Методы определения минералов радиоактивных элементов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методы определения минералов радиоактивных элементов

1. Радиометрический метод

радиоактивный излучение минерал порода

Метод основан на ионизирующем действии радиоактивного излучения и позволяет определять мощность экспозиционной дозы руд и пород в штуфах. Основными гамма-излучателями, как известно, являются RaB и RaC, составляющие 98% всего гамма-излучения ряда радия, а не урана. В связи с этим любое смещение равновесия и эманирование пробы резко искажают результаты гамма-измерения. Гамма-метод нашёл применение при количественном измерении проб в комплексе с бета-методом при анализе неравновесных и комплексных руд. При измерении равновесных руд гамма-метод не имеет никаких преимуществ перед бета-методом и в лучшем случае даёт равноценные результаты, являясь при этом менее чувствительным методом.

Гамма-радиометрические исследования образцов руд и минералов с определением мощности экспозиционной дозы (МЭД) гамма-излучения проводятся серийно выпускаемым радиометром СРП-68-01, СРП-88 и др. Природа радиоактивности (уран, торий и калий) определяется гамма-спектрометрическим методом при помощи серийного прибора РКП-305, РКП-305М, РКП-307 и др. Чувствительность радиометра-концентрометра по калию составляет 0,1% с относительной ошибкой 20%, по урану и торию - 1 мг/кг с относительной ошибкой 30%.

2. Радиографический метод

Макрорадиография является одним из широко распространённых методов изучения характера распределения и формы выделения радиоактивных минералов в исследуемых образцах горных пород и руд. Он основан на способности радиоактивных веществ оказывать влияние на эмульсионный слой фотографической пластинки, фотоплёнки или фотобумаги. Это выражается в почернении после проявления тех участков негатива, которые контактировали с радиоактивным минералом. Для получения радиографии отполированный или пришлифованный образец руды кладут в темноте на фотографическую пластинку, плёнку или фотобумагу и оставляют на определённое время. Время выдержки колеблется в широких пределах (от 4 часов до 15 суток) и зависит: а) от содержания радиоактивного элемента в образце и б) от чувствительности фотоматериалов. Проявляют фотоматериалы обычным способом (рис. 1).

Рис. 1. Рудная брекчия (м-ие Косачиное) (Геолого-промышленные …, 2008): Обломки гематизированных альбитизированных диабазов с вкрапленностью урановых минералов, сцементированных кальцит-анкеритовыми прожилками: 1 - штуф, 2 - радиография (черное - урановые минералы), экспозиция 10 суток

Если исследуемый материал рыхлый, его в темноте насыпают на эмульсионный слой фотопластинки, плёнки или фотобумаги; поверхность порошка выравнивают ножом или линейкой и оставляют так на определённое время. Затем пластинку освобождают от порошка и проявляют обычным способом. Предварительно проваривать канифолью рыхлый материал не рекомендуется, так как после продолжительной экспозиции канифоль разрушает фотоэмульсию и вызывает почернение пластинки. Для получения радиографии из отдельных зёрен последние можно конторским клеем наклеивать на стеклянную пластинку.

Макрорадиография не позволяет уверенно решать вопрос о природе радиоактивного начала. Для этого применяется метод микрорадиографии.

Микрорадиография ? более чувствительный метод. Он основан на анализе количества и характера альфа-частиц, попавших в эмульсию фотографической пластинки с исследуемой поверхности минерала или породы и позволяет выяснить природу радиоактивного начала.

Применение этого метода возможно только при наличии специальных стандартных фотопластинок с толстым слоем эмульсии, чувствительных к альфа-частицам. Возможно также использование нитроцеллюлозного клея согласно авторского свидетельства № 423383 на изобретение Рихванова Л.П. и Некрасова М.Д. «Радиографический способ исследования материалов».

Метод микрорадиографии применяется в основном для исследования: а) собственно радиоактивных минералов, б) минералов, содержащих радиоактивные элементы (уран, торий), и в) образцов, содержащих радиоактивные элементы в дисперсно рассеянном состоянии. Этим методом легко могут быть обнаружены минеральные соединения и оценены количественные содержания радиоактивного вещества в зёрнах размером 0,01 мм, с содержанием радиоактивных элементов, эквивалентных 0,1 % урана.

Для выяснения характера распределения радиоактивных элементов препарат (шлиф, аншлиф, пришлифованную поверхность образца или отдельные зёрна, наклеенные на предметное стекло) кладут на толстослойную фотопластинку. В зависимости от радиоактивности объекта экспозиция длится от нескольких часов до 18-20 дней. Проявляется пластинка обычным способом.

Изучение фотопластинки, полученной методом микрорадиографии, проводят под микроскопом при увеличении порядка 60-100^х.

3. Люминесцентный метод

Люминесценция минералов основана на способности соединений шестивалентного урана люминесцировать в ультрафиолетовых лучах (рис. 3.1; 3.2).

Урановые минералы довольно полно изучены по люминесцентным свойствам в длинных волнах спектра (Х = 300 ? 400 m). Люминесценция в коротковолновых ультрафиолетовых лучах является более чувствительной. Однако она не так характерна для диагностики собственно урановых минералов, но имеет преимущество перед люминесценцией в длинных лучах при выявлении вторичных минералов с низким содержанием металла (урансодержащие гиалиты, кальциты и др.). Кроме того, люминесценция в коротковолновых лучах характерна для ряда других минералов, как, например, шеелит, апатит, топаз, кальцит и др.

В основу классификации урановых минералов по люминесценции в длинных волнах положены (табл. 1):

Интенсивность люминесценции.

Тип фотолюминесценции.

Спектр люминесценции.

Для наблюдения фотолюминесценции применяются кварцево-ртутные лампы различных конструкций, снабженные светофильтром Вуда. Кроме того, в полевых условиях могут быть использованы солнечные люминоскопы. Для наблюдения люминесценции используются спектрографы.

При наблюдении фотолюминесценции необходимо:

облучение производить в темноте;

штуфы и образцы предварительно освобождать (сдуванием) от пыли, которая поглощает ультрафиолетовые лучи или сама люминесцирует;

сравнивать испытуемые минералы с эталонами, представляющими собой различные по цвету и интенсивности типы свечения (шрёкингеритом, отенитом, уранофаном и др.).

Таблица 1. Фотолюминесценция урановых минералов (по данным М.В. Соболевой, И.А. Пудовкиной, 1957) ( возбуждения = 300 - 400 m. Поверхность минералов чистая, без пыли и плёнок)

Люминесцентный анализ является очень важным для выявления и диагностики некоторых вторичных урановых минералов (фосфатов, карбонатов, сульфатов и др.). Минералы, содержащие в своём составе медь, железо, марганец, свинец и висмут, обычно не люминесцируют. Из элементов анионного комплекса люминесценцию гасят или значительно ослабляют кремний и ванадий, вследствие чего силикаты и ванадаты урана не люминесцируют или люминесцируют очень слабо.

Рис. 1. Голубовато-зеленое свечение шрёкингерита (тип шрёкингерита). www.mindat.org

Рис. 2. Желтовато-зелёное свечение отенита (тип отенита). Отенит (верхний образец) и его люминесценция (нижний образец). Perus, Sгo Paulo, Sгo Paulo, Southeast Region, Brazil. Beautiful association of autunite and meta autunite on pegmatite. Size 7 x 4,5 x 2 cm. Rafael Hernandes Corrкa-Silva Collection. www.mindat.org

При помощи этого анализа можно легко установить в породе мельчайшую вкрапленность люминесцирующих урановых минералов, не уловимых невооружённым глазом. Этот метод с успехом применяется для выявления строения смешанных кристаллов и тонких агрегатов. Им удобно пользоваться также при отборе мономинеральных проб.

4. Метод отпечатка (фазовый анализ)

Метод отпечатка или контактный метод определения элементов в минералах детально разработан С.А. Юшко (1949). Здесь он приводится с некоторым дополнением к способу определения урана. Этот метод прост и доступен и позволяет даже в полевых условиях обнаруживать урановые минералы в руде, определять характер распределения их в руде и при необходимости может заменить радиографический метод.

Метод отпечатка основан на получении нерастворимого осадка соли уранила при действии на раствор проявителем. Растворителем являются минеральные кислоты различных концентраций, переводящие уран в раствор в виде уранилнитрата UO₂(NO₃) Проявителем служит 5 %-ный раствор ферроцианида калия K₄[Fe(CN)₆]. Взаимодействуя с нитратом уранила, он дает не растворимый в воде красновато-коричневый осадок комплексной соли K₂UO₂[Fe(CN)₆], фиксирующийся на фотографической (после удаления бромистого серебра раствором гипосульфита), чертежной или фильтровальной бумаге. На последней получаются менее чёткие отпечатки, но она незаменима в полевых условиях, когда нужно определить распределение урановых минералов в штуфе без пришлифовки.

Для получения отпечатка фильтровальную бумагу надо смочить растворителем, завернуть в нее штуф так, чтобы она плотно прилегала к его поверхности, подержать 2-3 минуты и, не разворачивая, покапать проявителем. Красновато-коричневые пятна, выступившие на фильтровальной бумаге, указывают на участки штуфа, содержащие урановые минералы. Этот способ помогает легко ориентироваться при отборе материала для изготовления шлифов.

Отпечаток с аншлифа (или пришлифовки) получают следующим образом: фотографическую или чертёжную бумагу смачивают азотной или соляной кислотой, излишки которой приблизительно через 1 минуту удаляют фильтром. К влажной поверхности бумаги при помощи пресса или руки на 1-3 минуты прижимают шлиф (или пришлифовку). Находящаяся в порах бумаги азотная кислота растворяет урановые минералы; после проявления бумаги в 5%-ном растворе ферроцианида калия на ней образуется красновато-коричневый отпечаток, строго соответствующий контурам выделений минералов. Отпечаток рекомендуется тщательно промыть в воде и высушить.

Открытию урана мешают молибден и медь, которые дают несколько похожие цветные отпечатки. Влияние молибдена может быть устранено промывкой отпечатка в 20%-ном растворе ацетата натрия (CH₃COONa), от которого жёлто-бурое окрашивание молибдена исчезает, а красновато-коричневая окраска от урана сохраняется.

Отпечаток меди, входящей в состав вторичных минералов (проверены малахит, халькозин и борнит), заметно отличается от отпечатка урана своим фиолетово-розовым тоном на фотобумаге и розовато-бурым - на чертёжной бумаге. Медь, содержащаяся в халькопирите, не растворимая в азотной кислоте в условиях опыта, отпечатка не дает. В отдельных случаях, когда затруднительно дать однозначный ответ, необходимо сделать проверку на медь. Для этого полученный отпечаток промывают в 20%-ном растворе иодида калия или 5%-ном растворе едкого калия, в результате чего окраска от меди в первом случае сильно темнеет, а во втором случае переходит в голубую; красновато-коричневая окраска от урана остаётся без изменения, а через некоторое время становится более светлой. Этим методом можно проводить фазовый анализ с целью выявления разновидностей настурана.

Практически установлены следующие оптимальные условия получения отпечатков для различных разновидностей уранинита и настурана:

Наиболее окисленный, разрушенный настуран, богатый шестивалентным ураном, а также урановые черни дают чёткие отпечатки при растворении их азотной кислотой слабой (5%-ной) концентрации.

Менее окисленные минералы окислов урана в зависимости от степени окисления дают чёткие отпечатки с азотной кислотой обычно 10?20, реже 50%-ной концентрации. Такие минералы обладают средней твердостью и отражательной способностью и характеризуются наличием примерно равного количества закиси и окиси урана.

Минералы окислов урана, характеризующиеся высокой твердостью и отражательной способностью, обогащённые четырехвалентным ураном, чёткие отпечатки дают только с концентрированной азотной кислотой.

5. Методы качественных микрохимических реакций

Определение химических свойств минерала производится путем уточнения характера растворимости и выяснения принадлежности его к той или иной химической группе.

Растворимость в кислотах

Все соединения шестивалентного урана растворимы в минеральных кислотах, даже в разбавленных (5?10 %-ных), причём степень растворимости различных химических групп минералов различна. Соединения четырёх- и шестивалентного урана полностью растворимы только в азотной кислоте, причём растворению предшествует окисление U^IV до U^VI.

При определении урановых минералов, в частности при проведении качественных химических реакций, нужно учитывать следующие данные о растворимости минералов:

Некоторые сульфаты (например, иоганнит, частично уранопилит и отдельные разновидности циппеита) растворимы в воде, другие ? в разбавленной соляной кислоте.

Шрёкингерит (сульфат-карбонат) частично растворим в воде и полностью в соляной кислоте слабой (5%-ной) концентрации. При растворении в кислоте выделяются многочисленные пузырьки углекислоты.

Карбонаты легко растворимы в разбавленной соляной и других кислотах, также с выделением многочисленных пузырьков углекислоты.

Фосфаты, арсенаты и ванадаты растворяются в слабой соляной и других минеральных кислотах. При воздействии крепкой соляной кислоты на ванадаты раствор окрашивается в густой вишнёво-красный цвет.

Простые и сложные гидроокислы урана растворяются в разбавленной соляной кислоте при подогревании с выделением редких пузырьков хлора.

Силикаты разлагаются в разбавленной соляной кислоте при слабом нагревании с переходом урана в раствор и выделением геля кремнезема.

Окислы урана растворяются в минеральных кислотах, причём степень растворимости их находится в прямой зависимости от содержания в них шестивалентного урана и редких земель.

Титанаты, танталониобаты и торосиликаты лишь частично растворяются при длительном кипячении с серной кислотой, некоторые из них разлагаются только с поверхности. Перевод этих соединений в растворимое состояние осуществляется главным образом сплавлением с пиросульфатом калия, фторидом натрия или калия, селитрой (пять весовых частей Na₂CO₃ и одна часть KNO₃).

Перед сплавлением минерал растирают в маленькой агатовой ступке вместе с плавнем. Сплавление с содой и селитрой производится в платиновой ложке или в спирали толстой платиновой проволоки. Для получения спирали проволоку обматывают 3?4 раза вокруг спички или острия карандаша. Сплавление с K₂S₂O₇ можно проводить не только в платиновой, но также в фарфоровой или стеклянной посуде. Для сплавления КОН или NaOH лучше всего пользоваться стеклянными пробирками, так как платина сильно разрушается в процессе плавки со щелочами.

Количество плавня должно превышать количество минерала в шесть - семь раз. Если минерала очень мало, то во избежание потери его можно в ступке не растирать.

Определение анионного состава

Для выяснения принадлежности минерала к определенной химической группе (например, силикатов, арсенатов и т. д.) следует определить анионную часть минерала. Реакции проводятся с тщательно отобранным минералом.

Определение кремнезема. Зерно минерала размером около 1?2 мм осторожно обрабатывают на часовом стекле несколькими каплями разбавленной соляной кислоты при подогревании. Реакция считается положительной, если минерал обесцвечивается и при этом остается бесцветный скелет кремнезема, сохраняющий первоначальную форму минерала. Можно также обрабатывать минеральный порошок в пробирке, наблюдая затем при встряхивании белые хлопья, а иногда при большей навеске после выпаривания ? студень кремнезема.

Определение фосфора. Открытие фосфора с молибдатом аммония и бензидином основано на получении в кислом растворе жёлтой комплексной соли фосфорномолибденовой кислоты Н₇[Р(Мо₂О₇)_б]. (Приготовление раствора бензидина: 0,05 г основного или солянокислого бензидина растворить в 10 мл концентрированной уксусной кислоты и добавить воды до 100 мл. Приготовление раствора молибдата аммония: 5 г молибдата аммония растворить в 100 мл дестиллированной воды, добавить в раствор 35 мл НNО₃ и 2,6 г винной кислоты). Фосфорномолибденовая кислота легко окисляет бензидин с образованием синих продуктов восстановления молибденовой кислоты и окисления бензидина. Одно-два зерна минерала растворяют в нескольких каплях концентрированной азотной кислоты на часовом или предметном стекле; затем на фильтровальную бумагу наносят каплю этого раствора, каплю молибдата аммония и каплю уксуснокислого раствора бензидина, после чего её держат некоторое время над склянкой с аммиаком. По мере нейтрализации кислоты пятно окрашивается в синий цвет, указывающий на присутствие фосфора. Интенсивность окраски зависит от количества фосфора, присутствующего в растворе. Реакция очень чувствительна.

Определение фосфора с молибдатом аммония. Два-три зерна минерала растворяют в соляной кислоте и к полученному раствору добавляют кристаллик молибдата аммония. Присутствие фосфора вызывает образование жёлтого осадка фосфоромолибдата аммония.

Аналогичную реакцию с молибдатом аммония могут давать арсенаты и силикаты. Прибавление винной кислоты к раствору молибдата препятствует образованию синей окраски от мышьяка и кремнезема. В присутствии указанной кислоты реакция характерна только для фосфора.

Определение мышьяка производится при помощи следующих реакций: 1) с азотнокислым серебром и металлическим цинком, 2) с хлористым оловом и 3) с молибдатом аммония. Последняя реакция не специфична потому, что соединения мышьяка так же, как и соединения фосфора, дают в этом случае жёлтый кристаллический осадок.

1. Определение мышьяка с азотнокислым серебром и металлическим цинком основано на выделении чёрного осадка металлического мышьяка при восстановлении мышьяковых солей металлическим цинком в кислой среде.

Два-три зерна минерала растворяют в соляной кислоте в стеклянной чашечке, которую затем ставят на кусок фильтровальной бумаги, смоченной крепким раствором азотнокислого серебра. В чашечку опускают кусочек металлического цинка и все покрывают небольшой перевернутой стеклянной воронкой с запаянным концом. Потемнение фильтровальной бумаги указывает на присутствие в растворе мышьяка. Последний в виде тяжёлого газообразного мышьяковистого водорода, образовавшегося при взаимодействии освобождённого цинком водорода соляной кислоты с ионом (AsO₄)^3?, находящимся в растворе, восстанавливает бесцветное азотнокислое серебро до металлического (чёрного цвета). Реакция очень чувствительная, с ее помощью открывают даже незначительное количество мышьяка.

Определение мышьяка с хлористым оловом основано на выделении чёрного осадка металлического мышьяка.

Одно-два зерна минерала растворяют в нескольких каплях концентрированной соляной кислоты при нагревании, прибавляют 10?15 капель свежеприготовленного раствора хлористого олова и кипятят в течение 1?2 мин. (Раствор хлористого олова должен быть свежеприготовленным, так как при стоянии он окисляется. Приготовление: 0,5 г металлического олова растворяют при нагревании в 10 см³ концентрированной соляной кислоты). Благодаря присутствию мышьяка раствор окрашивается в бурый цвет, и из него постепенно выпадает чёрный осадок.

Определение сульфатной серы. К минералу, растворённому в соляной кислоте, прибавляют несколько капель водного раствора хлористого бария. Появление белого кристаллического осадка сернокислого бария указывает на присутствие сульфатной серы.

Определение ванадия. Реакция на ванадий с перекисью водорода основана на образовании розовой надванадиевой кислоты (HVO₄) в кислом растворе. Одно-два зерна минерала растворяют в соляной кислоте при слабом нагревании, прибавляют 2-3 капли перекиси водорода. Появление розовой окраски указывает на присутствие пятиокиси ванадия. Реакция чувствительная. При воздействии крепкой соляной кислоты на некоторые ванадаты (карнотит) непосредственно в штуфе появляется густое вишнёво-красное окрашивание образца.

Определение катионного состава

После отнесения минерала по его анионной части к соответствующей химической группе производится определение катионов.

Определение урана. Для обнаружения шестивалентного урана пользуются следующими реакциями: 1) с ферроцианидом калия, 2) с реактивом «уранон-I» и 3) с ализаринсульфонатом натрия. Однако все эти реакции недостаточно специфичны на уран. Наиболее чувствительной является реакция с ферроцианидом калия.

1. Определение урана с ферроцианидом калия K₄[Fe(CN)₆]: минерал или пробу измельчённого образца помещают в маленькую фарфоровую чашечку (тигель), на часовое или предметное стекло, растворяют в 3-5 каплях соляной кислоты, иногда при лёгком подогревании. На фильтровальную бумагу наносят каплю 5%-ного ферроцианида калия, а затем в центр образовавшегося пятна опускают каплю испытуемого раствора. При наличии урана образуется красновато-коричневое пятно с той или иной степенью интенсивности. При малых содержаниях урана в исследуемом образце для повышения концентрации элемента рекомендуется добавить еще одну каплю ферроцианида калия и испытуемого раствора или раствор несколько подогреть.

Реакцию можно провести также непосредственно в чашечке или на предметном стекле, вводя осторожно в раствор 2-3 капли ферроцианида калия; образование красновато-коричневого осадка или окрашивание раствора (в случае небольшого содержания элемента) указывает на присутствие урана. Пользуясь этой реакцией, можно обнаружить уран даже при наличии минимальных (0,1 %) его количеств.

Открытию урана с ферроцианидом калия мешают железо, медь и молибден, дающие в аналогичных условиях интенсивное окрашивание (железо - синий осадок берлинской лазури, медь - красно-бурый осадок и молибден - жёлто-бурое окрашивание раствора).

а) Определение урана в присутствии молибдена: в случае присутствия в образце молибдена после прибавления к раствору ферроцианида калия необходимо прибавить 2-3 капли 20%-ного раствора уксуснокислого натрия или 5%-ного раствора едкого калия. Жёлто-бурое окрашивание раствора, обусловленное присутствием в образце молибдена, исчезает, а красно-коричневый цвет осадка, связанный с присутствием урана, сохраняется. При этом чувствительность реакции значительно понижается (в 2-3 раза).

б) Определение урана в присутствии железа и меди: каплю раствора иодида калия помещают на фильтровальную бумагу, а когда раствор впитывается, наносят каплю испытуемого раствора. На образовавшееся коричнево-чёрное пятно наносят ещё каплю иодида калия. Выделившийся при этом свободный йод обеспечивает 20%-ным раствором тиосульфата натрия, после чего на обесцвеченное пятно ближе к периферии наносят каплю раствора ферроцианида калия. Образовавшееся красновато-коричневое кольцо или пятно указывает на присутствие урана.

Эту реакцию можно проводить на часовом стекле или в фарфоровом тигле. К фильтрату добавить 1-2 капли раствора иодида калия с последующим введением тиосульфата натрия до исчезновения тёмно-бурой окраски иода. Каплю обесцвеченного раствора перенести на фильтровальную бумагу и добавить ферроцианид калия. Чувствительность реакции 0,5-1 %.

Определение урана с «ураноном-I» (орто-окси-азо-арсиновая кислота): реакция выполняется в нейтральном или очень слабо кислом растворе, так как избыток минеральной кислоты разрушает образующееся с уранилом соединение. Учитывая это обстоятельство, реакцию необходимо проводить в присутствии буферного раствора, в качестве которого употребляют уротропин. К слабо кислому исследуемому раствору, находящемуся в фарфоровом тигельке или пробирке ёмкостью 2 мл, прибавляют 0,5 мл 25 %-ного раствора уротропина и после перемешивания - 1-2 капли 0,1 %-ного водного раствора «уранона-I». Присутствие урана вызывает переход красного цвета реактива в синий, а при очень малых количествах урана - в сине-фиолетовый.

3. Определение четырёхвалентного урана с «ураноном-I» реакция основана на образовании комплексного соединения фиолетового цвета с реактивом «уранон-I» (шестивалентный уран в солянокислой среде не изменяет окраски реактива).

Тонко измельчённый порошок минерала с несколькими крупинками углекислого натра помещают в пробирку и растворяют при нагревании (вплоть до кипения) в 0,5 мл концентрированной соляной кислоте. Выделяющаяся при этом углекислота вытесняет воздух и предупреждает окисление четырёхвалентного урана. После этого добавляют 1 мл дестиллированной воды и несколько капель 0,1 %-ного водного раствора реактива «уранон-I». При наличии четырёхвалентного урана жидкость окрашивается в фиолетовый цвет.

Проверка реакции: при добавлении капли 30 %-ной перекиси водорода фиолетовая окраска раствора переходит в розово-красную; в случае присутствия тория фиолетовый цвет сохраняется. Необходимо учитывать, что фиолетовую окраску вызывает цирконий, лиловую - алюминий. Однако чувствительность реакции на эти элементы значительно меньше - примерно в 20 раз. Сульфаты, фосфаты и арсенаты мешают образованию фиолетового соединения урана. Реакция с ализаринсульфонатом натрия мало чувствительная.

Определения тория. Для обнаружения тория применяется специфичная реакция с реактивом «торон». Минерал или пробу измельчённого образца растворяют в нескольких (3-5) каплях соляной кислоты и добавляют 1-2 капли 0,05-0,1%-ного водного раствора реактива «торон». В присутствии тория жёлто-оранжевая окраска реактива изменяется на розовую, при высоком содержании тория осадок окрашивается в красно-малиновый цвет.

Для удобства сравнения изменяющейся окраски реактива реакцию рекомендуется проводить на фарфоровой пластинке с двумя углублениями или на двух крышках тигля.

Часть урановых минералов, содержащих торий, может быть переведена в растворимое состояние путём сплавления с углекислым натром. Полученный сплав смачивают несколькими каплями воды и обрабатывают избытком концентрированной соляной кислоты, затем добавляют 1-2 капли азотной кислоты и упаривают почти досуха. Полученный остаток смачивают 2-3 каплями 10 %-ной соляной кислоты, добавляют 3-5 капель дестиллированной воды и слегка подогревают. К этому раствору добавляют реактив «торон».

Определение меди. Урановые минералы, содержащие в своём составе медь, обычно окрашены в изумрудно- или серовато-зелёный цвет. Обнаружить медь в образце можно при помощи аммиака. К минералу, растворённому в нескольких каплях соляной кислоты, прибавляют 1-2 капли аммиака (до резкого запаха). Синее окрашивание раствора в результате образования комплексного аммиачно-медного соединения указывает на присутствие меди. Известная реакция на медь с ферроцианидом калия, основанная на образовании нерастворимого красно-бурого осадка, к медьсодержащим урановым минералам не применима, так как подобного цвета осадок образуется также с ураном.

Определение бария. 1. Барий в минерале можно обнаружить по окрашиванию пламени в зелёный цвет. Чистую платиновую проволоку в пламени горелки, смачивают в химически чистой концентрированной соляной кислоте и погружают в порошок минерала. После этого вносят проволоку в несветящееся пламя горелки.

Определение бария с родизонатом натрия основано на образовании красного-бурого родизоната бария в нейтральной среде. Несколько зерен минерала растворяют в соляной кислоте на предметном или часовом стекле. Нейтрализуют раствор содой до слабо кислой реакции и переносят каплю на фильтровальную бумагу. На сырое пятно наносят каплю родизоната натрия. Присутствие бария вызовет красное окрашивание. Это реакция не специфична, так как соли стронция и тяжёлых металлов дают подобную реакцию.

3. Определение бария с серной кислотой: к минералу, растворённому в соляной кислоте, прибавляют несколько капель серной кислоты. Присутствие бария характеризуется образованием обильного тонкокристаллического осадка.

Определение свинца с иодидом калия. Несколько зёрен минерала растворяют в соляной кислоте, раствор выпаривают досуха. К сухому остатку прибавляют несколько кристалликов иодида калия и хорошо растирают стеклянной палочкой с оплавленным концом. Появление жёлтого окрашивания указывает на присутствие свинца. Для изучения более чёткой реакции полезно обработать эту смесь каплей воды даже в том случае, если пожелтения не наблюдалось. После обработки водой заметно выступают золотистые блёстки иодида свинца.

Определение марганца с надсернокислым аммонием. Одно-два зерна минерала растворяют в нескольких каплях концентрированной серной кислоты, прибавляют 2-3 капли водного 10%-ного раствора азотнокислого серебра AgNO₃ и несколько мелких кристаллов надсернокислого аммония (NH₄)₂S₂O₈. Все соли марганца окисляются с образованием иона МnО₄, окрашивающего раствор в фиолетовый цвет.

Определение молибдена с ксантогенатом калия. Одно-два зерна минерала сплавляют с содой в ушке платиновой проволоки; затем сплав растворяют в 3-4 каплях соляной кислоты (1:1) и к полученному слабо кислому раствору прибавляют один кристаллик ксантогената калия. Окрашивание раствора в красный цвет указывает на присутствие молибдена. Реакция очень чувствительная и специфичная.

Определение калия. Несколько зёрен минерала дважды обрабатывают серной кислотой. В отдельном тигле растирают несколько кристалликов сульфата кобальта с таким же количеством нитрата натрия (NaNO₂); получают смесь красно-оранжевого цвета. Минимальное количество смеси переносят в тигель, в котором обрабатывали минерал.

Переход окраски (после непродолжительного растирания) из красновато-оранжевой в желтовато-зелёную является указанием на присутствие калия.

Определение титана. Простой и хорошей для открытия титана является реакция с перекисью водорода в кислой среде.

В фарфоровом тигле сплавляют 1-2 мг тонко растёртого минерала с 10- или 15-кратным количеством пиросульфата калия (K₂S₂O₇). После охлаждения сплав растворяют в 0,5 мл разбавленной (5%-ной) серной кислоты. Если раствор окрашен в жёлтый цвет (от присутствия железа), прибавляют 2-3 капли концентрированной фосфорной кислоты для обесцвечивания. К полученному раствору добавляют несколько капель 3%-ного раствора перекиси водорода. Образование надтитановой кислоты жёлтого или оранжево-красного цвета указывает на присутствие титана. Цвет раствора зависит от концентрации титана.

Открытию титана мешают хром, ванадий, молибден. Для отделения этих элементов минерал сплавляют со смесью соды и селитры. Сплав растворяют в небольшом количестве воды, причем все эти элементы переходят в раствор, а титан остаётся в осадке. Его отфильтровывают, промывают водой, растворяют в серной кислоте и прибавляют несколько капель 3%-ного раствора перекиси водорода.

Размещено на Allbest.ru