CHƢƠNG XV: TÍNH CHẤT CHUNG CỦA CÁC ACTINOIT Ngƣời ta gọi nhóm nguyên tố chu kì với số thự tự từ 99 (actini) đến 103(loulenxi) actinoit, giống nhƣ nhóm lantanoit chu kì Cấu hình điện tử nguyên tử nguyên tố actinoit trạng thái khí đƣợc xác định thực nghiệm hay đƣa dựa sở tính chất so sánh với lantanoit, bảng 15.1 Để so sánh bảng đƣa cấu hình điện tử nguyên tử lantanoit Bảng 15.1 Cấu hình điện tử nguyên tử lantanoit actinoit trạng thái khí(đƣa lớp vỏ lấp đầy tới cấu trúc radon hay xenon) Nguyên tố Ac Th actinoit Số thứ tự 89 90 Pa 91 U 92 Np 93 Pu Am Cm 94 95 96 Bk 97 Cf Es Fm Md No 98 99 100 101 102 Cấu hình điện tử 6d1 7s2 6d2 7s2 Nguyên tố La Ce lantinoit Số thứ tự 57 58 5f 6d1 7s2 5f 6d1 7s2 5f4 6d1 7s2 5f6 7s2 5f7 7s2 5f7 6d1 7s2 5f 6d1 7s2 hay 5f9 7s2 5f10 7s2 5f 117s2 5f 127s2 5f13 7s2 5f14 7s2 Pr 59 Cấu hình điện tự 5d1 6s2 4f1 5d1 6s2 4f3 6s2 Nd 60 4f4 6s2 Pm 61 4f5 6s2 Sm Eu Gd 62 63 64 Tb 65 5f6 6s2 5f7 6s2 5f7 5d1 6s2 5f9 6s2 Dy Ho Er Tm Yb 66 67 68 69 70 5f10 6s2 5f11 6s2 5f12 6s2 5f13 6s2 5f14 6s2 Lr 103 5f14 6d1 7s2 Lu 71 5f14 5d1 6s2 Những cấu hình đƣa suy từ số liệu quang phổ, nghiên cứu phổ hấp thụ dung dịch, tính chất từ dung dịch tinh thể, cộng hƣởng thuận từ tính chất hóa học nguyên tố hợp chất chúng Ví dụ từ số liệu độ cảm từ xác định đƣợc số điện tử mức 5f ion nguyên tố actinoit nhƣ sau: UO22+(5f0), u4+(5f2), u3+(5f3), Np O22+(5f1), Np O2+(5f2), Pu O22+(5f2), Pu4+(5f4), Pu3+(5f5), Am2+(5f6) Cm3+(5f7) (hình 15.1) Đối với u4+ phân bố điện tử mức 6d, Th3+ Th2+ phân bố mức Gd Những số liệu nghiên cứu từ cứu từ chứng minh mức độ định có mặt điện tử 5f uran, neptuni plutoni Nghiên cứu cộng hƣởng thuận từ chứng tỏ u3+ , NpO22+ PuO22+ tƣơng ứng có điện tử 5f3 , 5f1 5f2, u4+ giả thiết có điện tử 6d, Cm3+ có cấu hình 5f7 Phổ hấp thụ nguyên tố actinoit có dãi hẹp vùng nhìn thấy, tử ngoại hồng ngoại Bởi môi trƣờng ảnh hƣởng lên phổ lên nguyên tố chuyển tiếp có điện tử d, điều nói lên phân bố điện tử mức 5f ion nguyên tố actinoit uIV, NpV PuVI có dãi hấp thụ giống chúng có cấu hình điện tử 5f2 nhƣ Đối với uIII, NpV PuVI đƣợc đặc trƣng cấu hình 5f3 hoàn toàn nhƣ tƣơng tự phổ actinoit lantanoit chứng minh tính gần cấu hình điện tử chúng Ví dụ giống nhƣ đƣợc thấy AmIII CmIII Hình 15.1 Độ cản từ phân tử ion số nguyên tố actinoit Sau phân bố điện tử hóa trị thứ ba actini mức 6d điện tử sau thori phân bố mức 6d Cấu trúc protactini chƣa đƣợc rõ lƣợng mức 5f 6d gần khó ƣu tiên phân bố điện tử mức (hình 15.2) Ở neptuni, plutoni nguyên tố tiếp sau phân bố điện tử mức 5f có lợi lƣợng Đối với amarisi tồn cấu trúc bền tới điện tử mức 5f Cấu hình giữ nguyên quiri, có điện tử 6d Về sau lấp đầy liên tục mức 5f đến 14 điện tử cuối Lourenxi nhƣ liutenxi điện tử mức 6d Hình 15.2 Sự thay đổi lƣợng liên kết nguyên tố nặng Nhƣ thôri, protactini mảnh uran, neptuni thứ tự lấp đầy mức phụ thuộc vào trạng thái hóa học nguyên tố Cấu hình điện tử bị thay đổi chuyển từ hợp chất hóa học sang chất hóa học khác, mức oxi hóa sang mức oxi hóa khác dung dịch, nhƣ từ trạng thái vật lý sang trạng thái vật lý khác Điều liên quan tới lƣợng cần thiết để chuyển điện tử từ mức sang mức khác nằm giới hạn liên kết hóa học Vì cấu hình điện tử nguyên tử thành phần hợp chất hay dƣới dạng ion bị hydrat hóa Mức oxi hóa chủ yếu lantanoit +3 Do độ linh động điện tử mức 5f lớn có điện trở 6d nguyên tố đầu họ actinoit mà actinoit biểu nhiều mức oxi hóa Mức oxi hóa +3 không đăc trƣng thori piritactini, bền uran naptuni, dễ chuyển thành +4 plutoni Bắt đầu từ amerisi mức oxi hóa +3 bền Trong bảng 15.2 so sánh mức oxi hóa actinoit lantanoit, chữ đậm biểu thị mức oxi hóa bền Các mức oxi hóa tồn pha rắn nằm ngoặc, mức oxi hóa bền dãy actinoit tăng từ actini đến uran sau giảm đến amerisi Khác với lantanoit plutoni mức oxi hóa +2 không biểu Oxi hóa actinoit tạo thành mức oxi hóa cao xảy dễ lantanoit Trong dung dịch nƣớc actinoit tạo thành ion đƣợc đƣa bảng 15.3 Thế chuyển dịch oxi hóa-khử ion nguyên tố actinoit đƣợc đƣa bảng 15.4 Bảng 15.3.các mức oxi hóa lantanoit actinoit Actonoit Số thứ Nguyên tố tự Ac 89 Mức oxihóa Lantanoit Số thứ Nguyên tố tự La 57 Mức oxihóa Th Pa 90 91 (3),4 4,5 Ce Pr 58 59 3,4 3,(4),5 U Np Pu Am 92 93 94 95 Nd Pm Sm Eu 60 61 62 63 3,4 2,3 2,3 Cm Pk Cf Es Fm Md No Lr 96 97 98 99 100 101 102 103 3,4,5,6 3,4,5,6,7 3,4,5,6,7 2,3,(4),5 ,6 3,4 3,4 2,3,4 2,3 2,3 2,3 2,3 Gd Tb Ey Ho Er Tm Yb Lu 64 65 66 67 68 69 70 71 3,(4) 3,4 3 2,3 MeO2+ Không màu Màu chƣa biết Lục MeO22+ Vàng Bảng 15.4 Các dạng màu ion actinoit Nguyên tố Ac Tn Pa U Me3+ Không màu Đỏ Me4+ Không màu ″ Lục Np Vàng lục Pu Xanh đến đỏ thẩm Xanh tím Am Cm Hồng Không màu Đỏ nâu đến nâu vàng da cam - Đỏ-đỏ thẩm Vàng - Hồng đến đỏ Vàng đến hồng vàng da cam Vàng hồng - Thế chuyển dịch thay đổi đơn điệu dãy actinoit Khi tăng chuyển dịch âm III-IV đặc trƣng cho tăng độ bền ion có số nguyên tử lớn điều đƣợc thấy chuyển dịch III-V III-VI Vị trí đặc biệt berkri liên quan tới nguyên tố sau điện tử lấp đầy lớp vỏ 5f độ bền Np(V) lớn liên quan tới chuyển dịch V-VI âm uran plutoni Thế chuyển dịch IV-VI chứng minh uran dễ bị oxi hóa đến u(VI) neptuni plutoni, neptuni dễ plutoni Sự thay đổi entropi tạo thành ion nguyên tố actinoit dung dịch nƣớc mức oxi hóa +3, +4 +6 xảy từ từ, ion Np(V) tính đơn điệu bị phá vỡ Đối với neptuni amerisi ∆S0 bị giảm, điều nói lên độ bền ion lớn dung dịch so với plutoni uran Phù hợp với điều nói độ bền ion nguyên tố actinoit đƣợc nêu đặc tính bảng 15.5 Bảng 15.5 Độ bền ion nguyên tố actinoit dung dịch Ion U3+ Np3+ Pu3+ Am3+ Cm3+ Bk3+ Cf3+ , Es3+ , Md3+ U4+ Np4+ Pu4+ Am4+ Cm4+ Bk4+ uO2+ Đặc tính độ bền Từ dung dịch nƣớc giải phóng hyđro chuyển thành +4 Bền dung dịch nƣớc, nhƣng bị oxi hóa nhanh thành Np4+ oxi không khí Bền dung dich nƣớc khôn khí, nhƣng dễ bị oxi hóa đến Pu4+ chất oxi hóa nhẹ dƣới tác dụng xạ Bền, khó bị oxi hóa Bền Bền, bị oxi hóa đến Bk4+ Bền Bền dung dịch nƣớc, bị oxi hóa chậm không khí đến UO2+ Bền dung dịch nƣớc, bị oxi hóa chậm không khí đến NpO2+ Bền HNO3 đặc, nhƣng phân ly thành Pu3+và PuO2+ độ axit thấp Chỉ tồn dung dịch ion phức florua, chất tạo phức phân ly thành Am3+và AmO2+ Chỉ tồn dung dịch dƣới dạng ion phức florua Bền, nhƣng dễ bị khử thành Bk3+ Phân ly thành u4+và uO22+ NpO2+ PuO2+ AmO2+ Bền, phân ly độ axit cao Phân ly thành Pu4+và PuO22+ Trong dung dịch oxi hóa mạnh phân ly thành Am3+và AmO22+, bị khử dƣới tác dụng xạ Bền, khó bị khử Bền, dễ bị khử Bền, dễ bị khử, bị khử chậm dƣới tác dụng xạ Bị khử nhanh dƣới tác dụng xạ α Chỉ tồn môi trƣờng kiềm Chỉ tồn môi trƣờng kiềm UO2+ NpO22+ PuO22+ AmO22+ NpO53+ PuO53- Hiệu chuyển dịch V-VI IV-V âm khuynh hƣớng tới phân ly ion actinoit với mức oxi hóa +5 lớn ∆E = E(V-VI) – E(IV-V) Dƣới đƣa giá trị E số actinoit nguyên tố: U ∆E(v) -0,52 Np 0,398 Pu Am -0,2588 0,56 Trên hình 15.3 15.4 thấy cách sơ phân ly Bán kính ion actinoit giống nhƣ lantanoit giảm theo chiều tăng số thứ tự (sự co actinoit) Chúng nhỏ bán kính ion nguyên tố tƣơng tự lantanoit tƣơng ứng Điều đƣợc thấy bảng 15.6 Bảng 15.6 Các bán kính ion actinoit (trong ngoặc giá trị tiên đoán) Ion A03+ (T h ) 3+ (Pa ) Bán kính Å 1,11 (1,08) Ion Th4+ Bán kính Å 0,99 (1,05) Pa4+ 0,96 3+ u3+ Np3+ Pu3+ Am3+ Cm3+ 1,03 10,1 1,00 0,99 0,98 u4+ Np4+ Pu4+ Am4+ - 0,93 0,92 0,90 0,89 - Khi giảm bán kính ion dãy actinoit mức độ thủy phân khả tạo phức tăng theo chiều tăng số thứ tự Đối với nguyên tố khả tạo phức giảm dây Me4+ > Me22+ > Me3+ > Me0+ Khuynh hƣớng thủy phân tạo phức tƣơng đối cao ion kích thƣớc lớn MeO22+ Me2+ liên quan tới điện tích lớn kim loại Về khả liên kết ion nguyên tố actinoit (ngoại lệ không nhiều) anion phân bố dãy COI2- O2O24 SO42- F- > NO3- > Cl- > CCl4 Khi amion điện tích -2 bị liên kết phức bền Do giống giá trị bán kính ion dạng ion nhƣ đa số trƣờng hợp tạo thành hợp chất đồng hình Hình 15.3 Phản ứng phân ly ion actinoit +4 axit 1M 250C (đƣờng đứt biểu thị oxi hóa cho bền), a-thành phần đầu, b-thành phần cuối Hình 15.4 Phản ứng phân ly ion actinoit mức oxi hóa +5 (MeO2+) axit 1M 250C (đƣờng nét đứt ký hiệu trạng thái mức oxi hóa cho bền), a-thành phần đầu, b-thành phần cuối Thứ tự rửa giải ion actinoit khỏi cột sắc ký catinoit nguyên tố tạo phức, nhƣ lantanoit có quy luật nghiêm ngặt Ban đầu nguyên tố actinoit nặng tạo phức bền bị rửa giải, sau tới nguyên tố nhẹ Khi không tách đƣợc hoàn toàn khỏi lantanoit Trên hình 15.5 đƣờng cong rửa giải actinoit lantanoit khỏi catinoit αocxyizobutirat amoni Thứ tự rửa giải actinoit chất rửa giải khác từ loại nhựa catinoit anionit khác đƣợc đƣa hình 15.6 Hình 15.5 Các đƣờng cong rửa giải ion lantanoit +3 (các đƣờng cong trên) đồng đẳng actinoit chúng tƣơng ứng (các đƣờng cong dƣới) khỏi nhựa trao đổi cation dung dịch amoni α – ocxyizobutirat Vị trí biểu diễn đƣờng cong rửa giải nguyên tố với số thứ tự 102 103 đƣợc ký hiệu đƣờng đứt (dƣới) Những ion actinoit có dãi hấp thụ hẹp vùng phổ nhìn thấy tử ngoại hồng ngoại Cƣờng độ dãi phổ hấp thụ ion actinoit lớn gấp 10 lần ion lantanoit tƣơng tự có phổ giống với phổ ion actinoit Phổ huỳnh quang đƣợc nhìn thấy vài ion actinoit lantanoit Phổ đơn giản nhát ion có điện tử 5f phức tạp tăng số điện tử 5f Phổ hấp thụ Cm3+ Gd3+ bị giới hạn vùng tử ngoại cấu trúc f7 có rạng thái kích thích thấp nhất, cao trạng thái khoảng 4ev Các ion cấu trúc có phổ giống Khi chiết actinoit tạo phức với tác nhân khác mà chủ yếu với tác nhân hữu đóng vai trò quan trọng Khi thứ tự tách chiết hoàn toàn phụ thuộc vào số phân bố hệ, hệ số phân bố phụ thuộc vào độ bền phức điều kiện tách độ axit dung dịch Thứ tự tách độ lớn hệ số phân bố thay đổi theo quy luật dãy actinoit (hình 15.7), tính chất lý hóa học nguyên tố hàm cấu hình điện tử nguyên tử chúng thay đổi tuần hoàn ảnh hƣởng khác số điện tử lớp bên lên thay đổi tính chất nguyên tố thay đổi số điện tử lớp Do đó, có ảnh hƣởng thay đổi số điện tử lớp 4f lantanoit lớp 5f actanoit nhƣng nhóm nguyên tố có tính chất chung Hình 15.6 Thứ tự rửa giải nguyên tố từ amerisi đến fecmi dạng cột trao đổi ion khác 1-đaueks-50,dung dịch HCl 20%; 2-đaueks-1, SCN- 1M; 3-đaueks-50, axit lactic; 4-đaueks-50, sitrat; 5-đaueks-1, dung dịch HCl bão hòa Hình 15.7 Các hệ số phân bố lantanoit actinoit mức oxi hóa +3 chiết TBP từ HNO3 15,6M Nhóm actinoit giống nhóm lantanoit không rõ ràng Xuất phát từ cấu hình điện tử nguyên tử lantanoit ứng với đồng đẳng điện tử actinoit Sự tƣơng ứng nghiêm ngặt tất nhiên Frazeodin protactini, necđin uran, Samari plutoni, eoropi amesiri đồng đẳng hóa học hoàn toàn Tất nhiên lớp 5f không ổn định lớp 4f actinoit tạo thành hợp chất với mức oxi hóa cao lantanoit Khi xác định vị trí bảng hệ thống tuần hoàn phải xét tới cấu trúc chung nó, cấu hình lớp điện tử nguyên tử tƣơng tự hóa học nguyên tố hợp chất chúng Do gây số khó khăn cao phân bố actinoit bảng hệ thống tuần hoàn Chẳng hạn, sau phát kurtrativi thiết lập tính tƣơng tự hóa học với hafni có xếp thori, protactini uran vào nhóm IV, V, VI thay đổi cách đáng kể bảng hệ thống tuần hoàn Grigorovich đề nghị thay đổi Nếu vị actinoit lantanoit nhóm bảng hệ thống tuần hoàn đƣợc xác định theo tổng điện tử f, d s cấu hình điện tử siêu bền (đối với lớp f điện tử) ta nhận đƣợc xếp nhóm đƣa bảng 15.7 Bảng 15.7 Sự phân bố lantanoit actinoit nhóm bảng hệ thống tuần hoàn ứng với cấu hình điện tử chúng II Ba 6s2 III La 5d1 6s2 IV Ce 4f2 6s2 V Pr 4f 6s2 VI Nd 4f4 6s2 Eu 4f7 6s2 Yb 4f14 6s2 Ra 7s2 Gd 4f7 5d1 6s2 Lu 14 4f 5d1 6s2 Ac 6d1 7s2 Tb 4f8 5d1 6s2 Dy 4f 6s2 Ho 4f 6s2 Th 6d2 7s2 Am 5f7 7s2 -102 5f14 7s2 Cm 5f7 6d1 7s2 Lr 14 5f 6d2 7s2 Pa 5f 6d1 7s2 Cf 10 5f 7s2 U 5f 6d1 7s2 Es 11 5f 7s2 Bk 5f8 6d1 7s2 Ku 10 11 VII Pm 4f5 6s2 Er 4f12 6s2 VIII Sm 4f6 6s2 Np 5f4 6d1 7s2 Fm 5f12 7s2 Pu 5f6 7s2 Tu 4f13 6s2 Nd 5f13 7s2 Sự phân bố nguyên tố phù hợp tốt với cấu hình điện tử chúng cho phép xem thori, protactini uran nhƣ nguyên tố giống với nguyên tố tƣơng ứng nhóm IV,V VI Nhƣng phân bố actinoittreen theo nhóm lại không mô tả đầy đủ, chẳng hạn tính chất amerisi plutoni, đặc tính chung họ actinoit lantanoit Bảng hệ thống tuần hoàn phân bố nhƣ nhóm II-VII chu kỳ chứa phân nhóm a, b c (bảng 15.8) Cách xếp thứ hai nhóm actinoit bảng hệ thống tuần hoàn dƣới lantenoit tƣơng ứng đƣa hai họ vào nhóm III bảng tách thành hai họ riêng biệt, có nhƣợc điểm tách thori, uran protactini khỏi nhóm IV, V, VI Do gần lƣợng liên kết điện tử lớp 5f 6d mà nguyên tố có tính nhị nguyên – tính chất nguyên tố d nhƣ bafni, tantan vonfram tính chất nguyên tố j nhƣ lantanoit Điều gây cản trở cho việc xếp atinoit vào bảng hệ thống tuần hoàn Có thể dừng lại phƣơng án phân bố thứ hai tính nhị nguyên thori, uran protactini (xem bảng 15.9) sử dụng bảng hệ thống tuần hoàn với việc xếp lantanoit actinoit nhóm II-VIII phân nhóm c nhƣ làm cho bảng 15.8, điều phù hợp với đƣa nhóm c chu kỳ c V b a c VI VII b a c b (ở có bảng) a c VIII b a Bảng 15.8 bảng hệ thống tuần hoàn Menđeleep (ở có bảng) Bảng 15.9 bảng hệ thống tuần hoàn nguyên tố Menđeleep CHƢƠNG XVI: HÓA HỌC NHIÊN LIỆU HẠT NHÂN §1 Những vấn đề Nhiên liệu hạt nhân đồng vị nguyên tố nặng có khả phân hạch Hiện biết đƣợc ba đồng vị nhƣ vậy: đồng vị uran tự nhiên 235 U hai đồng vị đƣợc điều chế nhân tạo 239Pu 233U đƣợc điều chế tác dụng flo nguyên tố Flo hóa UF4 tiến hành muối florua, chẳng hạn AgF2: UF4 + 2AgF2 → UF6 + 2AgF 2AgF + F2 → 2AgF2 Flo hóa uran(VI) flo đƣợc thực sau chuyển muối uran thành UO3 hay U3O8: UO3 + 6F2 → 2UF6 + 3O2 U3O8 + 9F2 → 3UF6 + 4O2 Phƣơng pháp flo hóa trực tiếp uran kim loại nhờ ClF3, BrF3 hay BrF5 đƣợc nghiên cứu phản ứng xảy theo sơ đồ: U + 2BrF3 → UF6 + Br2 Br2 + 3F2 → 2BrF3 Phƣơng pháp thuận lợi sản xuất oxy hóa uran tetraflorua oxy với việc tái sinh uran từ ocyflorua cách khử hydro: 2UF4 + O2 → F4 + UO2F2 UO2F2 + H2 → UO2 + 2HF UO2 + 4HF → UF4 2H2O Trong phƣơng pháp ngƣời ta tránh dùng flo Phá quặng thôri Ngƣời ta làm giàu moonaxit cách tách điện từ Phá tinh quặng moonaxit phƣơng pháp axit hay kiềm Khi phá axit xử lí tinh quặng axit H2SO4 đặc nhiệt độ 2000C Th3(PO4)4 + 6H2SO4 → 3Th(SO4)2 + 4H3PO4 ThSiO4 + 2H2SO4 → Th(SO4)2 + SiO2 + 2H2O 2LnPO4 + 3H2SO4 → Ln2(SO4)2 + H3PO4 ( Ln laf lantanoit) Hòa sản phẫm sunfat hóa vào nƣớc Khi pha phƣơng pháp kiềm tiến hành nấu chảy monoxit với natri hydroxit (300-4000C), natri cacbonat ( 300-9000C) hay vôi (10000C) nhiệt độ cao Hòa tách hỗn hợp xoda chứa ion F- Có thể xử lí dung dịch NaOH đặc nhiệt độ cao, xảy phản ứng sau: Th3(PO4)4 + 12NaOH → 3Th(OH)4 + 4NH3PO4 LnPO4 + 3NaOH → Ln(OH)3 + Na3PO4 Sử lý sản phẫm việc pha nƣớc để tách hợp chất phootpho Ngoài phƣơng pháp mô tả phƣơng pháp clo hóa monoxit, khử phôtphat lò hồ quang điện than cốc trộn lẫn với vôi fenspat, nấu chảy với florosilicat đƣợc vạch Tách Thôri Sau phá quặng nhiệm vụ tách Thoorri khỏi nguyên tố đất Để đạt đƣợc điều ngƣời ta sử dụng sử dụng độ tan khác hydroxit vài muối Thoorri nguyên tố đát hiếm, phƣơng pháp chiết trao đổi ion Khi trung hòa dung dịch axit chứa Thôri lantanoit Thoorri bị kết tuarhoanf toàn khoảng pH từ 3,5 đến 5,5, lantanoit bị kết tủa khoảng pH từ 6,2 đến 8,2 Hòa tan hỗn hợp hydroxit axit xảy liên tục đạt đƣợc giá trị pH nhƣ dung dịch Nhận đƣợc phƣơng án tƣơng tự kết tủa phôtphat thoorri cac nguyên tố đát hay hòa tan chúng vào axit Kết tủa thori phôtphat từ dung dịch sunfat đạt pH gần một, phootphat nguyên tố đát đƣợc kết tủa khoảng pH từ 2,3 đến 4,5 Phƣơng pháp trung hòa axit sau pha quặng axit hay hòa tan kết tủa axit sau pha quặng kiềm cho phép thu đƣợc tinh quặng thoorri chứa lƣợng nguyên tố đát hiếm, uran, sắt, titan, silic, phootpho clo, thu đƣợc tinh quặng nguyên tố đát Hòa tan tinh quặng vào axit, sau tiến hành tách chiết thôri Cô đặc thori thực cách kết tủa thori dƣới dạng sunfat hay ocxalat Xử lí hydoxit thori tạp chất nguyên tố đát hiếm, uran, sắt, phootpho silic đƣợc tách vào kết tủa Xử lý thori sunfat natrihydroxit để làm tiếp khỏi tạp chất, thành nitrat Khi xử lí dung dịch axit hỗn hợp axit sunfuric phootphoric đặc ban đầu lƣợng chủ yếu nguyên tố đất đƣợc kết tủa, sau thori sunfophotphat đƣợc tách khỏi dung dịch đƣợc sấy, cô đặc thori nhờ axit ocxalic đƣợc thực cách hòa tan hydroxit thori nguyên tố đất vào axit cloric với việc kết tủa thori ocxalat it tan tiếp sau axit ocxalic, lại chuyển kết tủa thành hydroxit, mà hòa tan hydroxit vào axit nitric, sau làm thêm chiết TBF Thành phần dung dịch ảnh hƣởng mạnh lên chiết thori, điều thấy rỏ từ số liệu đƣợc đƣa dƣới ảnh hƣởng nồng độ NaNO3 nồng độ HNO3 khác ảnh hƣởng nồng độ Ca(CO3)2 nồng độ HNO3 ¼ mol/lít lên chiết thori dung dịch TBF 19%: Thành phần pha nƣớc mol/l HNO3 1,0 0,1 DTh 3,2 33,0 20,0 Ca(NO3)2( mol/l) DTh 60-200 310-550 1400 4-20 Có thể dùng meetylizo butylxeton, pentaete, oxit mezityl, monoetylphotphat, dietylphotphat β-dixeton làm tác nhân chiết Mono ankyl photphat va diankyl photphat dung môi trơ cho hệ số phân bố uran lớn Chúng tách Th(IV), Zr(IV), Np(IV) Pu(IV) Các hệ số phân bố đạt tớ vài nghìn, độ chọn lọc tách đạt đƣợc bắng cách chon độ axit sung dịch nồng đọ tác nhân chiết: Có thể tách thori khỏi uran nhờ etedietyl chiết uran dung dịch TTA 0,25M benzen pH 1, chiết lƣợng lớn thori, actini nguyên tố đát thực tế không bị chiết ion U(IV), Pu(IV), Np(IV), Zn(IV), Hf(IV) Fe(III) bị chiết với thori nhƣng giải chiết dung dịch axit 1M chúng lại pha hửu Thay cho TTA sử dụng 1-(3,4-diclophenyl,- 4,4,5,6,6,6-hecxa flor hecxaangiol-1,3 mà phức với thori tan tốt nhiều so với phức TTA với thori Để tách thori khỏi nguyên tố đất sử dụng chiết thori oxitmezityl từ dung dịch clorua bảo hòa Al(NO3)3 Tách thori khỏi nguyên tố khác đƣợc thực sắc ký cationit anionit Ion Th4+ bị hấp thụ cationit khác với Th2+ Th3+ đặc biệt khác ion nguyên tố đất rửa khỏi cột cation axit HNO3, HCl nồng độ Để rửa giải cần phải dùng chất tạo phức, ví dụ nhƣ axit ocxalic, sitric, lactic, NaHSO4, F-, CO32- Dễ dàng tách thori khỏi uran, neptuni, plutoni( nhƣng PuIII), Protactoni nguyên tố khác tạo phức bền với axit HCl cách lọc qua amoni, mà thori bị giử lại không tạo với HCl phức bền, cần nhấn mạnh rắng zeconi khác với thori cho anion vháp không bị hấp phụ anionit Phƣơng pháp lợi để tách khỏi nguyên tố đất actinoit mức oxy hóa +3 Thori tạo với axit nitric phức anion, từ dung dịch axit nitric đặc bị hấp phụ anionit tách khỏi nghuyên tố kiềm, kiềm thổ đất hiếm, actini, zeconi uran Tiến hành tách khỏi uran đun nóng cột Thực rữa giải uran HNO34M, thori H2O Điều chế hợp chất thori Thori dioxit, tetraflorua tetraclorua chất quan trọng công nghệ sử dụng làm nhiên liệu hạt nhân để điều chế nhiên liệu hạt nhân, đặc biệt để điều chế thori kim loại Điều chế thori dioxit cách nung nóng oocxalatthori không khí Th(C2O4)2.2H2O + O2 → ThO2 + 4CO2 + 2H2O Điều chế thori tetraflorua cách flo hóa thori dioxit hydro florua 5000C hay kết tủa trực tiếp thori tetraflorua từ dung dịch thori axit HF nung nóng: ThO2 + 4HF → ThF4 +2H2O Th(NO3)4 + 2H2F2 → ThF4.xH2O + 4HNO3 Điều chế muối khac từ hydrat thori tetraflorua cách nun nóng: ThF4.xH2O → ThF4 + xH2O Có thể flo hóa thori dioxit freon-12: ThC2 + 2CCl2F2 → ThF4 + 2COCl2 Điều chế thori tetraclorua cách flo hóa oocxalat clo hay CCl4 có mặt than Các phản ứng xãy theo sơ đồ sau: 4Th(C2O4)2 + Cl2 → 2ThO2 + 2ThCl4 + 12CO2 + 4CO ThO2 + 3Cl2 + 3CO → ThCl4 + ThOCl2 + 3CO2 ThOCl2 + Cl2 + C → ThCl4 + CO Clo hóa thori dioxit trộn với than 8000C có mặt FeCl3 đƣợc thực hỗn hợp nóng chảy NaCl KCl Quá trình xảy theo trình sau: ThO2 + C + 4FeCl3 → ThCl4 + CO2 + 4FeCl2 4FeCl2 + 2Cl2 → 4FeCl3 Quá trình xảy 9000C không cần xúc tác trƣờng hợp cần dùng than hoạt tính FeCl3 nhƣng Để điều chế thori kim loại ngƣời ta sử dụng clorua kép cử thori natri đƣợc điều chế theo sơ đồ sau: ban đầu dùng natri cacbon kết tủa thori ocxycacbonat ThOCO3, hòa tan vào axit HCl 37% sau làm bay dung dịch có mặt amoni clorua để tránh thủy phân Quá trình xảy theo phản ứng: ThOCO3 + 4HCl + 2NH4Cl → (NH4Cl)2.ThCl4.2H2O + CO2 Trộn lẫn muối kép nhận đƣợc với NaCl sau làm nƣớc cách nun nóng đến 2600C khí hydroclorua: (NH4Cl)2.ThCl4.2H2O → (NH4Cl)2.ThCl4 + 2H2O (NH4Cl)2.ThCl4 + NaCl → ThCl4.NaCl + 2NH4Cl § Phân tách đồng vị Để phân tách đồng vị sử dụng loạt phƣơng pháp nhƣ khuếch tán khí, khuếch tán nhiệt, chƣng cất phân đoạn, trao đổi hóa học, ly tâm, điện phân, điện di, phân tách điện từ v.v Từ phƣơng pháp kể có khuếch tán khí phân tách điện từ đƣợc sử dụng để tách đồng vị uran Các phƣơng pháp lại để phân tách đồng vị nhẹ, hydro, litti, bo, nito, oxy v.v Trong đa số phƣơng pháp trình phân tách đƣợc đặc trƣng hệ số phân tách Hêh số phân tách α đại lƣợng cho độ làm giàu hỗn hợp hai cấu tử cấu tử sau lần phân tách Nếu kí hiệu hàm lƣợng tƣơng đối cấu tử thứ hai pha N0 N1, cấu tử thứ hai 1-N0 1N1 phần nguyên tử hệ số phân tách: α= : = (16.1) hàm lƣợng cấu tử thứ nhỏ bỏ qua đại lƣợng N0 N1 1, đó: Sau phân tách lại phần chứa N1của cấu tử thứ nhất, ta thu đƣợc phần thứ hai chứa N2 cua cấu tử thứ : N0 hàm lƣợng ban đầu cấu tử thứ phần lạp lại thao tác ta có : Suy ra: Còn dùng phƣơng trình (16.2) có : Nhƣ độ phân tách hoàn toàn có phụ thuộc lủy thừa vào số bậc trình Hình 16.2a Sơ đồ óng khuếch tán 1- ống xốp 2- ống rộng Hình 16.2b Sơ đồ liên hợp ống khuếch tán a,B- ống; c- bơm Khuếch tán khí: Khuếch tán dựa khác tốc độ khuếch tán phần tử nhẹ nặng qua màng xốp Nếu đƣờng kính lổ nhỏ so với chiều dài bình dao động tự phân tử chất khí, tốc độ khuếch tán tỷ lệ với bậc hai trọng lƣợng phân tử, sau sau màng ngăn giành đồng vị nhẹ lên Hệ số phân tách trƣờng hợp bằng: Trong trình thực đại lƣợng cân mà luôn cao vài lần so với hiệu phân chia Phƣơng pháp khuếch tán khí quan trọng để phân tách đồng vị uran Khuếch tán đồng hơi: khuếch tán đồng kiểu cảu khuếch tán khí Trong trƣờng hợp xảy khuếch tán dồng vị nhẹ với vận tốc khác nhờ đồng chia hai khoảng không gian Trên hình 16.3 biểu diển sơ đồ thiết bị phân tách Hơi thủy ngân từ ống B va ống C, hỗn hợp khí bị tách vào ống A Đồng vị nhẹ tập trung thủy ngân đƣợc đƣa với vào ô phân tách trƣớc đồng vị nặng qua ống B vào ô sau Khuếch tán nhiệt: phƣơng pháp khuếch tán nhiệt dựa sở thay đổi thành phần hỗn hợp khí đo khuếch tán dƣới tác động gradien nhiệt độ Trong phần lạnh bình tập trung đồng vị nặng hơn, phần nóng đồng vị nhẹ Việc phân tách đƣợc thực cột, tâm dây nóng, vỏ lạnh Nếu cột đƣợc đặt thẳng đứng đồng vị nặng dƣới tác động khuếch tán nhiệt tụ lại vỏ lạnh chuyển xuống dƣới nhờ dòng đối lƣu, đồng vị nhẹ tụ dây nóng đƣợc chuyển lên cao Nhƣ chia đồng vị pha khí pha lỏng Hiệu ứng phân tách đƣợc đặc trƣng số khuếch tán nhiệt Kn, hăng f số ohuj thuộc vào hệ số khuếch tán nhiệt DN hệ số khuếch tán khí D: Kn = N0 _ phần mol lƣợng phân tử Hằng số khuếch tán nhiệt phụ thuộc vào quan hệ khối lƣợng đồng vị tách Kn = K’ Với K’- hệ số tỷ lệ, phụ thuộc vào trƣờng lực phân tử M1, M2 – khối lƣợng phân tủ nặng nhẹ Hệ số tách α liên hệ cới KT phƣơng trình lnα = Kn( ) T1, T2 – nhiệt độ dây thành cột lnα = K hay ln( ) suy hàm số tỷ lƣợng phần tử đồng vị, nhiệt độ dây nóng thành lạnh hàm số trƣờng lực phân tử Chƣng cất phân đoạn: chƣng cất phân đoạn dựa sở khác biệt áp suất hợp chất chƣa đồng vị khác Hơi chứa hàm lƣợng cấu tử nhẹ dễ bay cao, chất lỏng giàu đồng vị nặng cột chƣng cất từ dƣới lên gặp chất lỏng ngƣng tụ bay cao giàu đồng vị nhẹ Áp suất cục thành phần phân tử lỏng phần tử đồng vị chứa hỗn hợp lỏng N (1-N) bằng: P1 = P1,0N P2 = P2,0(1-N) Trong P1,0, P2,0 – áp suất đồng vị khiết Tỷ lệ áp suất riêng phaanfcuar phân tử đồng vijbawngf tỷ lệ phần mol N0 (1-N0) hơi, vậy: = = v Kết hợp phƣơng trình (16.1) ta nhận đƣợc: α= P2,0 > P1,0 α > lúc củng xác xac định đƣợc giá trị P1,0, P2,0 để xác định α ngƣời ta dùng công thức Reley Ta có hỗn hợp lỏng thể tích V chƣa N0 cấu tử hay hơi, sau bay thể tích hỗn hợp giãm xuống V1, cấu tử nặng giãm xuống N1 Khi làm bay tiếp thể tích nhỏ vô hạn dv1 có chứa cấu tử nặng N0 sẻ có N0dv1cấu tử nặng bị dẩy khỏi chất lỏng Đại lƣợng phần dƣ cấu tử nặng hỗn hợp lấy d(N1,v1) d(N1,v1) = N1dv1 + v1dN1 = N0dv1 (16.8) t hay N0 từ phƣơng trình (16.2) N1/α ta có: N1dv1 + v1dN1 = Hay dv1 (16.9) = (16.10) Tích phân biểu thức ta có: lnN1 = - lnv1 + const (16.11) với điều kiện đầu N1 = N0 v1 = v0, suy ra: N1 = N0 ( ) Thay vào phƣơng trình 16.8 giá trị xác N0 từ (16.1) sau tích phân ta đƣợc công thức Reley )( ) = (α-1)/α (16.13) Từ công thức tìm đƣợc hệ số tách α, xác định đại lƣợng N1 làm bay phần chất lỏng thể tích v0-v1 Nếu xảy bay hỗn hợp lỏng phân tử đồng vị từ thiết bị chƣng cất hỗn hợp nguyên thành phần ban đầu đƣợc đƣa vào thiết bị liên tục, cho lƣợng hỗn hợp không đổi ( chƣng cất với mức không đổi) giống nhƣ ( 16.8) (16.9) ta nhận đƣợc d(N1V0) = V0dN1 + N0dV1 = dV1 (16.14) thêm hỗn hơp vào lƣợng V1 ta có : ln =α (16.15) làm giàu tới hạn đạt đƣợc phƣơng pháp α N1/N0 = α thu đƣợc v0 = α, nghĩa thành phần chất lỏng vào sẻ nhƣ Trên nguyên lí chƣng cất với mức không đổi dùng cột phân đoạn Sơ đồ hai nấc cột đƣợc biểu diễn hình 16.4 sơ đồ cột để nhận phân đoạn nặng nhẹ hình 16.5 16.6 Trong cột, chuyển động gặp chất lỏng ngƣng kết, chế độ làm việc dừng cột đƣợc thiết lập sau khoảng thời gian định, thành phần chất lỏng nấc tầng đƣợc xác định xãy làm giàu α lần từ nấc đến nấc khác Nếu thay giá trị thục Np giá trị lí thuyết α vào công thức (16.5) tính đƣợc số nấc P sẻ đƣợc đƣa vào nấc đầu tiên- phận đốt nóng, cho ban đầu chƣa N phần mol thành phần nặng Số lƣợng bậc ( nấc ) sẻ nhỏ thực tế không kịp thiết lập trạng thái cân nhiệt động mà từ xuất phát đƣa công thức (16.1) Những bậc đƣợc gọi đĩa lí thuyết Thay cho thiết bị cột gồm bậc riêng, phủ liên tục vật liệu, xảy ngƣng kết số đĩa lí thuyết chiều dài cột, tƣơng ứng với đĩa lí thuyết Cò thể tính củng phƣơng pháp từ phƣơng trình (16.5) (16.6) Hình 16.4: sơ đồ hai bậc cột, làm việc theo nguyên lí chƣng cất với mức không đổi Hình 16.5: sơ đồ cột phân đoạn để nhận đƣợc cột phân đoạn nhẹ Hình 16.6: sơ đồ phân đoạn để nhận đƣợc phân đoạn nhẹ Trao đổi hóa hoc: phƣơng pháp dựa sở trao đổi đồng vị hai hợp chất pha khác Phƣơng pháp thực đa số trƣờng hợp cột ngƣợc dòng, chất lỏng tinh khiết chảy ngƣợc dòng gặp dòng khí, ví dụ gặp dòng amoniac chảy vào dung dịch hay dung dịch muois amoni Khi đồng vị nhẹ nito 14N tập trung pha khí, đồng vị nặng 15N pha lỏng Trong trƣờng hợp đặc biệt việc phân chia đƣợc thực theo nguyên lislamf việc cột khuếch tán nhiệt thí dujnhuw trao đổi đồng vị nito NO NO2 Khi dòng NO2 chảy vào đƣợc đua xuống dƣới theo thành lạnh rơi vào dòng lên dây nóng, xảy phân ly phần trao đổi đồng vị, NO2 ngƣng kết 15N Khi chuyển động lên NO2 đƣợc làm giàu 15N di chuyển cách khuếch tán nhiệt phía thành lành rơi vào dòng xuống NO thành lạnh lần tái hợp với oxy biến thành NO2 Phƣơng pháp li tâm: phƣơng pháp dựa khác lực hấp dẫn máy li tâm quay, tác động lên phân tử có khối lƣợng khác Hỗn hợp cần phân chia đƣợc đƣa vào trung tâm roto máy li tâm Sản phẫm làm giàu đƣợc tách khỏi máy li tâm Hệ số phân tách k= 16.16 ω_ vận tốc li tâm ∆M_ hiệu khối lƣợng phân tử đƣợc phân chia Điện phân: phƣơng pháp dựa khác vận tốc phân tách điện phân phân tử đồng vị áp dụng để điều chế đồng vị nặng, hệ số phân tách biến thiên khoảng từ đến 10 phụ thuộc vào điều kiện phân tách Để phân tách đồng vị khác phƣơng pháp dùng gia trị α không đủ lớn Hình 16.7: sơ đò hệ thống thiết bị điều ché nƣớc nặng phƣơng pháp điện phân Khi điện phân nƣớc , nhẹ đƣợc tách dễ nhơ mà phần lại đƣợc làm giàu ddowteerri Qúa trình thực giống nhƣ chƣng cất với mức khoong đổi liên tục cho nƣớc vào bình điện phân, phần cô đặc (tinh quặng) đƣợc chuyển sang bình điện phân sau , sản phẩn thách đƣợc đốt cháy rơi vào bình điện phân trƣớc hình (16.7) Hệ số phân tách bằng: Sự di động ion phƣơng pháp dơ dựa khác độ linh động ion điện phân Qúa trìn thực dòng ngƣợc ion chuyển động phía điện cực \ Vận tốc dòng ngƣợc chất điện phân vận tốc chuyển động loại ion Ion linh động tập trung phần catot (anot) Phần dƣ chất điện phân dựa vào đƣợc đẩy từ thùng điện phân điện cực đối điện Để loại bỏ tƣợng khuếch tán ngƣời ta cho vài phần thùng điện phân khối lƣợng trơ giống nhƣ cột phân đoạn Hấp thu trao đổi ion Sự phân bố phân tử đồng vị chất hấp thu khí hay chất hòa tan không Sự lặp lại trình hấp thụ giải hấp dẫn đến phân chia đồng vị Trên thực tế phân chia thực tốt nhờ phƣơng pháp sắc khí hấp thụ (khí lỏng) phƣơng pháp sắc khí trao đổi ion Ngƣời ta cho vào cột sắc khí loại chất hấp thụ (than hoạt tính) hay chất trao đổi ion (nhựa, zeolit, v v…) Khí di chuyển phần tử đồng vị ion đồng vị sẻ xảy phân chia cột Phân tách quang hóa Phƣơng pháp dựa khác tác động ánh sáng có tần số định đến phân tử chứa đồng vị khác nguyên tố ví dụ nhƣ Nếu từ phổ đèn thủy ngân tách đƣờng với bƣớc sóng 25 37 OA tƣơng ứng mức kích thích đồng vị thủy ngân 202Hg hƣớng vào hỗn hợp tự nhiên đồng vị thủy ngân, xảy hiên tƣợng kích thích nguyên tử 202Hg , kết có nên nguyên tử có khả với phản ứng quang hóa ví dụ oxy hóa Phƣơng pháp điện từ Phƣơng pháp điện từ dựa khác quỷ đạo bay ion hay đồng vị phân tách trƣờng điện tử Gía trị lệch chùm … Phụ thuộc vào vận tốc, điện tích chúng điều kiện ổn định nhƣ phụ thuộc vào khối lƣợng ion Quá trình khuôn khổ nhổ nhỏ đƣợc thực máy quang phổ khởi, đói với mục đích sản xuất dùm caliu tron (máy phân li từ tính ) có ion chuyển động trƣờng điện từ đồng đại lƣợng phân kì chùm tỷ lệ hiệu bậc hai khối lƣợng đồng vị điều chế uản kim loại va thổi kim loại Điều chế uran Uran kim loại dùng tông lò phản ƣng hạt nhân cần có độ tinh khiết loại dạng bột điều chế cách khử oxy uranbawngf canxi hay manhe, halogenua uran (uci3, uci4, uF4) kim loại hoạt động (li, na, ba, mg) điệ phân muối nóng chảy thực điện phân kuf5 hổn hợp nóng chảy muối: 20% nogt va 80% oact phƣơng pháp điều chế tiến hành uF4 băng magie có độ tinh khiết cao Khi điều chế đƣợc uản cục tạo thành mgie glorua có nhiệt độ nóng chay 12630C, có nhiệt độ nóng chảy thấp nhiệt độ nóng chảy uran hóa rắn sau hóa rắn uran florua uran hay dùng halogen khác không hút nƣớc để khử dioxy turan sử dụng CaH2 Trên hình 16.8 trình bày sơ đồ sản xuất uran kim Điều chế thori Thori kim loại lần đƣợc berxelinh điều chế cách khử tetra clorua kali Loại nhận đƣợc lúc đầu không tinh khiết nhiệt nóng chảy cao hoạt động hóa học nhiệt độ cao Thori có độ tinh khiết cao đƣợc điều chế cách khử dioxyt, tetraflorua hay la tetraclorua thori canxi, tetraclorua magie hay hỗn hống natri ca điện phân tetraflorua chất chảy KCl – NaCl hay la điện phân muối kép NaCl.ThCl4 Kim loại đƣợc điều chế dƣới dạng bột Chuyển bột thành kim loại dạng hạt ( cục bộ) thực liên kết sau đốt nóng nhiệt độ 30000C dƣới áp suất 3,5 t/cm3 khí argon Thori độ tinh khiết cao có thê điều chế cách tách tetraiodua thori dây vonfram nung nóng Khi sẻ tạo thành bột dẫn lữa, bột dƣới áp suất 1,5 t/cm3 nhiệt độ 14500C ép thành kim loai hạt §5 Sử lý nhiên liệu hạt nhân dùng Nhiên liệu hạt nhân sử dụng chƣa nguyên tố phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu hạt nhân ban đầu không bị biến đổi hạt nhân nguyên tử đồng vị uran hay thori, đƣợc tạo thành từ đống vị phetoni, nepty amorixi curi hay uran protactini, sản phẫm phân chia 285U, 253U hay 239Pu Sự hòa tan nhiên liệu Nhiệm vụ xử lý hòa tan nhiên liệu Nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân đồng trƣờng hợp ngoại lệ Dạng nhiên liệu hạt nhân thông dụng uran kim loại đả làm giàu Các khối uran bên đƣợc phủ vỏ bảo vệ làm từ nhôm, Zieconi thép không rỉ Sau giủ TNL ( nhiên liệu) khoảng 60-100 ngày ( làm lạnh) Thời gian dẫn đến phân hủy tất sản phẫm sống ngắn đƣợc tách ra, biến chuyển hoàn toàn 295U thành 239Pu chuyển phần 233Pa thành 233U, ngƣời ta tiến hành hòa tan lớp vỏ bảo vệ Võ nhôm đƣợ hòa tan natrihydroxit axit nitoric, vỏ Zeconi hòa tan axit fluoric hay la NH4F, conf vor thép không rỉ - axit sunfuric Sau thực hòa tan TNL TNL chứa uran đƣợc hòa tan 355% Quá trình xảy theo phƣơng trình: U + 4,5HNO3 → UO2(NO3)2+1,57NO+0,84NO2+0,0005N2O + 0,0445N2 +2,25H2O Sự hòa tan tôt có mặt oxy Trong trƣờng hợp trình xảy theo phƣơng trình: U + 2HNO3 + 3/2 O2 → UO2(NO3)2 + H2O Háo phí axit giãm xuống chất phóng xạ xenon, krpton iot không bị pha loãng nito oxyt nito Sự hòa tan thori thực HNO3 1,2M 105-1150C có mặt axit flohydric để tăng tốc cho trình [...]... khí một trong các loại chất hấp thụ (than hoạt tính) hay các chất trao đổi ion (nhựa, zeolit, v v…) Khí di chuyển các phần tử đồng vị hoặc các ion của các đồng vị sẻ xảy ra sự phân chia trong cột Phân tách quang hóa Phƣơng pháp cơ bản dựa trên sự khác nhau về tác động của ánh sáng có tần số nhất định đến các phân tử chứa các đồng vị khác nhau của cùng một nguyên tố ví dụ nhƣ Nếu từ phổ của đèn thủy... (16.7) Hệ số phân tách bằng: Sự di động các ion phƣơng pháp dơ bản dựa trên sự khác nhau về độ linh động của các ion khi điện phân Qúa trìn thực hiện trong dòng ngƣợc của các ion chuyển động về phía các điện cực \ Vận tốc dòng ngƣợc của chất điện phân bằng vận tốc chuyển động của một trong các loại ion Ion linh động hơn tập trung ở phần catot (anot) Phần dƣ của chất điện phân dựa vào đƣợc đẩy ra từ thùng... M2 – khối lƣợng các phân tủ nặng và nhẹ Hệ số tách α liên hệ cới KT bằng phƣơng trình lnα = Kn( ) T1, T2 – nhiệt độ của dây và thành cột lnα = K hay ln( ) và suy ra là hàm số tỷ lƣợng các phần tử đồng vị, nhiệt độ của dây nóng và thành lạnh là hàm số của các trƣờng lực các phân tử Chƣng cất phân đoạn: chƣng cất phân đoạn dựa trên cơ sở sự khác biệt về áp suất hơi của các hợp chất chƣa các đồng vị khác... chứa hàm lƣợng các cấu tử nhẹ dễ bay hơi cao, còn chất lỏng giàu các đồng vị nặng trong cột chƣng cất hơi đi từ dƣới lên trên gặp chất lỏng ngƣng tụ và càng bay cao thì càng giàu các đồng vị nhẹ Áp suất cục bộ của hơi các thành phần trên phân tử lỏng của các phần tử đồng vị khi chứa trong hỗn hợp lỏng N và (1-N) sẽ bằng: P1 = P1,0N và P2 = P2,0(1-N) Trong đó P1,0, P2,0 – áp suất hơi của các đồng vị thanh... hủy quặng chứa các oxit thori, titan, tantan, niobi và các nguyên tố đất hiếm Nếu trong nguyên liệu mà uran ở mức oxi hóa +4 thì ngƣời ta xử lý bằng axit có mặt của các chất oxi hóa (pirrolindit, natri hypo clorat, axit HNO3, Pe(III), VO2+.v.v.) Để phân hủy các chất hữu cơ, oxi hóa các sunfua, phân hủy các cabonat, tách asen và ngƣời ta nung sơ bộ quặng Tiến hành nung trong muối, mà các oxit uran cùng... kim loại Điều chế uran Uran kim loại dùng tông các lò phản ƣng hạt nhân cần có độ tinh khiết loại dạng bột có thể điều chế bằng cách khử các oxy của uranbawngf canxi hay manhe, các halogenua của uran (uci3, uci4, uF4) bằng các kim loại hoạt động (li, na, ba, mg) và bằng điệ phân các muối nóng chảy có thể thực hiện điện phân kuf5 trong hổn hợp nóng chảy của các muối: 20% nogt va 80% oact phƣơng pháp hiện... Hình 16.2b Sơ đồ liên hợp các ống khuếch tán a,B- các ống; c- bơm Khuếch tán khí: Khuếch tán khi dựa sự khác nhau của tốc độ khuếch tán các phần tử nhẹ và nặng qua màng xốp Nếu các đƣờng kính lổ nhỏ hơn so với chiều dài trong bình dao động tự do của phân tử trong chất khí, thì tốc độ khuếch tán tỷ lệ với căn bậc hai các trọng lƣợng phân tử, và sau đó sau màng ngăn sẽ giành các đồng vị nhẹ lên Hệ số... OA tƣơng ứng một trong các mức kích thích đồng vị thủy ngân 202Hg và hƣớng nó vào hơi của hỗn hợp tự nhiên các đồng vị thủy ngân, thì xảy ra hiên tƣợng kích thích chỉ của các nguyên tử 202Hg , kết quả là chỉ có nên nguyên tử này có khả năng với các phản ứng quang hóa ví dụ oxy hóa Phƣơng pháp điện từ Phƣơng pháp điện từ cơ bản dựa trên sự khác nhau về quỷ đạo bay của các ion hay các đồng vị phân tách... đó ngƣời ta sử dụng sử dụng độ tan khác nhau của các hydroxit và một vài muối của Thoorri và các nguyên tố đát hiếm, phƣơng pháp chiết và trao đổi ion Khi trung hòa các dung dịch axit chứa Thôri và các lantanoit thì các Thoorri bị kết tuarhoanf toàn trong khoảng pH từ 3,5 đến 5,5, còn các lantanoit bị kết tủa trong khoảng pH từ 6,2 đến 8,2 Hòa tan hỗn hợp các hydroxit bằng axit cũng xảy ra liên tục... nhẹ Trao đổi hóa hoc: phƣơng pháp này dựa trên cơ sở trao đổi ở các đồng vị trong hai hợp chất ở các pha khác nhau Phƣơng pháp thực hiện trong đa số các trƣờng hợp cột ngƣợc dòng, trong đó chất lỏng tinh khiết hoặc chảy ngƣợc dòng gặp dòng khí, ví dụ gặp dòng amoniac chảy vào dung dịch của nó hay dung dịch của muois amoni Khi đó đồng vị nhẹ của nito 14N tập trung trong pha khí, còn đồng vị nặng 15N trong