Радіоактивність і аналіз речовин

Такі природні матеріали як руди (за винятком уранових), гірські породи й мінерали, як правило, мають слабку радіоактивність. Вимірювання їхньої активності дозволяє визначити сліди радію або торію, що знаходяться або в стані, близькому до рівноваги з продуктами розпаду, або після досягнення такої рівноваги. Кількість радіоактивних компонентів звичайно невелика, тому часто вдаються до їх виділення і концентрування. Попередньо зразок переводять у розчин.

Природна радіоактивність повітря обумовлюється наявністю в ньому радону, торону або актинону і їхніми активними осадами, що утворюють радіоактивні аерозолі. Слід зазначити, що над поверхнею океанів концентрація радіонуклідів значно менша, ніж у повітрі над континентами, наприклад концентрація радону над континентами має порядок 10-6 Бк/см3, а над океанами — 10-8 Бк/см3. Радіоактивність ґрунтового повітря значно вища, ніж радіоактивність повітря вільної атмосфери (10-3 Бк/см3), а найбільшу радіоактивність має повітря шахт, особливо якщо там видобувають уранову руду.

Природна вода може містити до 0,5 кБк/л радію і до 30 мкг урану. В області уранових родовищ концентрації радіонуклідів значно вищі: до 0,8 кБк/л радію і до 90 мг урану.

Аналіз штучних радіоактивних речовин

Аналіз штучних радіоактивних речовин (тобто тих, котрі виникли в результаті ядерних реакцій, продуктів реакцій поділу і ядерного синтезу трансуранових елементів) набагато складніший, ніж аналіз природних радіоактивних матеріалів. Справа в тому, що, аналізуючи природні речовини, найчастіше доводиться визначати кількість заздалегідь відомого радіонукліда. На відміну від цього, зразки штучних радіоактивних речовин звичайно складаються з радіонуклідів різних видів (як відомих, так і невідомих) і їх необхідно додатково ідентифікувати Тому якісний аналіз штучних радіоактивних речовин включає два етапи:

1) виявлення випромінювання й опис його властивостей;2) розпізнавання радіонукліда, якому належить виявлене випромінювання. Вид випромінювання радіонукліда визначається в процесі вивчення його проходження крізь повітря та інші матеріали. Енергію випромінювання визначають, вимірюючи пробіг або величину шару поглинання в речовині, крізь який проходить випромінювання. Крім того, для ідентифікації радіонукліда використовується період піврозпаду.

Якщо потрібно розпізнати невідомий радіонуклід, то насамперед встановлюють характеристики випромінювання, яке спостерігається (його вид, енергію, період піврозпаду). Метою розпізнавання є визначення заряду Z\ атомної маси А радіонукліда. Встановивши ці характеристики, стає можливим з'ясувати, якому саме хімічному елементу відповідає активність, що спостерігається. Це здійснюється в такий спосіб: серед всіх елементів відбирається той, котрий хоча б в одній хімічній реакції виявляє аналогічну активність. Його називають носієм.

Радіоіндикаторні методи аналізу

Радіоіндикаторні методи використовуються для того, щоб досліджувати якісний склад системи в ході реакції. В аналізовану систему (тобто ту, котра містить визначуваний елемент або сполуку) вводиться мічена сполука (радіонуклід або неізотопний радіоактивний реагент), після чого вимірюється питома активність системи і встановлюється зміна питомої активності", а також зміна ізотопного складу та інші характеристики системи.

Метод мічених атомів

В основі методу мічених атомів лежить той факт, що хімічні властивості радіоактивних і нерадіоактивних ізотопів однакові. Це означає, що в хімічних реакціях із вихідних речовин у продукти переходитимуть однакові частини обох типів ізотопів. Але це можна використовувати на практиці тільки в тому випадку, якщо радіоактивний і стабільний ізотопи знаходяться в стані ідеального однорідного розподілу в хімічній системі, причому протягом усіх досліджуваних процесів однорідність розподілу (ізотопний склад) не змінюється. Тоді можна простежити, по-перше, як змінюється концентрація досліджуваної сполуки в ході реакції, а по-друге, на яких етапах протікання реакції з нею починають відбуватися зміни. Якісне дослідження міченого елемента або його сполуки проводять, виявляючи радіоактивність, а кількісне — заміряючи величину радіоактивності.

З величезної кількості радіонуклідів, відомих на сьогодні, тільки деякі з них можна використовувати як індикатори. При цьому до уваги беруться як фізичні й хімічні властивості радіонукліда, так і економічні характеристики (доступність, вартість).