Химическая энциклопедия - радиоиндикаторные методы анализа

(РМА), методы качеств. и количеств. хим. анализа с использованием радионуклидов. Последние могут содержаться в исходном анализируемом в-ве (напр., прир. радионуклиды таких элементов, как К, Th, U и др.), м. б. введены на определенном этапе анализа в состав одного из реагентов (как в методе изотопного разбавления), могут образоваться в анализируемом объекте в результате ядерных р-ций, возбужденных фотонами (рентгеновского и g-излучения), а также нейтронами, дейтронами или др. ядерными частицами (см. Акти-вационный анализ). РМА без разрушения образца с использованием для изучения радиоактивного излучения радио-метрич. аппаратуры (см. Радиометрия )называют инструментальными или радиометрическими. Когда при проведении анализа прибегают к хим. операциям (растворение, концентрирование, разделение исследуемого образца), РМА называют радиохимическими; при этом радиометрич. приборы используют, как правило, на заключит. стадии анализа.

Качественные РМА основаны на определении типа (a-, b-или g-) и энергии излучения, испускаемого радиоактивными атомами, а также на определении периодов полураспада радионуклидов, содержащихся в исследуемом материале. Эти данные позволяют идентифицировать содержащиеся в анализируемом объекте радионуклиды. Если эти радионуклиды естественные, то по ним можно судить о наличии соответствующих элементов. Если же радионуклиды возникли в анализируемом объекте в результате его активации фотонами или ядерными частицами, то, поскольку ядерные р-ции, приводящие к появлению тех или иных радионуклидов, известны, можно установить, какие атомы были исходными. Возможен дистанционный анализ объектов. Так, информация, переданная на Землю от радиометра, размещенного на пов-сти Луны, позволила получить сведения о содержании в лунных породах ряда элементов.

Количественные РМА основаны на практич. тождественности хим. поведения радиоактивных и стабильных изотопов одного элемента. Если радиоактивный индикатор (в-во, содержащее радионуклид) вводят в анализируемый объект, то смесь необходимо тщательно перемешивать. Уд. радиоактивность (или просто уд. активность) I уд постоянна для всего объекта и для любой его части. При хим. превращениях значение I уд не меняется. Зная I уд исследуемого материала и определив радиоактивность In к.-л. его части (пробы), можно установить массу пробы mn по ф-ле: mn = In/I уд. Такой метод анализа используют, напр., при нахождении массы испарившегося в-ва или в-ва, перешедшего в р-р (расплав) из твердой фазы. Пределы обнаружения определяемого в-ва тем ниже, чем меньше период полураспада радионуклида (чем выше I уд) и чем меньше значение фона радиометрич. аппаратуры. В отдельных случаях пределы обнаружения составляют 10^-10 Ч 10^-12 г и менее.

Часто РМА основаны на проведении стехиометрич. хим. р-ций (такие методы называют обычно радиоаналитическими). В этом случае используют меченный радионуклидом реагент и измеряют радиоактивность продукта р-ции, к-рый осаждением, экстракцией, дистилляцией или др. методом переводят в фазу, отличную от фазы исходного анализируемого в-ва. Причем для анализа достаточно определить разность между исходной и конечной радиоактивностью одной из фаз. Преимущество данных методов состоит в том, что их проведению не мешает наличие в анализируемом объекте разл. примесей, не реагирующих с добавляемым реагентом.

Частный случай рассматриваемого варианта количественного РМА-радиометрич. титрование, обеспечивающее высокую точность анализа. Перед проведением титрования радионуклид вводят в анализируемый р-р или в титрант, или в оба р-ра одновременно. Точку эквивалентности на кривой титрования (зависимости I уд от объема прибавляемого титранта) определяют по резкому изменению уд. радиоактивности одной из фаз при добавлении очередной порции титранта. Для массовых анализов используют установки автоматич. титрования.

В радиоаналит. варианте РМА могут применяться в отдельных случаях не изотопные, а изоморфные радиоиндикаторы, т. е. радионуклиды элементов, св-ва к-рых сходны со св-вами определяемого элемента в такой степени, что соответствующие соед. двух элементов оказываются изоморфными. В этом случае необходимо знать количеств. характеристики распределения радионуклидов между фазами, образующимися при выделении продукта р-ции. Эти характеристики определяют заранее, используя образцы с известным содержанием соответствующих элементов.

Широкое распространение получили также радиосубсте-хиометрич. методы анализа (см. Изотопного разбавления метод),одной из разновидностей к-рого является радиоим-мунологич. (или радиоиммунный) анализ биол. объектов (пептидов, стероидов и др.), основанный на использовании иммуногенных р-ций. В данном случае высокая специфичность р-ций сочетается с низкими пределами обнаружения, к-рые обеспечиваются использованием радионуклидов.

Получают распространение и РМА, основанные на выделении в газовую фазу радионуклидов (обычно инертных газов-⁸⁵ Кr, ¹³³Xe, ²²²Rn), введенных в твердые соед. с образованием клатратов. При добавлении окислителей, восстановителей, к-т, щелочей или др. реагентов клатраты разрушаются и поступление радиоактивного инертного газа в газовую фазу резко возрастает. По этому "скачку" радиоактивности можно определить кол-во окислителя, восстановителя или др. реагента, к-рые привели к разрушению клатра-та. Напр., такими методами определяют токсичные в-ва в отходящих газах хим. произ-в, озон в верх. слоях атмосферы.

Преимущества РМА перед методами анализа, не связанными с использованием радионуклидов,-универсальность (пригодные для работы радионуклиды имеются у подавляющего большинства элементов), низкие пределы обнаружения, высокая специфичность. Погрешности количественных РМА варьируют от десятых долей процента до 1-5%, т. е. такие же, как у большинства др. методов анализа.

Лит.: Новые методы радиоаналитической химии, М., 1982; Ядерно-физические методы анализа в контроле окружающей среды, Л., 1985; Радиоактивные индикаторы в химии, под ред. В. Б. Лукьянова, 3 изд., М., 1985; Тел ьдеши Ю., Радиоаналитическая химия, пер. со словац., М., 1987.

С. С. Бердоносов, К. Б. Заборенко.

Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия

Под ред. И. Л. Кнунянца

1988