130 7400 Bảng 11.4 Các số cân phản ứng UO22+ + nA- = UO2An2-n 25oC  =1,0 anion FCl- n=1(mol/l) 3,9 10-4 0,8 -1 Hằng số cân n=2(mol/l)-2 8,6 107 - n=3(mol/l)-3 3,1 1010 - BrNO3 SO42CH3CO2 ClCH2CO2 HOCH2CO2 SCN- 0,5 0,5 50 240 27 265 5,7 350 23000 180 9100 5,5 2500 2,2 106 500 1,6 105 15 Với axit tạo thành ion âm, ví dụ U(C2O4)4, U(SO4)4, UF84-, UF62-, UF5, UCl62-, U(NO3)62- Những phức chất tạo thành với axit cacbonic tactric, sitric, melic, lactic axit hữu khác Với axetyl axetonat dixeton khác tạo thành phức chất tan dung môi hữu Mặc dù thể tích lớn điện tích nhỏ ion Uraniyl cho nhiều ion phức Rõ ràng điều giải thích phôi tử liên kết với kim loại liên kết cộng hóa trị: UO2F, UO2F3, UO2F53-, UO2F64-, UO2(SO4)22-, UO2(CO3)22-, UO2(CO3)3, UO2(CN)42-… Sự tạo phức cảu UO22+ với Cl-, Br-, NO3- diễn yếu ion UO2(NO3)3-, UO2(NO3)42- nhận có tham gia tác nhân đẩy ví dụ có mặt muối axit HNO3 nồng độ lớn Những số cân tạo ion phức đưa bảng 11.4 từ thấy khả tạo thành số phức chất hay phức chất khác Trong sản xuất người ta sử dụng rộng rãi phản ứng tạo phức ion UO22+ với axit octophotphoric: UO22  NH3 PO4  UO2 H x ( PO4 )2n3n x  3(n  x) H  n=1, 2, 3, 4, x=0, 1, 2,… ví dụ ion phức UO2H2PO4+, UO2H3PO42+ Với axit pirophotphoric photphoro tạo ion phức UO2(P2O7)2- UO2(HPO3)22- Các muối Uraniyl tạo phức chất với thioure dạng UO2X2 2CS(NH2)2 với toncyl triaxeton tạo thành phức chất UO2(TTA)2 2H2O Đã nhận phức chất thành phần hỗn hợp, ví dụ MeI[UO2(OH)(CO3)(H2O)3]… phức chất tách chọn lọc dung môi khác Paroxit Urani dung dịch oxalate tạo phức chất UO2(O2)(C2O4)3 Người ta nhận phức paroxit UO2(O2)22- TÁCH URANI ĐỂ PHÂN TÍCH Phương pháp phức photphat tách u quặng để xác định chuyển U vào dung dịch thực xử lý lượng quặng cách đun nóng với HCl H2O2 sau hốn hợp H2SO4 HNO3 Phương pháp dựa việc tách U dạng photphat Uraniyl dùng chất đồng kết tủa muối titan có mặt conplexon III(muối natri NDTA) để giữ nguyên tố khác dung dịch (Al, Cr, Cu, Ni, V…) kết tủa chuyển vào dung dịch dung dịch Na2CO3 dạng muối phức  Phương pháp chiết complexon tách Urani Sau phân hủy quặng phương pháp thích hợp người ta thêm NH3 complexon III vào dung dịch sau chiết U từ dung dịch trung hòa clophotphoro, dietylete… Bo, Sb, Ti phần lớn không tạo phức bền trung hòa chúng sa lắng vào kết tủa Cùng với U chiết có Cu, Ag, Bi, Hg, Tl, As, Se, Te Có mặt complexon III Fe, Ni, In, Ga, Pb, V, Nb, Sn tạo thành phức tan không bị chiết sau U giải chiết dung dịch cacbonat amoni, dung dịch cacbonat chuyển U dạng phức chất cacbonat mà trước xác định cần phải phá phức XÁC ĐỊNH URANI Để xác định trọng lượng Urani người ta sử dụng kết tủa có dạng Socxyquinalat, diUraniat amoni hay pexoxit Urani, sau nung U3O8 xác định dùng chuẩn amoni vanadi, complexon II(EDTA) hay complexon III môi trường axit với chất thị axema ZO-I U(VI) xác định chuẩn độ dùng complexon III với chất thị 1-(2-piridinazo)-2-naphton để xác định U người ta sử dụng rộng rãi phương pháp trắc quan với việc dùng asenazo-I-asenazo III 1-(2-piridinazo)-rezoxi để phân tích U người ta sử dụng phương pháp huỳnh quang  Ứng dụng U U dùng làm nhiên liệu hạt nhân 238U nguyên liệu để điều chế nhiên liệu hạt nhân 239Pu 235U 233U vật liệu phân chia Tất lĩnh vực khác ứng dụng U CHƢƠNG XII THORI SỰ PHÁT HIỆN THORI VÀ CÁC ĐỒNG VỊ Năm 1828, Becselius phát Th ông lấy tên thần chiến tranh Xoawngdivo thor cho Năm 1898 M.Quiri Smit phát rq tính phóng xạ Th Đồng vị 232Th chất mẹ họ nguyên tố phóng xạ kiểu hạt nhân 4n theo khối lượng Đã tìm thấy đồng vị Th radio thori Rdth(228Th) họ Ngoài thấy đồng vị khác UX1(234Th), Jo(230Th), RdAc(227Th) UY(231Th) họ Urani aotinoUrani Bằng đường nhân tạo điều chế đồng vị Th quan trọng đồng vị 233Th Khi phân rã β- tạo thành 233Pa mà từ thu nhiên liệu hạt nhân 233U 233Th điều chế chiếu notron vào Th tự nhiên 232Th với 238U nguyên liệu ban đầu để điều chế vật liệu phân chia có giá trị lớn kỹ thuật hạt nhân THORI TRONG TỰ NHIÊN Th phân bố tương đối lớn tự nhiên Hàm lượng vỏ trái đất 10 % khối lượng Th nguyên tố phân tán, biết tương đối nhiều quặng nó, quặng chủ yếu cát monaxit, photphat phức tạp thori nguyên tố đất hốn hợp hợp chất chứa silic sắt, -4 nhôm nguyên tố khác có khối lượng thay đổi Trong bảng 12.1 đưa quặng chủ yếu cua Th Bảng 12.1 Những quặng chủ yếu Th Tên khoáng quặng Monaxit Thorit guthonhit Thorogummit Thoriannit Saralit Pilbarit esginnit Thergiussonnit Thành phần (Th, Ce, Y, La)PO4 ThSiO4 Th(SiO4)1-x(OH)4x ThO2 (Te, Ce, Ca)(PO4, SiO4) ThO2 UO3 PbO2 2SiO 4H2O (Th,Ce,Ca,Fe)(Ti,Nb)2O6 (Th,Y,Er,Ce,U)(Nb,Ta,Ti)O4 Hàm lượng Th % 10-30 81,5 24-58 30 31 17 Ngoài monaxit silicat thori thorit, thorogumit dioxxit khoáng quặng quan trọng thori Người ta biết nhiều khoáng quặng titan-tantan-niobat Th, U Khi phong hóa nham thạch phun biến đổi thori bị giữ mạng tinh thể quặng thori, hàm lượng nước biển thấp khoảng 10-8 % TÍNH CHẤT LÝ HỌC Thori kim loại màu trắng bạc, tính chất học tương tự thép, mềm, dễ xử lý học Th có nhiều dạng thù hình: 1400oC bền dạng α có mạng tinh thể lập phương tâm diện, cao 1400oC tồn dạng β có mạng lập phương tâm thể Bán kính nguyên tử 1,8 Ao Tỷ trọng tính toán từ việc phân tích ronghen cho 11,72 g/cm3 Đối với Th nóng chảy dao động từ 11,5-11,6 g/cm3 Nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi kim loại tương ứng 1750 4200oC Th chất thuận từ, ion hóa ban đầu 3,39 eV TÍNH CHẤT HÓA HỌC Th giống U, nguyên tố họ actinoit cần phải giống Xeri Tuy nhiên loạt tính chất giống với nguyên tố nhóm IV bảng hệ thống tuần hoàn Zeconi Hafni Do tương tự mà thời gian lâu người ta đưa vào hệ thống tuần hoàn Hafni Cấu hình điện tử Th ứng với sơ đồ: 6s26p66d27s2 hay 5f16s26p66d17s2 Ứng với sơ đồ mà hợp chất có mức oxy hóa cực đại +4 Mức oxy hóa biểu tất hợp chất Th Những hợp chất Th có mức oxy hóa thấp không đặc trưng nhận tác động chất khử mạnh Trong hợp chất có liên kết bán kim loại(cacbua, nitrua, ) xuất khuynh hướng tới hợp tỷ lệ Những hợp kim Th với nguyên tố nhóm bạch kim cho hợp chất dạng AB3 Ở biểu thị tương tác với titan Th kim loại hoạt động hóa học Ngoài không khí kim loại dạng bị oxy hóa dần dần, cao 450oC bị oxy hóa nhanh, dạng phôi cháy, dạng bột bùng cháy Trong nước sôi Th bị phủ lớp dioxi Phản ứng diễn giải phóng hydro tạo thành hydrua thori Kim loại nóng phản ứng với hydro, clo, brom, nito hydrosunfua Gắn liền với giá trị to lớn Th kỹ thuật đại, người ta điều chế hợp kim với nhiều kim loại khác như: Cu, Ag, Au, Be, Mg, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, La, Ce, Ti, Zr, Hf, Sn, Pb,V, Nb, Ta, Sb, Cr, Mo, Fe, Co, Ni, Os, Ir, Pu Trong nững hợp kim phát thấy nhiều hợp chất kim loại Th tan tốt gali kim loại 600oC, 1000oC tan tốt vào bismut chì Liti, natri, kali không tác dụng với Th 600oC Điều có tính quan trọng việc xây dựng lò phản ứng hạt nhân làm việc Th kim loại với truyền tác nhân từ kim loại lỏng Th tan tốt axit HCl, nhiên có mặt tạp chất hydroxit hydrua thori kim loại mà phần không tan Các axit Hf, HNO3, H2SO4 loãng H3PO4 đặc tác dụng chậm với Th kim loại dạng thanh, HNO3 đặc thụ động với Th kim loại  Những hợp chất Th Oxit: Th oxy hóa tạo thành dioxit thori ThO2 tạo thành tạp oxit thori kim loại ThO2 điều chế cách nung hydroxit hay muối thori muối ocxalat, nitrat cacbonat… Dioxit thori khác với dioxit titan zeconi , tương đối dễ tan vào H2SO4 Nó không bị nóng chảy với kiềm Th(OH)4 kết tủa từ dung dịch hợp chất Th(IV) tác dụng kiềm ammoniac , hydroxit bazo tan axit Th(OH)4 tan tốt cacbonat kim loại kiềm, muối axit hữu tạo thành muối phức Halogenua: biết halogenua sau: ThF4, ThCl4, ThBr4, ThI3, ThI4 ThI2 Tetra halogenua thori khan điều chế cách tác dụng trực tiếp nguyên tố đun nóng đến 500oC cách đun nóng hydrua cacbon dioxit thori với halogen nguyên tố hay tác nhân bị halogen hóa giống hydruahalogenua, CCl4, COCl2, PCl5, AlBr3 Khi đun nóng Th với thori tetra iotdua 500oC tạo thành ThI3 mà đun nóng tiếp tới 550-600oC ThI3 bị phân hủy tạo thành ThI2 ThI4 Quá 600oC ThI3 ThI2 chuyển thành ThI4 Th kim loại Hydrua: hydro tác dụng lên Th nhiệt độ 450-500oC tạo thành hydrua thành phần ThH2 ThH4 Các Thori hydrua chất hoạt động hóa học Nitrua: Th phản ứng với N2 tạo thành ThN 800oC Th2N3 1000oC Khancogenus: thori sunfua có thành phần ThS, Th2S3, ThS2, Th7S12, ThS2 điều chế tác dụng H2S lên ThO2 Thori selenua có thành phần tương tự Người ta tìm thấy thori tellua ThTe4 Th3Te Cacbua: Th tạo với cacbon, cacbua thành phần ThC ThC2 tính chất thori cacbua giống Urani cacbua , chúng khác với cacbua nguyên tố nhóm IV VI Chúng hoạt động hóa học mạnh hơn, bị phân hủy nước giải phóng hydrua cacbua Khác với cacbua natri zeconi pha đưa vào chúng hợp chất tạo muôi dạng (Th4+)C24Borua: đun nóng chảy Th với Bo tạo thành ThB4 ThB6 Photphua: Th phản ứng với photphuo tạo thành ThP Th3P4 Silisua: nhiệt độ 1000-1700oC chân không Th kết hợp với Si tạo thành this, ThSi2, Th3Si2 THORI TRONG DUNG DỊCH Khi hòa tan thori hydroxit vào axit hay hòa tan muối tan thori vào nước tạo thành ion Th4+ Trong dung dịch axit pH3,5 Th nồng độ vi lượng tạo thành hydroxit dạng keo Những muối tan Th muối nitrat, sunfat, clorua peclorat Nitrat kết tinh với 4,5 phan tử nước, tinh thể hydrat thori sunfat chứa 4, phân tử nước Th tạo nhiều muối kép: thori nitrat kim loại kiềm hay amoni NaNO3 Th(NO3)4 9H2O, LiNO3 Th(NO3)4.2H2O, 2NH4NO3 Th(NO3)4, sunfat kali thori 2K2SO4.Th(SO4)2.2H2O, ocxalatthorri amoni 2(NH4)2C2O4.Th(C2O4)2.4H2O, florua thori kali (1-5)KF.ThF4, KF 2ThF4, KF.3ThF4 Những muối không tan thori muối florua ThF4.4H2O, hecxaflo thoriat kali K2ThF6, iotdat Th(IO3)4, ocxy cacbonat ThOCO3.2H2O, ocxalat Th(C2H4)2.6H2O, photphat Th3(PO4)4, Th(HPO4)2.H2O, Th(HPO4)2.H3PO4.H2O, ThP2O6.2H2O, sunfit Th(SO3)2.H2O, cromat Th(CrO4)2.3H2O Th(OH)2CrO4.H2O, moliphat Th(MoO4)2.4H2O… thori photphat khó tan axit loãng Thori iodat không tan axit mạnh Dựa tính chất để tách thori khỏi nguyên tố đất hiếm, iodat nguyên tố đất tan axit Khi thêm H2O2 vào dung dịch axit chứa thori tạo thành thori peroxit tan giống plutoni peroxit, mà người ta gán cho công thức Th2O7 Tuy nhiên chứa anion axit vô thành phần thành phần kết tủa phụ thuộc vào điều kiện kết tủa CÁC PHỨC CHẤT CỦA THORI Do bán kính ion nhỏ diện tích lớn nên thori có khuynh hướng tạo ion phức Với axit gốc tạo nên ion phức thành phần ThA3+, ThA2+, ThA3+ A anion axit(HF, HCl, HNO3, HClO4, HBr, HI, cloaxetic, dicloaxetic tricloaxetic) Những ion phức tương tự tạo thành với axit H3PO4 H2SO4 Những ion phức bền thori nhận với axit yếu Với axit HNO3 thori tạo thành phức thành phần MeI[Th(NO3)5], với axit HF tạo thành MeI[ThF5] Me2I(ThF6) Thori cacbonat kiềm tan dư chất mồi kết tạo nên phức cacbonat Me6I[Th(CO3)5] Thorioxalat tan ocxalat amoni kim loại kiềm tạo thành phức chất, ví dụ thành phần Me4I[Th(C2O4)4] Thori tạo nên nhiều phức chất với manonat, tartmat, sitrat muối cảu axitt hữu khác Những phức chất bị phá hủy axit mạnh, bền dung dịch kiềm Người ta thấy tạo phức hỗn hợp dạng K4Th(C2O4)2F4 Th tạo nên nhiều phức chất với andehit, xeton, amin tạo thành loạt hợp chất nội phức với cuferon, 8-ocxyquironin, axetvlaxeton, EDTA, benzoyl axeton… với dixeton số hợp chất hữu khác „ ĐIỀU CHẾ ĐỒNG VỊ THORI 228Th (RdTh): điều chế phân rã β- đồng vị MsTh2 MsTh tiến hành cách kết tủa dạng hydroxit với chất mang thori hay zeconi tách khỏi MsTh2 thực nhờ phân rã bảo quản Thực làm khỏi tạp chất cách phân tán phần clorua dòng clo 500oC Khi thori clorua bay lại kết tủa MsTh kết tủa dạng RaBr2 từ dung dịch HBr 47% rượu metylic với chất mang BaBr2 230 Th(JO): đồng vị thori dãy phân rã U ioni tách từ quặng U dạng ocxalat với chất mang xeri ocxalat pha vào dung dịch chứa natri cacbonat hydrocacbonat phần lớn ion(JO) chuyển vào dung dịch, xeri lại kết tủa Ioni với 231Pa tách từ quặng U sau tách phần radi tách lượng chủ yếu U phương pháp chiết dung dịch nitrat dùng TBF mà không tách protactini thori Proactini thori bị chiết axit ankylphotphoric Sau rửa chất chiết người ta chuyển vào dung dịch amoni cacbonat, làm dung dịch việc kết tủa sunfua, phân hủy cacbonat oxy hóa tách protactini ioni hydroxit khỏi dung dịch Xử lý protactini ioni axit HF Ioni chuyển vào kết tủa dạng florua, protactini lại dung dịch 234 Th: đồng vị cảu thori tích lũy tất hợp chất U phân rã α 238U, ứng với chu kỳ bãn rã 24,1 ngày 234Th tách từ dung dịch Uraniyl nitrat bừng việc chiết U dùng dietylete hay TBF Tách khỏi U tiến hành kết tủa 234Th sắt hydroxit hay kết tủa axit oxalic thêm xeri làm chất mang XÁC ĐỊNH THORI Tách thori để phân tích: monaxit nấu chảy với Na2O2 hòa tan hợp kim vào nước Th La kết tủa dạng ocxalat, sau chuyển thành nitrat cách đun nóng với HNO3 Có thể sử dụng phương pháp tách khác trên, đặc biệt phương pháp tách khỏi nguyên tố đất Xác định thori: Th kết tủa kali iodat dạng 4Th(IO3)4.KIO3.18H2O, sau hòa tan kết tủa vào axit H2SO4 người ta chuẩn độ iot giải phóng dung dịch thiosunfat hay hòa tan vào dung dịch complexon III Chuẩn độ lượng dư complexon III CuSO4 có mặt 1-(2piradiazo) 2-naphton Nhờ complexon III chuẩn độ trực tiếp Th pH=1,8 nguyên tố khác không bị chuẩn độ Cversentrin (3, 4, 7, 3, 4pentaocxyphlavon) với ion Th môi trường rượu nước tạo hợp chất màu vàng mà người ta dùng để xác định trắc quang Xác định trắc quang Th nhờ asenazo I, asenazoII, asenazoIII hay 1-(2-piradinazo)-mezoxin theo thay đổi mật độ quang cua dung dịch Xác định phân tích Th tiến hành phương pháp xạ khí theo Thoron Khi qua dung dịch chế phẩm nghiên cứu Người ta thổi trực tiếp luồng khí tách từ xạ khí Th vào buồng xạ khí, đo độ phóng xạ khí buồng đóvà so sánh với độ phóng xạ khí điều kiện lấy từ dung dịch etanol với hàm lượng Th biết, mà Th nằm trạng thái cân với sản phẩm phân rã ỨNG DỤNG CỦA THORI Th sử dụng để điều chế nhiên liệu hạt nhân 233U sau chiếu notron Cùng với 235U, 233U 239Pu dùng làm nhiên liệu hạt nhân lò phản ứng hạt nhân Như Th nguồn nhiên liệu hạt nhân lĩnh vực ứng dụng Th sử dụng làm anot đèn điện tử, vật liệu chịu lửa, ThO2 oxit bền, dạng ThO2 chất xúc tác [...]... Chƣơng 10: Các nguyên tố phóng xạ nhân tạo §1 Tecnexi 1 Sự phát hiện Tecnexi và các đồng vị của nó Khi xây dựng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học, Mendeleep đã để lại những ô trống trong nhóm 7 cho các nguyên tố có số thứ tự là 43 và 75 mà ông gọi là Ekamangan và Evimangan Năm 1925 Nodao, Taco và Bergo đã tìm ra nguyên tố với số thứ tự 75 và gọi nó là Reni Trước năm 1937 vị trí của nguyên tố có số... quả Tuy nhiên người ta cũng đã công bố một loạt các phát hiện nhầm về nguyên tố này Theo quy tắc về tính bền của hạt nhân thì nguyên tố với số thứ tự 61 không thể có các đồng vị bền đó là bột nguyên tố phóng xạ Nguyên tố 61 được Pull và Kvill điều chế năm 1938 bằng cách chiếu doteri lên Dionim theo phản ứng Nd(d, n) M+161 sau khi đó để tổng hợp nó người ta đã tìm ra các phản ứng khác Tuy nhiên các công... pH=3 và đạt cực đại khi pH=8-10 Pm kết tủa đồng hình với các hợp chất ít tan của các lantanoit (III) từ các dung dịch lọc loãng Nó đồng kết tủa với iodat xeri(IV) do sự hấp phụ trao đổi thứ cấp 4 Tách và điều chế Pm Pm được tách ra cùng với nhóm nguyên tố đất hiếm và ytri từ các vật liệu bị chiếu xạ, các sản phẩm phân chia U và các khoáng sản tự nhiên Việc tách Pm khỏi các nguyên tố đất hiếm và ytri... At trong tự nhiên At trong tự nhiên có trong tất cả các quặng Urani và Thori cũng như các sản phẩm con của phân rã 238U, 235U, 232Th, 237Np được tạo thành trong các quặng Urani do tác dụng của các notron phát ra từ các phân hạch của U Hàm lượng At trong 1,6 km lớp vỏ trái đất ước lượng khoảng 69mg 3 Tính chất và các hợp chất của At At là nguyên tố thuộc nhóm 7 của bảng tuần hoàn, là nguyên tố cuối cùng... sớm các đồng vị của At Hiện nay người ta đã biết 20 đồng vị và một đồng phân của At với số khối 200219 Đa số trong chúng điều chế được nhờ bắn phá bismut bằng hạt α với năng lượng khác nhau, ví dụ 380 MeV Các đồng vị sống lâu nhất của At là 210At và 211 At có chu kỳ bán hủy là 8,3h và 7,2h Ủy ban nguyên tử lượng của hội các nhà hóa học thế giới đã quyết định ghi đồng vị 40At vào bảng tuần hoàn 2 At trong. .. astat và các đồng vị Trong phân nhóm halogen nhóm VII của bảng hệ thống tuần hoàn, mendeleep để trống ô số 85 cho nguyên tố chưa được tìm ra mà ông gọi là ekelit Trong những năm 1931-1943 các nhà bác học đã tiến hành thí nghiệm để tìm ra nguyên tố 85 trong tự nhiên Nó có thể đi kèm theo iot trong sản phẩm phân rã cảu Franxi hoặc phân rã β- của poloni Người ta đã tìm nó trong iot, trong nước biển, trong. .. tạo) Về sau này một loạt đồng vị của Te đã được tìm thấy trong các mảnh phân chia cũng như khi chiếu xạ Mo, Ru, Niobi Ngày nay người ta đã biết 15 đồng vị phóng xạ và 7 đồng phân hạt nhân của Te Những thành tựu của vật lý hạt nhân đã chứng minh chắc chắn rằng không thể có các đồng vị bền của Te Đồng vị sống lâu nhất của Te là 97Te (t1/2=2,6 106 năm); 98Te (t1/2=1,5 106 năm) và 99Te (t1/2= 2,12 105 năm)... phát hiện prometi, các đồng vị Trên cơ sở phân tích tính chất của nhóm các nguyên tố đất hiếm Braune đã đi đến kết luận rằng giữa Niodim và Samari còn một nguyên tố nữa Sau khi tìm ra định luật Mozli điều đó dã trở nên rõ ràng Từ năm 1917 đến năm 1926 các thí nghiệm đã được tiến hành nhằm tìm nguyên tố có số thứ tự 61 trong quặng các nguyên tố đất hiếm có thể đi kèm theo Niodim và samari đã không đem... có số thứ tự 43 vẫn còn để trống Cuộc tìm kiếm nguyên tố này vẫn không mang lại kết quả mặc dù các thí nghiệm để tìm ra nó đã bắt đầu từ năm 1896 Người ta đã nhiều lần tưởng lầm là đã phát hiện ra nó và đặt cho nó các tên gọi: Inmeni, Devi, Luxi, Niponi và Maduxi Chỉ đến năm 1937 Piere và Xegr mới thành công trong việc điều chế đồng vị phóng xạ của nguyên tố với số thứ tự 43 khi chiếu doteri vào 42Mo... 213At, 216At và 215At được tách ra bằng cách cho thăng hoa một lớp mỏng hoạt động của radon, tocon và actinion Sau này Khait và Diecxo đã chứng minh rằng đồng vị franxi 233Fr phân rã α tạo nên 219At Các đồng vị của At được tạo ra trong họ U, thori, actinion- Urani có chu kỳ bán rã rất ngắn Các đồng vị của At đucợ điều chế từ các đồng vị phân rã β của poloni chỉ xảy ra với 0,02% RaA; 0,014% ở ThA và 5.10-4%