Hidrológiai Közlöny 1956 (36. évfolyam)
5-6. szám - Czike Kálmán–Fodorné Csányi Piroska: Deutérium-tartalom meghatározása
«^C/ífke K—Fodorfle: Deutérium-tartalom meghatározása mágneses térben elhajlítják. A kisebb tömegű ion kisebb sugarú körpályán mozog, így a hidrogén és a deutérium egymástól elválasztva különkülön mérhető. A módszer teljes deutériumoxid koncentráció tartományra használható. Pontossága 2—3 relatív %. Külön problémát jelent a vízzel egyenlő izotópikus összetételű hidrogén deutérium gázelegy előállítása. Intézetünkben Szentpétery Imre végzett ilyen irányú méréseket A^er-féle tömegspektrométerrel. A minta vízgőznek cinken való redukciójával készül. Mikropiknométeres módszer Igen kis anyagmennyiségek mérésére Gilfillan és Polányi dolgozott ki módszert, amely a piknométeres és úszós módszernek az egyesítésén alapszik. A piknométer 6 mm hosszú, 1 mm átmérőjű kapilláris, egyik vége zárt, a másik végén 0.02 mm-es nyílás. A kapilláris zárt végén kis üvegbuborék van, amely olyan nagyságú, hogy a vízzel töltött piknométert lebegésben tartja az olvadó jég hőmérsékletén [14], Méréskor a hidrosztatikus nyomást változtatják akként, hogy a töltött piknométer lebegjen. A nyomást vízpumpával történő leszívatással vagy nyomás alkalmazásával lehet változtatni. A minták tisztítása A sűrűség méréssel és a fagyáspont méréssel elemzett mintáknak igen tisztáknak kell lenniök, mert a mintában maradó szennyezés a sűrűség értékét erősen befolyásolja, vagy a fagyáspont mérés esetén fagyáspontcsökkenést okoz. A tisztítás során a legfontosabb az, hogy az izotóparány ne változzék. Ennek érdekében az edényeket gondosan ki kell szárítani, ezzel elkerüljük a felhígulás veszélyét . A desztülációkat úgy végeztük, hogy anyag vissza ne maradjon (szárazra desztillálás). A legtöbb tisztítási eljárás igen hosszadalmas. Desztillációval csak a nem illó szennyeződésektől lehet megszabadítani a folyadékot. Az oldott gázok, salétromsav, széndioxid, ammónia eltávozik a gőzzel együtt. A mi tákat tisztítás szempontjából két csoportba oszthatjuk : a) A minta nem tartalmaz több szerves anyagot, mint a csapvíz, b) Jelentős szerves anyag tartalmú a minta (ásványvizek, növényi nedvek). Az a) csoportba tartozó folyadékok esetén a mintát először ledesztilláltuk. Ekkor megszabadult a szervetlen sóktól és a nem illó szerves szenynyeződésektől. Ha 100 C° alatt bomló szerves anyagot is tartalmazott, a desztillációt vákuumban végeztük. Ezután káliumpermanganát és nátriumperoxid hozzáadása útján újból desztilláltuk, A nátriumperoxid a savakat sóvá alakította, a káliumpermanganát pedig oxidálta a szerves szennyezéseket. Végül ismét ledesztilláltuk a mintát, hogy a fölösleges nátriumperoxidtól és káliumpermanganáttól megszabadítsuk. A b) csoportba tartozó vízmintáknál ez a tisztítás nem elég, ebben az esetben a következő tisztítási eljárást kell elvégezni [9 ] : 1. Szűrés, a lebegő szennyezések eltávolítására. 2. A minta desztillálása az oldott szilárd anyagok eltávolítása céljából. 3. Forralás visszafolyó hűtővel káliuinp rmanganát és nátriumperoxid hozzáadása után, kb. 2—3 órán át. 4. Desztillálás. 5. Újabb forralás 3. szerint. 6. (íőz alakban levegő árammal 600 C°-on rézoxiddal való oxidálás. 7. Desztillálás. Ha szárazra desztillálni nem lehet, akkor mindenkor egyforma mennyiségből kiindulva min dig ugyanannyi térfogatú desztillátumot fogunk fel. Minden mintát ugyanolyan tisztítási eljárásnak vetünk alá, hogy az izotóp arány ne változzék. Standardként desztillált vizet használtunk, amelyet ugyanolyan tisztítási eljárásnak vetettünk alá, mint a vele összehasonlított mintákat. .Mérés után a mintákat újra desztilláltuk és mértük. Ma a hibahatáron belül egyező eredményt kaptunk, a mérést helyesnek ismertük el. Az izotó parány eltolódása nemcsak a hidrogén izotóp esetében veszélyes, hanem az oxigén izotópnál is [14], Ugyanis míg a ÍI/D arány közönséges vízben 1 : 5—7000, az 0 1 6/0 1 8 arány 1 : 580-hoz, tehát az oxigén izotóparány megváltozása lényegesen nagyobb hibát okoz a sűrűségben, mint a hidrogén izotópé. Ezért minden mintát széndioxiddal normalizáltunk : CO^ 6 + HoO 1 8 = COi 8 + H,0 l f Ezzel az eljárással a minta 0 1 S tartalmának változását el lehet kerülni. Az úszó tisztítása A hőmérséklet-úszés módszernél az úszót is nagyon gondosan- meg kell tisztítani. Először salétromsavban áztattuk, majd kromkénsavval zsírtalanítottuk. Többszöri desztilláltvizes mosás után az úszó mérésre használható. Uj úszót célszerű mérés előtt néhány napig állni hagyni a sűrűségben bekövetkező változás miatt. Mérések között az úszót mindig desztillált vízben tartottuk. Ezen a helyen is köszönetet mondunk a Központi Fizikai Kutató Intézet Atomfizikai Osztálya vezetőjének, Simonyi Károly egyetemi tanárnak, aki munkánkat mindvégig figyelemmel kísérte és Trencséni Dczsőné technikai munkatársunknak. összefoglalás Ismertettük a deutérium meghatározására alkalmas módszereket, különös tekintettel azokra a módszerekre, amelyeket mi használtunk deutérium meghatározásra. a) Spektroszkópiai módszer, amely a hidro-
