9.4.1 Метод без применения внешней эдс (бестоковое осаждение, цементация)

Этот метод заключается в выделении радиоактивного элемента из раствора на металлической пластинке (электроде) погруженной в этот раствор. Процесс этот, как и любая химическая реакция идет самопроизвольно, если выделяемый элемент более электроположителен, чем металл электрода. Например: полоний выделяется на Cu, Fe, Ni, Ag, Bi.

Таблица Электрохимический ряд напряжений металлов.

(Li+ )+ (e- )= Li -3.04

(K+ )+ (e- )= K -2.92

(Ba2+ )+ (2e- )= Ba -2.90

(Ca2+ )+ (2e- )= Ca -2.87

(Na+ )+ (e- )= Na -2.71

(Al3+ )+ (3e- )= Al -1.66

(Mn2+ )+ (2e- )= Mn -1.18

(Zn2+ )+ (2e- )= Zn -0.76

(Cr3+ )+ (3e- )= Cr -0.74

(Ni2+ )+ (2e- )= Ni -0.25

(Sn2+ )+ (2e- )= Sn -0.14

(Pb2+ )+ (2e- )= Pb -0.13

(H+ )+ (e- )= H 0.000

(Cu2+ )+ (2e- )= Cu +0.34

(Ag+ )+ (e- )= Ag +0.80

(Hg2+ )+ (2e- )= Hg +0.85

(Fe2+ )+ (2e- )= Fe -0.44

(Au3+ )+ (3e- )= Au +1.5

Металлы расположены в ряду напряжений в последовательности убывания их химической активности.

Электрохимическому выделению радиоактивных изотопов может препятствовать адсорбция и коллоидобразование. Для устранения этих факторов в раствор необходимо добавлять десорбирующие вещества и вести электрохимичекое выделение в кислой среде.

Важным преимуществом метода цементации является его специфичность и простота аппаратурного оформления.

К трудностям метода относится отделение радионуклидов от материала электрода .

9.4.2 Метод с применением внешней эдс ( электролиз)

Электролизом называются процессы, протекающие на электродах при пропускании электрического тока через растворы или расплавы.

Метод электролиза используется как для разделения смесей радиоактивных элементов, так и для выделения отдельных радиоактивных нуклидов на металлических поверхностях.

С помощью электролиза можно получить осадки равномерно и очень тонким слоем распределенные по поверхности, поэтому метод широко применяется в радиометрии – для приготовления эталонных препаратов (в, частности, препаратов, содержащих изотоп без носителя).

Эффективность использования метода электролиза для выделения радиоэлемента (нуклида) определяется для каждой системы соотношением их критических потенциалов и равновесного потенциала водородного электрода.

При электролизе растворов, содержащих смесь ионов радиоактивных веществ, выделение каждого элемента происходит при потенциале электрода, равном или превышающем по величине критический потенциал выделения данного элемента.

При электролизе водных растворов на катоде происходит выделение водорода. Поэтому на катоде можно осаждать только те элементы, критические потенциалы выделения которых менее отрицательны, чем потенциал выделения водорода.

Для выделения электроотрицательных элементов используются электроды с высоким перенапряжением водорода (свинец, ртуть).

9.4.3 Разделение изотопов методом электромиграции (электрофорез)

В основе всех вариантов метода электрофореза лежит перемещение растворенных частиц под действием приложенного к раствору электрического поля. Электрохимическое разделение радиоактивных элементов методом электромиграции основано на различных скоростях движения ионов в электрическом поле. При помещении раствора электролита в электрическом поле ионы движутся в соответствии с их зарядами к аноду или катоду, на этом основано их разделение. Если разделение проводится без выделения вещества на электродах, то такой процесс называют итонофорезом или электрофорезом.

В большинстве современных способов электрофорез осуществляется в наполнителях пропитанных растворителем – электролитом. В качестве наполнителей обычно используют фильтровальную бумагу, стеклянное волокно, агар-агар и другие инертные по отношению к электролиту материалы.

При разделении больших количеств электрофорез можно вести непрерывно. Остановимся лишь на одном варианте, который был предложен Свенсеном и носит название метода непрерывного электрофореза.

А В

А

В

Е

Рис.9.4 Мтода непрерывного электрофореза

Подлежащая разделению смесь ионов АВ помещается в ячейку С и подается в узком пространстве. Перпендикулярно направлению движения жидкости приложено электрическое поле Е. Направление и скорость движения заряженных частиц связаны с величиной приложенного напряжения и скоростью протекания жидкости.

При постоянстве Е и скорости течения каждому из компонентов соответствует своя траектория движения.

Миграция компонентов контролируется путем переведения электролита в камеры приемники и измерения активности полученных фракций.

Решающим фактором для разделения ионов является присутствие комплексообразователя. Два элемента могут быть разделены тем лучше, чем больше различия в константах устойчивости их комплексов. Так методом электрофореза на бумаге в растворах ЭДТА за 45 с удается разделить смесь изотопов ¹⁴⁴ Ce, ¹⁴⁴Pr и ¹⁵²Eu.