Separaciones Radioquimicas.pdf

IPEN : Direccion de Investigacion y Desarrollo
Viernes, 29 de Enero de 2010
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Unidad Operativa de Materiales
Instituto Peruano de Energía Nuclear
CURSO DE RADIOQUIMICA BASICA PARA DOCENTES
Tema: SEPARACIONES RADIOQUIMICAS
Expositor: Paula Olivera

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SEPARACIONES
RADIOQUIMICAS

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Los principales métodos de separación
1º. Separación en columnas.
2º. Extracción con solvente.
3º. Precipitación.
4º. Destilación.
5º.’ Cromatografia

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Separación en columnas
El método más popular es la separación en
columnas. El uso de columnas que realizan
extracción en fase sólido líquido, es preferible a la
extracción líquido líquido debido a su rapidez, alta
eficacia, facilidad de manejo y menor peligro de
radiaciones de riesgo y contaminación radioactiva
El método es aplicable a aguas de diferente
naturaleza, tanto ambientales como no ambientales.
Su ventaja reside fundamentalmente en la rapidez y
eficiencia de la separación, muy bajo consumo de
reactivos, comparado con los métodos tradicionales,
y altos rendimientos químicos

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DETERMINACION DE CADMIO EN MUESTRAS BIOLÓGICAS MEDIANTE
ANALISIS POR ACTIVACION NEUTRONICA CON SEPARACIONES
RADIOQUIMICAS
El isótopo cadmio radiactivo, 115Cd, fue separado de 115mIn en las muestras
utilizando una resina Bio Rad AG 2X8, previa disolución de la muestra con
H2SO4 y H2O2.

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Disolución de la muestra y
estándar irradiados

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Aplicaciones
En muestras biológicas, para separar Cu,
Dybczynski y col. disolvieron las muestras en una mezcla nítrico
perclórico con vanadio (IV) como catalizador de oxidación, después de
ajustado el pH la disolución fue cargada en una columna LIX 70 y la
columna fue eluida con NaNO3 1M + NH2PO2 0.24M y pH próximo a 3.4
; de esta forma el Cu es retenido en la columna y posteriormente eluido
con HCl 4M.
Rajadhyakssha y Turel separaron Cu de la solución del material digerido
por extracción subestequiométrica con cloroformo que contenía 2
mercaptobenzotiazol. Whitley y col. extrajeron Cu de la fase acuosa con
neocuprina en cloroformo.
Cortés y col. mineralizaron el material biológico con HNO3 + H2O2,
evaporaron a sequedad y disolvieron el residuo en HCl 6M. El 24Na fue
retirado por una columna HAP; para asegurar que todo el Cu está en
estado de oxidación +1 se añade Na2SO3 y para precipitarlo como
CuCNS se añade una disolución de KSCN.

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Determinación de uranio, plutonio y
americio en aguas, empleando resinas
Las determinaciones radioquímica de actínidos
en muestras ambientales requieren de la
separación previa y posterior purificación de los
mismos, para luego ser medidos por
espectrometría alfa
Generalmente estos procesos involucran
precipitación, extracción con solventes
adecuados e intercambio iónico con resinas
aniónica y catiónica.

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Extracción por solventes

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Con las separaciones:
•Se pueden eliminar interferencias
espectrales.
•Se minimizan (en algunos casos se
eliminan) interferencia de fondo (ej. Na,
Cl, P, Br)
•Mejoran enormemente los límites de
detección

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DETERMINACION DE ARSENICO Y MERCURIO EN MUESTRAS DE PETROLEO
Y DERIVADOS APLICANDO ANALISIS POR ACTIVACION NEUTRONICA
La separación radioquímica se inició con la destrucción de las
muestras de petróleo por calentamiento a reflujo en medio HNO3
H2SO4 , en presencia de portadores de precipitación (As y Hg), y
portadores de retención (Na y Br)
Finalizada la destrucción de materia orgánica, las muestras fueron
calentadas hasta humos blancos y llevadas a medio 5N en H2SO4. Por
último se agregaron clorhidrato de hidroxilamina y tioacetamida para
precipitar HgS con el que coprecipita el As. Los precipitados fueron
filtrados y condicionados para su medición. Los patrones líquidos
fueron tratados de igual manera que las muestras excepto en lo
referente al paso de destrucción de la materia orgánica
Se determinaron Hg y As a través de la medición de las energías gamma
características de los nucleidos radiactivos 197Hg (77 keV) y 76As (559 keV).
Los períodos de los nucleídos medidos son: 64.1hs y 26.4 hs respectivamente.

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CROMATOGRAFIA LÍQUIDA
• Fase movil es líquida. Se trabaja a temperatura ambiente, por
lo que es ideal para compuestos inestables térmicamente.
• Permite realizar de forma sencilla muchas de las
determinaciones tanto de macroconstituyentes (carbohidratos,
lípidos,...) como microconstituyentes
(vitamines, aditivos, residuos,...)
• Etapas prévias que incluyen la determinación del contenido
de agua, así como la extracción y purificación de los extractos
(muestras sólidas)
• Los sistemas de detección utilizados son prácticamente todos
los disponibles (Absorción molecular UVVis (fila de diodos),
Fluorescencia molecular, Índice de refracción, Conductividad,
Electroquímico y Espectrometría de Masas)

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CROMATOGRAFIA DE GASES
– Fase movil es un gas inerte (He). Analito volátil y/o
termoestable (inyector a tª ~ 250ºC)
– Requiere preparación de la muestra antes de la
separación y detección cromatográfica.
– Lípidos (ácidos grasos libres, derivatización)
– Aminoácids: tras extracción y derivatización
– Aromas: previa extracción y preconcentración
(volátiles)
– Aditivos y contaminantes: siempre realizando una
etapa de extracción y preconcentración. Utilización de
sistemas de detección adecuados.

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ELECTROFORESIS

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A. ANÁLISIS TÉRMICO
• Las transiciones más estudiadas dentro del
análisis de alimentos son :
– Agua/gel, Desnaturalización de proteinas, fusión
de grasas
B. TÉCNICAS INMUNOQUÍMICAS
• Inmunoensayos para toxinas (aflatoxina, test
cualitativo con la
sensibilidad requerida, en este caso 2 ng/g)
• Reacción antígenoanticuerpo (antígeno es el
analito)
OTRAS TECNICAS

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Separación de isótopos de un
mismo elemento
En 1934 Szilard y Chalmers bombardearon una
solución de yoduro de etilo (Ietilo) con
neutrones, propiciando así una reacción de
captura de neutrón por el núcleo del yodo y
observaron que una parte del yodo128,
formado por la reacción de captura de un
neutrón por el núcleo del yodo127, se
encontraba en forma de yodo libre y no en la
forma del yoduro de etilo original

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Este efecto, conocido después como "Szilard
Chalmers", proporcionó en esta forma una
manera muy simple de separar isótopos de un
mismo elemento, por vía química. En general
dos formas químicas diferentes de un mismo
elemento se pueden separar fácilmente por
técnicas químicas; en este caso la técnica
utilizada para separar el yodo y el yoduro de
etilo fue la de extracción por solventes que se
lleva a cabo por la agitación del producto
bombardeado con neutrones en una mezcla de
dos líquidos, uno acuoso y otro orgánico.

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Fermi y sus colaboradores explicaron el efecto
SzilardChalmers como la consecuencia del
retroceso del núcleo debido a la emisión del
fotón en el proceso que conocemos como (n, g).
Si el átomo que sufre alguna de las transformaciones nucleares se
encuentra formando parte de una molécula, la energía de
retroceso del núcleo transformado puede romper el enlace
químico y quedar todavía con una energía muy elevada; a
menudo, esta energía cinética es tan alta, que el átomo energético
no puede inicialmente formar combinaciones químicas. La energía
se disipa por colisiones con otros átomos del medio; y finalmente,
después de que se frena parcialmente, tienen gran capacidad de
reaccionar con compuestos y radicales del Medio y formar por
último un compuesto químico diferente al compuesto original del
que partió.

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Separación del cromo50, que es uno de los isótopos del
cromo que existen en la naturaleza; sometiendo este
elemento a la acción de un flujo de neutrones se obtiene
cromo51.
En el cromato de potasio, el cromo es hexavalente, es
decir, utiliza seis de sus electrones extranucleares. Al
analizar el producto después de su irradiación con
neutrones, parte del cromo51 formado se encuentra en
forma de cromo trivalente.

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separación química de
isómeros nucleares
La misma técnica que se utiliza para separar isótopos se puede
aplicar a la transición isomérica, y puede emplearse para separar
isómeros nucleares.
Los isómeros nucleares son aquellos núcleos que tienen masas y
cargas idénticas, pero diferentes propiedades radiactivas.
El núcleo metaestable puede decaer por emisión de radiación
gamma a su isómero en el estado básico; el estado básico es el de
más baja energía del isómero nuclear. A menudo estos isómeros
nucleares en el estado básico también son radiactivos

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Separación del selenio81 del
selenio81m
El selenio natural tiene varios isótopos, entre ellos el selenio80.
Las reacciones nucleares de captura de neutrones en los
núcleos del selenio80 producen los dos isómeros del selenio81.
Con la mezcla de isómeros nucleares del selenio, es necesario
formar un compuesto adecuado como el selenato de potasio.
El selenio81m, al emitir radiación y decaer así por transición
isomérica a selenio 81, rompe sus ligaduras y se estabiliza en la
forma de selenio81 tetravalente.
Como el selenio tetravalente se puede separar del selenio
hexavalente por técnicas químicas, este efecto permite también
separar, por métodos químicos, los isómeros nucleares selenio
81 de los otros isótopos del selenio.

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Gracias
www.ipen.gob.pe
Telf. 488 5050 anexo 237
Email: polivera@ipen.gob.pe
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