СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ БРОМИДА СВИНЦА И ДВУБРОМИСТОГО ДИМЕТИЛСВИНЦА С ДИТИЗОНОМ

И.И. Жерин, Н.Б. Егоров, О.С. Андриенко, Д.В. Индык

Томский политехнический университет

E-mail: stoya@mail.ru

В последнее время определенное внимание уделяется развитию малой атомной энергетики, базирующейся на ядерных реакторах с мощностью до 300 МВт [1]. МАГАТЭ в свою очередь разрабатывает программу развития малой атомной энергетики для развивающихся стран, согласно которой потребность в малых ЯЭУ составит 70-80 единиц в ближайшее десятилетие, а после 2015 года ежегодная потребность в них составит до 10-50 штук. [2]

В современных разработках перспективных ЯЭУ предпочтение отдается реакторам на быстрых нейтронах (РБН) с тяжелым жидкометаллическим свинцово-висмутовым теплоносителем. Внутренняя самозащищенность, отсутствие эффектов отравления, компенсация выгорания уранового топлива наработкой плутониевого топлива и другие положительные качества РБН позволяют в перспективе удлинить рабочую кампанию реактора до 10-12 лет, а срок службы РБН - до 30-60 лет [3]. Учитывая количество теплоносителя в рассматриваемых РБН (20-200 тонн ) и масштабы внедрения малых АЭС в будущем, могут возникнуть проблемы с обращением с отработавшим теплоносителем после снятия РБН с эксплуатации и при проведении ремонтных и аварийных работ. Поэтому желательно иметь теплоноситель с малой активируемостью и низким содержанием долгоживущих радионуклидов - продуктов ядерных реакций. В работе [3], в качестве такого малоактивируемого теплоносителя предложено использовать свинец, обогащенный изотопом РЬ-206. Его содержание в природной смеси изотопов свинца составляет 24%, а требуемое обогащение изотопа не превышает 95-98%.

В качестве рабочего вещества в центрифугах используются пары тетраметилсвинца - РЬ(СН₃)₄. [4] В работе [5] приведена методика для перевода изотопнообогащенного тетраметилсвинца в свинец металлический с малыми потерями по целевому компоненту с сохранением относительно высокой химической чистоты металлического свинца. Основным этапом данной методики является бромирование тетраметилсвинца в четыреххлористом углероде. Для определения продуктов данной реакции необходимо разработать методику качественного определения продуктов бромирования тетраметилсвинца. В работе [5] в результате термодинамических расчетов было определено, что продуктами бромирования тетраметилсвинца являются Pb(CH₃)₃Br, Pb(CH₃)₂Br₂ и PbBr₂.

Целью данной работы является разработка методики качественного определения продуктов бромирования тетраметилсвинца.

Материалы и реактивы

В работе использовали Дитизон «ч.д.а.», цитрат аммония квалификации «х.ч.», сульфит натрия квалификации «ч.д.а.», триметилбромид свинца 97% предоставленный фирмой Sigma-Aldrich CAS# 6148-48-7, Pb(CH₃)₂Br_2, PbBr₂ синтезированный ранее , Бром квалификации «х.ч.», HBr квалификации «ч.д.а.», тетраметилсвинец, предоставленный ОАО «Сибирский химический комбинат», CCl₄ квалификации «ч.д.а.», аммиак водный квалификации «ч.д.а.». Буферный раствор №1 (pH = 10) готовили по методике [6]. Буферный раствор №2 (pH = 10) готовили путем смешивания 20 гр цитрата аммония, 48 гр сульфита натрия, 320 мл дистиллированной воды, после чего доводило до метки в 2-х литровой мерной колбе водным аммиаком [7].Для фотометрического определения применялся спектрофотометр марки Thermal visio «Evolution 600». Взвешивание производилось на аналитических весах марки CHAUS Plus AP 250D при н.у.

Подготовка проб для анализа

Для приготовления исходного раствора навеску, содержащую один из продуктов бромирования тетраметилсвинца (Pb(CH₃)₃Br, Pb(CH₃)₂Br₂ или PbBr₂), помещали в литровую мерную колбу, добавляли 5 мл 33% водного раствора цитрата аммония, 50 мл буферного раствора №1 и перемешивали в течении 10 минут до полного растворения. После чего раствор доводили дисцилированной водой до метки перемешивая.

Для проведения анализа в стакан объемом 50 мл отбиралась аликвотная часть исходного раствора с содержанием свинца в интервале от 10 до 100 мкг, добавляли 15 мл буферного раствора №2, 15 мл раствора дитизона. После чего в течении 45 минут вели экстракцию. Органическую фракцию собирали в 25 мл мерной колбе при помощи делительной воронки и доводили до метки четыреххлористым углеродом. Спектрофотометричекое определение проводили в кварцевой кювете толщиной 0.997 см. Кривая снималась относительно холостой пробы – четыреххлористого углерода. Определение производили в интрвале 350 – 600 нм, в интервале интенсивности от 0 до 6.

Результаты и обсуждение

На приведенных ниже рисунках представлены кривые поглощения продуктов бромирования тетраметилсвинца.

Рисунок 1. Спектр светопоглощения PbBr₂

Рисунок 2. Спектр светопоглощения Pb(CH₃)₂Br₂

Рисунок 3. Спектр светопоглощения Pb(CH₃)₃Br

Выводы

Относительно результатов работы можно сделать следующие выводы:

1. При спектрофотометрическом определении дитизон образует комплексы с Pb(CH₃)₂Br₂, Pb(CH₃)₃Br и PbBr₂, которые в растворе четыреххлористого углерода имеют пики светопоглощения при следующей длине волны: 484, 437 и 519 нм соответственно.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А.В.Зродников Энергетика на малых ядерных реакторах// "Атомпресса", М.: Минатом РФ 2000, №2 (379), с 1.

.

2. Introduction of Small and Medium Reactors in Developing Countries. Proc. of Advisory Group Meetings, Tunis, Tunisia, 3-6 September! 996.

3. Хорасанов Г.Л., Блохин А.И., Прусаков В.Н., Чельцов А.Н. Высокообогащенный свинец-206 для малой атомной энергетики // Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул: Докл. V Всеросс. (Междунар.) научной конф. – М., 2000. – С. 186–189.

4. Короткевич В.М. Производство изотопной продукции на Сибирском химическом комбинате // Сб. Докладов форума «Конверсия в машиностроении». – 2000. – с. 53-57.

5. Андриенко О.С., Афанасьев В.Г., Егоров Н.Б., Жерин И.И., Индык Д.В., Казарян М.А., Полещук О.Х., Соковиков В.Г. Получение металлического свинца из тетраметилсвинца // Перспективные материалы. – 2010. – № 6. – С. 234–234.

6. Шварценбах Г., Флашка Г. Комплексонометрическое титрование. – М.: Химия, 1970. – 153 с.

7. S.R. Henderson, L.J. Snyder Rapid Spectrophotometric Determination of Triethyllead, Diethyllead, and Inorganic Lead Ionsand Application to the Determination of Tetraorganolead Compounds // Anal. Chem. 1961 33(9), pp 1172-1175.