同位素交换分离法同位素交换分离法化学系 一班化学系 一班

03081002 03081002 杜国荣杜国荣

同位素交换分离法• 同位素交换分离法是

利用同一种元素中不同的同位素之间，能够发生自发交换的特点进行放射性同位素分离的方法。它是放射化学的一种特有的简便和快速的分离方法之一。

• 它是放射化学的一种特有的简便和快速的分离方法之一。

• 但由于同位素稀释的原因，该法分离所得的放射性核素的比度要相应的减少，这是它的缺点

同位素交换分离法同位素交换分离法• 同位素交换是一种十分普遍的现象。当同

位素交换反应达到平衡后，同一种元素的不同种同位素在各相之间，各种化学状态之间都达到了均匀分配，也就是说，它们之间具有相同的同位素组成。

• 一般的同位素交换反应可写成 :

AX+BX*AX*+BX

式中的 AX 和 BX* 分别表示含有同一元素的两相或两种化学状态的物质，而 X和 X* 分别表示同一种元素的稳定同位素和放射性同位素

A

同位素交换分离法

同位素交换反应的反映速率通常用半交换期（ T1/2 ） l 来表示。半交换期的物理意义是：

在被交换的物质中所含的放射性同位素浓度达到平衡是浓度的一半所需要的时间。它是研究同位素交换反应的一个重要的物理量。不同体系的同位素交换反应速率差别可以很大。有的在几秒钟内即可建立平衡，有的却慢到实际上不进行交换。

同位素交换分离法同位素交换分离法• T1/2 值主要取决于介质和被研究的对象。

例如，在盐酸介质中， Cr2+/CR3+ 之间的半交换周期是 2 分钟，但在高氯酸介质中却要 14 小时。然而 Mn2+/Mn3+ 之间的交换在高氯酸介质中的 T1/2 只有 10-20 分钟。在放射化学分离中，为了使分离快速进行，要求选择半交换周期很短的交换反应，最好是 T1/2 在秒数量级。

同位素交换分离法 目前在分离上应用较多的是利用物质在

不相之间的同位素交换，主要有下列三种类型。

1 液 - 液相之间的同位素交换 2 固 - 液相之间的同位素交换 3 气 - 液相之间的同位素交换

同位素交换分离法 如被分离元素有两种合适的化学状态，可选择的

溶于两种互不相溶的溶剂中，当它们之间快速进行同位素交换反应时，利用液 - 液相间的同位素交换能够方便的分离或浓集某一元素的放射性同位素。如果将该法与亚化学计量法结合，则效果更好 .

液 - 液相之间的同位素交换 例如， Ikeda 等利用水中放射性同位素

I*- 离子与溶于四氯化碳有机相中 I2 间的同位素交换反应

I*-( 水 ) + I2 ——I- （水） + I*2 （ Cl4 ） 和亚化学计量法结合，能方便地用于海

水和雨水中的放射性碘的分析

固 - 液相之间的同位素交换 1

在离子交换晶体沉淀上的同位素交换，在离子交换色层中的同位素和在薄色层中的同位素交换都属于这一类。这类同位素交换分离法同样是比较简单和有效的。

固 - 液相之间的同位素交换 2

例如，由于同位素交换的原因，碳酸锶晶体沉淀几乎能全部吸收溶液中无载体 90Sr 。取 1 克 SrCO3 固体与1 升含放射性锶的溶液相接触平衡，对放射性锶的去污因子接近 10 。如果在溶液中加入少量 SO4

2- ，则去污因子可达 103 。又如，利用 25% 的 SrCO3和75% 的硅胶组成的薄层色层板与溶液中 90Sr2

+ 之间进行同位素交换，以硫酸作展开剂，在不长的时间内即可使 90Sr-90Y 获得满意的分离效果。

气气 -- 液相之间的同位素交换 液相之间的同位素交换

这种同位素交换可以在元素态或化合物之间这种同位素交换可以在元素态或化合物之间进行。前者如 进行。前者如 ::BrBr22(( 气气 ) ) Br Br**

22(( 液体液体 ))

II22(( 气气 ) ) I I**22(( 液体液体 ))

后者如硒或碲的气态氢化物与溶液中的亚硒后者如硒或碲的气态氢化物与溶液中的亚硒酸（酸（ HH22SeOSeO33 ）或亚碲酸）或亚碲酸 HH22TeTe33 ）之间进行）之间进行的交换反应。 的交换反应。

应用

同位素交换法通常用于短寿命裂变产物的分离和测定，比较成功的有溴，碘，硒和碲等裂变元素

同位同位素化素化学简学简史史

19世纪末，由于电子、 X 射线和放射性的发现，使人类的认识能深入到原子内部。

放射性不同的新元素在化学性质上完全相同，彼此无法分开

1913年索迪和法扬斯同时发现放射性元素位移规律，并提出同位 素的概念

1913年汤姆逊和阿斯顿在用磁分析器研究氖时，发现了氖的两种同位素—氖 20 和氖 22 。这是第一次发现稳定同位素

1920年赫维西和策希迈斯特尔研究了同位素交换反应。

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