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超镅元素的離子交換分離


實(shí)驗(yàn)室k / 2019-06-28

       在超镅元素的鑒定中離子交換是不可缺少的，而且對(duì)前面的元素，特別是痕量物質(zhì)也是重要的。在前面文章中我們已看到鑭系+3價(jià)離子從陽(yáng)離子交換柱上可用各種絡(luò)合劑淋洗，例如，緩沖的檸檬酸鹽，乳酸鹽或二羥基丁酸鹽溶液，而淋洗次序遵循水合離子半徑的次序，因此，镥先被淋洗下來(lái)而鑭最后。

       通過(guò)與鑭系離子的詳細(xì)比較及對(duì)像Np3+或Pu3+這樣較輕的錒系元素的外推數(shù)據(jù)大約能夠精確的預(yù)測(cè)較重的錒系元素的淋洗次序。由于特征的核輻射甚至可以識(shí)別元素的幾個(gè)原子。
       在分離中的主要問(wèn)題是(a)錒系作為一組從鑭系離子中分離出來(lái)(在產(chǎn)生錒系元素的轟擊中作為裂變碎片而形成)(b)錒系元素彼此分離。
       用濃鹽酸作淋洗劑能夠解決前一個(gè)問(wèn)題；因?yàn)殄H系離子更容易形成氯的絡(luò)合物，它們首先從離子交換柱上解析下來(lái)，因此可以有效的分離一組；相反，錒系較強(qiáng)的吸附在陽(yáng)離子交換柱上。雖然某些錒系離子在陽(yáng)離子交換柱上用濃鹽酸淋洗能分離，但解析是不令人滿意的，特別是Cf和Es的分離。在提高溫度時(shí)，(直到90℃)操作中等交聯(lián)度的強(qiáng)堿型的陰離子交換樹脂，用10M LiCl作淋洗劑，則有一個(gè)比較有效的組分離。除了提供一個(gè)鑭系-錒系二組分離而外，錒系元素分成Pu、Am—Cm，Bk，和Cf—Es幾個(gè)組。Gd和Ho以及Cm和Es的淋洗次序相反現(xiàn)在還不能解釋，除此之外，淋洗次序按著原子序數(shù)Z增加的次序進(jìn)行的，其中La是最后一個(gè)被強(qiáng)烈的吸附。
       用檸檬酸或類似的淋洗劑可以使錒系離子彼此間有效的分離；在某些典型的淋洗曲線中相應(yīng)的鑭系元素的相對(duì)位置并列在圖28-7中。我們可以看到，在二個(gè)系列中相應(yīng)元素的間隔出現(xiàn)了非常顯著的類似性。在Gd與Tb之間以及Cm和Bk之間有一個(gè)明顯的斷裂，這可歸因于它們各自有一個(gè)半充滿的4f和5f殼層使離子半徑變化很小而產(chǎn)生的。淋洗順序常常不像圖28-7那樣正規(guī)。用某些絡(luò)合劑，例如，硫氰酸鹽，發(fā)現(xiàn)有更復(fù)雜的淋洗順序，但仍有利于凈化，例如，能夠提高Am的純度。

       用離子交換分離后，用氟化物或草酸鹽可以使錒系化合物以常量沉淀出來(lái)或者以跡量的物質(zhì)捕集在難溶的氟化物的沉淀上。

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