I metodi si basano sulla misurazione dello spettro di radiazione del campione studiato sia dalla natura della radiazione che dalla sua intensità. Il metodo consente di determinare la natura della radiazione, l'energia e l'intensità della radiazione.

Esistono 2 metodi in radiometria: diretto e di attivazione.

metodo diretto. Se un campione naturale contiene una miscela di una sostanza radioattiva, la concentrazione di questa impurità viene determinata misurando direttamente l'intensità della radiazione radioattiva. Tra le normali sostanze naturali, tali oggetti sono estremamente rari, perché la maggior parte degli elementi del sistema periodico sono miscele di isotopi stabili.

Per studiare un sistema, che in condizioni naturali è una miscela di isotopi stabili, si ricorre alla sua attivazione radiochimica, cioè causare reazioni di decadimento radioattivo in esso. metodo di attivazione Consiste nell'irradiare una sostanza che non ha radiazioni radioattive in condizioni normali esponendo il campione a una potente sorgente di radiazioni radioattive. Per fare ciò, il campione di prova viene posto in un reattore, che è un contenitore di piombo con un'ampolla riempita con una sostanza radioattiva, come Sr 90 (fonte di radiazione γ). In alcuni casi, l'isotopo dell'idrogeno, il trizio, viene utilizzato come fonte a bassa energia di radiazione β. Causata a seguito dell'irradiazione nel campione di prova, viene studiata la reazione radiochimica, ad es. si misura la natura della radiazione e la sua intensità.

Tipi di radiazione: particelle α sono ioni di elio doppiamente ionizzati He 2+; β - è il flusso di elettroni; β + è il flusso di positroni; γ - oscillazioni elettromagnetiche con lunghezza d'onda inferiore ai raggi X; p– flusso di protoni, atomi di idrogeno ionizzati; n- il flusso di neutroni, particelle con massa = 1 e carica 0 (si determina il numero di neutroni: n = A-z); mesoni...

La radiazione può essere caratterizzata dalla quantità di energia in elettronvolt (eV).

eVè l'energia posseduta da una particella avente carica elementare in un campo con una forza di 1V / cm 2. Maggiore è l'energia della particella, maggiore è il suo potere di penetrazione nel materiale.

Metà vita caratterizza la vita di un isotopo radioattivo.

Questo è il tempo necessario al decadimento della metà degli isotopi radioattivi.

Gli isotopi sono nuclidi che hanno la stessa carica ma masse diverse, per esempio, e
.

Le isobare sono nuclidi con lo stesso numero di massa.

Gli isotoni sono nuclidi con lo stesso numero di neutroni.

Intensità delle radiazioniè il numero di decadimenti radioattivi per unità di tempo. 1 curie viene presa come unità di intensità: sono 3,7 10 10 disintegrazioni al secondo. Tale radioattività ha 1 g di radio. Nella pratica analitica vengono utilizzati oggetti la cui radiazione non supera le centinaia di microcurie.

I contatori Geiger-Muller sono usati come strumenti per misurare la radioattività.

(β - contatori).R

Il contatore è un tubo di alluminio riempito con molecole di materia organica gassosa. La custodia è collegata al polo negativo della sorgente corrente elettrica. Al centro del tubo c'è un filo metallico collegato al polo positivo di una sorgente di corrente elettrica ad alta tensione.

Processi allo sportello. Gli elettroni, penetrando nella parete del contatore, entrano nel campo cilindrico positivo creato dal filamento. L'intensità di questo campo aumenta quando gli elettroni si avvicinano al centro. L'elettrone viene così accelerato e in prossimità del filamento acquisisce un'energia tale da ionizzare le molecole di una sostanza gassosa. Di conseguenza, non gli elettroni si avvicinano al filamento, ma una valanga di ioni da essi ionizzati. Quando si scarica, nel circuito esterno si verifica un impulso di corrente elettrica. Nei moderni radiometri, invece di un galvanometro che registra questo impulso, vengono utilizzati contatori di impulsi: meccanici o elettrici.

Pertanto, il circuito del radiometro per la misurazione degli impulsi β include un contatore β (rilevatore), un amplificatore e un contatore che conta il numero di impulsi.

MINISTERO DELL'ISTRUZIONE E DELLA SCIENZA

FEDERAZIONE RUSSA

UNIVERSITÀ STATALE DI TAMBOV

LORO. GR DERZHAVINA

Istituto di Scienze Naturali

Dipartimento di Chimica Inorganica e Fisica

Kosyanenko Igor Sergeevich

Metodi di analisi radiometrici

(Corso di chimica fisica)

Supervisore:

Docente,

dottorato di ricerca Dyachkova TP

Tambov 2005

introduzione…………………………………………………………………...…..……3

1. Fondamenti teorici dei metodi radiometrici………………...……...5

1.1. Tipi di decadimento radioattivo e radiazione radioattiva………...……..5

1.2. Legge del decadimento radioattivo…………………………………………………..……6

1.3. Interazione della radiazione radioattiva con la materia e i contatori di radiazioni…………………………………………………………………………………………….7

1.4. Classificazione delle sorgenti di radiazioni radioattive e degli isotopi radioattivi…………………………………………………………………………………..….9

2. Metodi per determinare il contenuto di elementi chimici mediante l'emissione dei loro isotopi radioattivi naturali...………………………………….11

3. Metodo di diluizione isotopica…………………………………...……….....13

4. Analisi di radioattivazione…………………………………...……………16

5. Titolazione radiometrica………………………………...……………..19

6. Metodo del fotoneutrone………………………………………...……………..21

7. Applicazione pratica del metodo delle precipitazioni……………...……………...22

Conclusione………………………………………………………...……………...27

Letteratura………………………………………………………...………………28

introduzione

I metodi di analisi basati sulla radioattività sono sorti nell'era dello sviluppo della fisica nucleare, della radiochimica e della tecnologia atomica e sono attualmente utilizzati con successo in varie analisi, anche nell'industria e nel servizio geologico.

I principali vantaggi dei metodi analitici basati sulla misura della radiazione radioattiva sono la bassa soglia di rivelazione dell'elemento analizzato e l'ampia versatilità. L'analisi di radioattivazione ha la soglia di rilevamento in assoluto più bassa tra tutti gli altri metodi analitici (10 -15 g). Il vantaggio di alcune tecniche radiometriche è l'analisi senza distruggere il campione, ei metodi basati sulla misurazione della radioattività naturale sono la velocità di analisi. Una caratteristica preziosa del metodo radiometrico di diluizione isotopica risiede nella possibilità di analizzare una miscela di elementi con proprietà chimiche e analitiche simili, come zirconio - afnio, niobio - tantalio, ecc.

Ulteriori complicazioni nel lavoro con i preparati radioattivi sono dovute alle proprietà tossiche delle radiazioni radioattive, che non causano una reazione immediata del corpo e quindi complicano l'applicazione tempestiva delle misure necessarie. Ciò rafforza la necessità di una stretta osservanza delle precauzioni di sicurezza quando si lavora con preparati radioattivi. Nei casi necessari, il lavoro con le sostanze radioattive viene eseguito con l'aiuto dei cosiddetti manipolatori in camere speciali, mentre l'analista stesso rimane in un'altra stanza, protetto in modo affidabile dall'azione delle radiazioni radioattive.

Gli isotopi radioattivi sono utilizzati nei seguenti metodi di analisi:

metodo di deposizione in presenza di un elemento radioattivo;

metodo di diluizione isotopica;

titolazione radiometrica;

analisi di attivazione;

definizioni basate sulla misurazione della radioattività degli isotopi presenti in natura.

Nella pratica di laboratorio, la titolazione radiometrica è usata relativamente raramente. L'uso dell'analisi di attivazione è associato all'uso di potenti sorgenti di neutroni termici, e quindi questo metodo è ancora di uso limitato.

ANALISI RADIOMETRICA (a. analisi radiometrica; n. Radioaktivitatsanalyse; f. analizzare radiometrique; i. analisis radiometrisos) - misurazione dell'intensità e studio della composizione spettrale della radiazione gamma, beta e alfa emessa dai nuclei dei radionuclidi naturali. Il metodo per determinare il radio nei campioni si basa sulla misurazione dell'attività gamma totale dei campioni; allo stesso tempo, l'attività del campione sigillato viene successivamente misurata man mano che il radon ei suoi prodotti di decadimento, i principali emettitori gamma della serie dell'uranio, si accumulano in esso. Vengono eseguite misurazioni separate dell'attività gamma e beta totale dei campioni per l'analisi a due componenti: radio e uranio nei minerali di non equilibrio o uranio e torio nei minerali di equilibrio; in questo caso procedono dalla differenza dei contributi delle singole componenti alle attività misurate.

Il metodo spettrometrico gamma si basa sulla rilevazione della radiazione gamma da campioni in diverse parti dello spettro, in cui predomina la radiazione degli elementi in determinazione; Viene utilizzato principalmente per la determinazione simultanea di uranio, radio, torio e potassio in campioni. Sulla registrazione selettiva della radiazione associata al successivo decadimento di isotopi di breve durata, si basa il metodo di selezione temporale della radiazione percepita. Una delle varianti del metodo viene utilizzata per determinare gli isotopi del radio nei campioni (misurando RaC e ThC) registrando corrispondenze beta-alfa ritardate. Determinazioni selettive di RaC e ThC, integrate da misurazioni dell'attività beta e alfa totale dei campioni, consentono di determinare il contenuto di uranio, radio, torio e potassio in essi contenuto.

Nelle analisi radiometriche, oltre alle determinazioni puramente strumentali, trova largo impiego la preparazione di campioni chimici; i radionuclidi di interesse vengono isolati dal campione mediante metodi chimici, che vengono poi determinati mediante tecniche radiometriche. Il metodo radiochimico è ampiamente utilizzato per determinare il radio. La soluzione con radio isolato viene sigillata in un gorgogliatore; dopo l'accumulo di emanazione (radon) in esso, la sua concentrazione viene determinata misurando l'attività alfa. Nella determinazione radiochimica di altri radionuclidi (o dei loro rapporti), vengono utilizzate tecniche di spettrometria alfa per identificare gli isotopi nei preparati preparati.

Per determinare la natura della distribuzione dei radionuclidi sulla superficie di un campione radioattivo, viene utilizzato un metodo radiografico. Una pellicola fotografica viene applicata sulla superficie lucida del campione, che viene illuminata sotto l'influenza di particelle ionizzanti (principalmente particelle alfa). La densità di annerimento dell'emulsione fotografica (dopo lo sviluppo) viene utilizzata per giudicare la concentrazione e la distribuzione dei radionuclidi nel campione.

Tutte queste varianti dell'analisi radiometrica si basano sul metodo di misurazione relativo, in cui il contenuto dell'elemento da determinare nel campione viene confrontato con il suo contenuto noto nel preparato, preso come riferimento.

metodo di analisi Composizione chimica sostanze basate sull'uso di isotopi radioattivi e radiazioni nucleari. In R.a. gli strumenti radiometrici sono utilizzati per la determinazione qualitativa e quantitativa della composizione delle sostanze (vedi Rivelatori di radiazioni nucleari). Distinguere diversi modi R. e. La determinazione radiometrica diretta si basa sulla precipitazione dello ione da determinare sotto forma di precipitato insolubile con un eccesso di un reagente di concentrazione nota contenente un isotopo radioattivo con attività specifica nota. Dopo la precipitazione si determina la radioattività del precipitato o l'eccesso del reagente.

La titolazione radiometrica si basa sul fatto che uno ione determinato in una soluzione forma un composto scarsamente solubile o facilmente estraibile con un reagente. Un indicatore durante la titolazione è la variazione, all'introduzione del reagente, della radioattività della soluzione (nel 1° caso) e della soluzione o dell'estratto (nel 2° caso). Il punto di equivalenza è determinato dall'interruzione della curva di titolazione, che esprime il rapporto tra il volume del reagente iniettato e la radioattività della soluzione titolata (o precipitato). Un isotopo radioattivo può essere introdotto in un reagente o analita, nonché in un reagente e in un analita.

Il metodo di diluizione isotopica si basa sull'identità reazioni chimiche isotopi di questo elemento. Per la sua implementazione, una certa quantità dell'analita viene aggiunta alla miscela analizzata m 0 contenente un isotopo radioattivo con radioattività nota io 0. Quindi assegna qualsiasi modo accessibile(es. precipitazione, estrazione, elettrolisi) parte dell'analita allo stato puro e misurare la massa m 1 e io 1 radioattività della porzione selezionata della sostanza. Il contenuto totale dell'elemento desiderato nell'oggetto analizzato si ricava dall'uguaglianza dei rapporti tra la radioattività del campione isolato e la radioattività della sostanza iniettata e la massa della sostanza isolata rispetto alla somma delle masse della sostanza iniettata e quello presente nella miscela analizzata:

Nell'analisi di attivazione (vedi Analisi di attivazione), la sostanza in esame viene irradiata (attivata) con particelle nucleari o raggi γ duri, quindi viene determinata l'attività degli isotopi radioattivi risultanti, che è proporzionale al numero di atomi dell'elemento essendo determinato, il contenuto dell'isotopo attivato, l'intensità del flusso di particelle nucleari o fotoni e la sezione d'urto reazione nucleare formazione di un isotopo radioattivo.

Il metodo del fotoneutrone si basa sull'emissione di neutroni sotto l'azione di fotoni ad alta energia (γ - quanti) nei nuclei degli atomi elementi chimici. Il numero di neutroni determinato dai rivelatori di neutroni (vedi rivelatori di neutroni) è proporzionale al contenuto dell'elemento analizzato. Questa energia del fotone deve superare l'energia di legame dei nucleoni nel nucleo, che per la maggior parte degli elementi è 8 mev(solo per berillio e deuterio è rispettivamente pari a 1.666 mev e 2.226 mev; quando si utilizza l'isotopo 124 Sb come sorgente di γ-quanta, s eγ = 1,7 e 2,1 mev, il berillio può essere determinato sullo sfondo di tutti gli altri elementi).

In R.a. metodi basati sull'assorbimento di neutroni, raggi γ, particelle β e quanti della caratteristica radiazioni a raggi X isotopi radioattivi. In un metodo di analisi basato sulla riflessione di elettroni o positroni, viene misurata l'intensità del flusso riflesso. L'energia delle particelle riflesse dagli elementi leggeri è molte volte inferiore all'energia delle particelle riflesse dagli elementi pesanti, il che consente di determinare il contenuto di elementi pesanti nelle loro leghe con elementi leggeri e nei minerali. Vedi anche Analisi radiochimica.

Illuminato.: Kreshkov A.P., Nozioni di base chimica analitica, libro 3 - Metodi di analisi fisico-chimici (strumentali), 3a ed., M., 1970; Nesmeyanov An. N., Radiochimica, M., 1972.

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Grado 9

1 opzione .

Parte 1.

1. Il processo di formazione storica ed evolutiva di una persona come specie, lo sviluppo della sua attività lavorativa, il discorso:

1) citochinesi

2) gametogenesi

3) cariocinesi

4) antropogenesi

2.M. M. Gerasimov ha proposto un metodo:

1)analisi radiometrica

2)etologico

3) ricostruzione

4) immunologico

3. Una persona è classificata come:

1) cordati

2) artropodi

3) intestinale

4) echinodermi

4. La presenza di una rudimentale attaccatura dei capelli sul corpo indica:

1) adattamento al freddo

2) rapporto tra uomo e mammiferi

3) alterato apporto di sangue alla pelle

4) il rapporto dell'uomo con i rettili

5. L'appartenenza di una persona alla famiglia degli ominidi è provata da:

1) la presenza di un diaframma

2) adattamento alla postura eretta

3) la presenza di uno scheletro interno

4) grande somiglianza con le grandi scimmie nell'apparato genetico

6. Prova dell'origine dell'uomo dagli animali:

1) decompositori

2) simbionti

3) rudimenti

4) consumatori

7. Pithecanthropus è un rappresentante di:

1) persone tipo moderno

2) popolo antico

3) popolo antico

8. Neanderthal si riferisce a:

1) popolo antico

2) popolo antico

3) persone moderne

4) grandi scimmie

9. Il volume del cervello nelle persone moderne:

1)1100 cm3

2)1700 cm3

3)1800 cm3

4)2500 cm3

10. L'unità di tutte le razze umane come rappresentanti di una specie Homo sapiens dimostra:

1) l'esistenza di un unico centro di origine delle razze

2) comunanza di caratteristiche anatomiche

3) la possibilità di proficui matrimoni tra rappresentanti di razze diverse

4) comunanza di processi fisiologici

Parte 2.

1. Gli atavici nell'uomo sono:

1) pedinamento

2) forte pelosità di tutto il corpo

3) vertebre coccigee

4) capezzoli multipli

5) appendice - un processo del cieco

6) palpebra superiore e inferiore

2. Segni distintivi caratteristici della specie Homo sapiens:

1) piede elastico arcuato

2) disponibilità S- curve sagomate della colonna vertebrale

3) la predominanza della parte facciale del cranio sul cervello

4) sporgenza del mento ben definita

5) mantenendo l'opposizione del pollice sulle mani e sui piedi

6) cuore a tre camere con setto incompleto

Parte 3 Perché l'Africa è considerata la culla dell'evoluzione umana?

Lavoro di verifica sul tema: “Antropologia. Il posto dell'uomo nel sistema del mondo organico"

Grado 9

Opzione 2.

Parte 1. Scegli una risposta corretta tra le quattro opzioni fornite.

1. K. Linneo mise una persona nel distaccamento:

1) primati

2) cordati

3) mammiferi

4) predatore

2. La prova che una persona appartiene al sottotipo dei vertebrati è la presenza di:

1)scheletro interno

2) accordi

3) diaframma

4) pollice, opposto a tutto il resto

3. Una persona appartiene alla classe:

1) anfibi

2) primati

3) mammiferi

4) rettile

4. Un segno che una persona appartiene all'ordine dei primati è la presenza di:

1) dita che terminano con le unghie

2) cuore a quattro camere

3) dita che terminano con artigli

4) sangue caldo

5. Antenato comune delle scimmie e dell'uomo:

1) driopiteco

2) Australopiteco

3) Pitecantropo

4) Ramapitek

6. Una scimmia che cammina su due gambe è:

1) gibbone

2) gorilla

3) Australopiteco

4) orango

7. Sinantropo è rappresentante di:

1) persone di tipo moderno

2) popolo antico

3)gli antichi

4) antenati umani simili a scimmie

8. Il volume del cervello negli antichi era:

1)500-600 cm3

2)650 cm3

3)750 cm3

4)1100 cm3

9. Una persona di tipo moderno è:

1) sinantropo

2) driopiteco

3) Cro-Magnon

4) Neanderthal

10. Un fattore sociale che ha importanza nell'evoluzione ancestrale uomo moderno, è un:

1) articolare il discorso

2)selezione naturale

3) lotta per l'esistenza

4) variabilità ereditaria

Parte 2. Scegli tre risposte corrette. Scrivi una serie di numeri per la tua risposta.

1. Gli organi umani rudimentali sono:

1) appendice - un processo del cieco

2) padiglioni auricolari

3) vertebre coccigee - i resti dello scheletro della coda

4) palpebra superiore e inferiore

5) resti di attaccatura dei capelli su tutto il corpo

6) capezzoli multipli

2. Teorie razziste:

1) servì come scusa per le conquiste coloniali e la tratta degli schiavi

2) corrispondere ai dati scienza moderna

3) servono come giustificazione per lo sfruttamento dell'uomo da parte dell'uomo

4) sono idee umanistiche progressiste

5) servire come base per l'uguaglianza e la fratellanza dei popoli

6) contraddicono completamente i dati della scienza moderna

Parte 3 Quando la selezione naturale ha cessato di essere il fattore trainante dell'evoluzione umana?