ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВОПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственноеобразовательное учреждение высшего профессионального образования
«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ»
Методические указания квыполнению лабораторных работ
по дисциплине «Аналитическая химияурана, плутония и тория» для студентов 073400 «Безопасность инераспространение ядерных материалов»
по направлению 651000«Ядерные физика и технологии»
Качественноеопределение урана и тория в твердых материалах
Томск – 2009 г.
Цельработы
1.Освоить методикукачественного определения урана и тория в рудах, концентратах
2.Определить,присутствует или нет уран и торий в пробах руды
теоретические основы
Для качественного определения урана и тория применяютметоды химического, радиометрического, спектрального, а для урана еще илюминесцентного анализа. Химические методы основаны на различных реакцияхвзаимодействия урана и тория с неорганическими и органическими реагентами собразованием либо трудно-растворимых, либо окрашенных соединений. В аналитическойпрактике для качественного обнаружения урана и тория предпочтение отдаетсяметодам с образованием окрашенных соединений. Так, например, ион уранила с неорганическимреагентом – ферроцианидом калия – образует осадок красно-бурого цвета:
/>,
а ион тория с органическим реагентом – натриевойсолью-дифениламин-4-сульфокислоты – образует красно-фиолетовый осадок:
/>.
Определению мешают примеси, присутствующие в пробеанализируемого материала: железо, медь, никель, титан, молибден и др.Большинство мешающих элементов можно отделить в виде сульфидов, действуя нараствор сульфидом аммония. Уран предварительно должен быть переведен врастворимый комплекс /> карбонатомаммония, в противном случае уран в виде сульфида UO2S окажется в осадке вместе ссульфидами примесей. Избыток сульфида аммония в фильтрате окисляют пероксидомводорода, затем раствор подкисляют для разложения растворимого трикарбонатногокомплекса, добавляют винную кислоту для связывания в комплекс молибдена ивыполняют реакцию с ферроционидом калия. При определении тория с использованиемдифениламин-4-сульфокислоты натриевой соли мешающими примесями являютсяскандий, титан, цирконий, молибден и др., а также соли железа, образующие среактивом коричневую окраску. Для отделения тория от указанных элементов применяютсяв основном две реакции – осаждение в кислых средах фторида или оксалата тория.Осаждение тория в виде фторида дает более надежные результаты при отделении егоот больших количеств железа, алюминия, циркония и урана. Наиболее полно фторидтория осаждается при введении фтористого аммония, особенно в присутствииминеральных кислот.
определение урана
Реактивы:
1) соляная кислота,концентрированная;
2) азотная кислота,концентрированная;
3) аммиак, 25% — ный раствор;
4) (NH4)2CO3, в порошке;
5) (NH4)2S, насыщенный раствор H2S в25% — ном растворе NH4OH;
6) пероксид водорода, 30 % — ныйраствор;
7) винная кислота — (C4H4O6), 50% — ный раствор;
8) серная кислота, концентрированная;
9) раствор K4[Fe (CN)6].
Ход работы:
Навеску руды, содержащей (40 – 50) мг U3O8, помещают в фарфоровый тигель, смачивают двумя – тремякаплями концентрированной HCl и добавляют 1 каплю концентрированной HNO3. Тигель ставят на электроплитку,и содержимое выпаривают досуха. Затем в тигель добавляют (7 – 10) капель воды, (1– 2) капли 25%-ного раствора аммиака (до щелочной реакции), небольшоеколичество сухого карбоната аммония и одну каплю сульфида аммония. Содержимоетигля тщательно перемешивают, нагревают в течение трех минут и отфильтровываютна центрифуге. Фильтрат сливают в фарфоровую чашечку, добавляют 3 каплипероксида водорода и выпаривают почти досуха, затем в чашечку добавляют 1 каплюводы, 1 каплю серной кислоты, 3 капли винной кислоты и тщательно перемешивают.К полученному в чашечке раствору добавляют (1 – 2) капли раствора K4[Fe(CN)6]. Появление красно-бурого осадкасвидетельствует о наличии урана в навеске руды.
В отчете о выполнении качественного определения уранапредставить все реакции по ходу работы, в которых участвует уран.
определение тория
Реактивы:
1) серная кислота, концентрированная;
2) соляная кислота,концентрированная;
3) аммония фторид, кристаллический;
4) едкий натр, 40% — ный раствор;
5) уксусная кислота, насыщенныйраствор;
6) натриевая сольализаринсульфокислоты (C12H10O3NSNa),раствор.
Ход работы:
Навеску руды в количестве (20 – 40) мг помещают втигель, добавляют 6 капель концентрированной серной кислоты, нагревают доудаления последней, снова добавляют и снова нагревают. Нагревание ведется дотех пор, пока проба руды в тигле не останется в виде густой массы, смоченнойсерной кислотой. Тигель охлаждают, массу выщелачивают водой, взятой в количестве(20 – 30) капель (1 – 1,5 мл) и переносят с осадком в фарфоровую чашечку. Тудаже добавляют одну каплю концентрированной соляной кислоты, нагревают до кипенияи охлаждают. Охлажденный раствор с осадком отфильтровывают в центрифуге. Осадокпромывают 10 каплями воды и снова отфильтровывают на центрифуге. Фильтратыобъединяют, добавляют несколько крупинок фторида аммония и тщательноперемешивают. Образующийся осадок фторида тория отделяют от маточника нацентрифуге, промывают (10 – 20) каплями воды, вновь фильтруют на центрифуге.Маточник сливают, осадок обрабатывают 40%-ной щелочью, и при перемешиваниистеклянной палочкой переносят в фарфоровую чашечку. Чашечку помещают наэлектроплитку и нагревают (2 – 3) минуты. Затем осадок фильтруют на центрифуге,фильтрат сливают, осадок промывают (10 – 20) каплями воды и отфильтровывают нацентрифуге. После удаления фильтрата осадок переносят в фарфоровую чашечку иобрабатывают тремя каплями соляной кислоты и выпаривают досуха. Послеохлаждения осадок в чашечке смачивают тремя каплями воды, одной каплейнасыщенного раствора уксусной кислоты (СН3СООН), к раствору добавляютдве капли раствора натриевой соли ализаринсульфокислоты. Появление осадкафиолетово-красной окраски указывает на присутствие тория.
В отчете по данной работе необходимо написать всереакции, в которых участвует торий, и дать заключение о наличии тория висследуемой пробе.
техника безопасности при выполнении работ
1. Работать только в халате и наотведенном для этой работы месте.
2. Строго выполнять требованияинструкции по работе с радиоактивными веществами и с агрессивными химическимивеществами.
3. Отработанные радиоактивныерастворы сливать только в специально предназначенные емкости.
4. Для отбора всех видов растворов(радиоактивные, кислоты, щелочи и др.) с помощью пипетки необходимо использоватьрезиновую грушу.
5. С концентрированными кислотами ищелочами работать только в вытяжном шкафу.
6. Пользоваться электроплиткой толькос закрытой спиралью.
Литература
1. В.К. Марков, А.В. Виноградов и др.Уран, методы его определения. Атомиздат. – М., 1964 г.
2. Г.Е. Каплан, Т.А. Успенская и др.Торий, его сырьевые ресурсы, химия и технология. Издательство Госкомитета поиспользованию атомной энергии. – М., 1960 г.