Los científicos de NUST "MISiS" con la ayuda de la nueva tecnología midieron la cantidad de oligoelementos en los lingotes de plomo antiguo de un barco hundido de los antiguos romanos. Resultó que el plomo, que yacía durante 1.500 años debajo de la columna de agua, contiene tan pocos elementos radiactivos, uranio y torio, que puede usarse sin ninguna purificación adicional en una de las áreas más "exigentes", la física nuclear, el estudio de partículas elementales. El experimento sobre la identificación y determinación de oligoelementos se llevó a cabo en colaboración con colegas del Instituto Conjunto de Investigación Nuclear (Dubna) y el Centro Nacional de Investigación Científica (Francia).
Cuanto más precisos y productivos sean los dispositivos modernos, más químicos puros se requieren para su fabricación. Estas son las llamadas "sustancias especialmente puras" (OHS), que contienen impurezas en una cantidad tan insignificante que no afectan las propiedades específicas básicas de los objetos estudiados. Una de las áreas de aplicación más "exigentes" de la FFA es la física experimental de partículas elementales. Por ejemplo, para los aceleradores de partículas cargadas, que ya están construidos bajo tierra para proteger contra los rayos cósmicos, aún se requiere protección adicional contra la radiación de escudos especiales hechos de plomo ultrapuro. Un ejemplo de estos aceleradores es el Gran Colisionador de Hadrones CERN.
La obtención de plomo muy puro se lleva a cabo en varias etapas, como la disolución del mineral, la fundición, la separación de la aleación en sus partes constituyentes, la limpieza con álcali y la separación secuencial de cada sustancia impura. Después de muchas etapas de purificación, debe analizarse una muestra de plomo muy puro. La impureza máxima permitida de los elementos radiactivos no debe ser superior al 0.0000000001% (una diez billonésima parte) de la masa total. Con tal cantidad de impurezas radiactivas y menos, el plomo puede usarse para proteger dispositivos de alta precisión. Sin embargo, incluso los métodos más modernos de análisis elemental directo no permiten determinar cantidades tan pequeñas de impurezas en el contexto del componente principal, el plomo.
Un fragmento de un lingote de plomo encontrado en el esqueleto de un antiguo barco romano frente a las costas de FranciaLos científicos del laboratorio de separación y concentración en el diagnóstico químico de materiales funcionales y objetos ambientales de NUST "MISiS" bajo la supervisión del Dr. Sc. Peter Fedotov propuso un nuevo método para separar las impurezas para su posterior análisis. El experimento se realizó con muestras de lingotes de plomo antiguos de más de 1500 años. Este plomo fue extraído una vez por los antiguos romanos en minas ubicadas en el territorio de la Inglaterra moderna. Al transportar mineral de plomo, el barco se hundió y fue descubierto solo a fines del siglo XX frente a las costas de Francia.
En el momento del experimento, este plomo había sido utilizado por el Centro Nacional de Investigación Científica (Francia) durante varios años como una sustancia altamente pura: más de mil años y medio, una parte sustancial del uranio y el torio se descompusieron naturalmente, y la columna de agua protegió los lingotes de plomo de las nuevas impurezas radiactivas. El uranio y el torio no se detectaron en este plomo, sin embargo, se supuso que la cantidad de impurezas podría ser simplemente inferior al nivel de "visibilidad" del análisis instrumental directo, es decir, por debajo del 0,00000001% (cien millonésima parte).
Luego, los científicos de NUST "MISiS" propusieron su propio método para separar las impurezas para su posterior análisis. Utilizando una llamada centrífuga planetaria y un sistema de dos líquidos inmiscibles (agua y cloroformo) que contienen reactivos especiales, primero disolvieron la muestra de plomo en ácido nítrico especialmente puro, y luego las impurezas se aislaron y se concentraron.
Centrífuga planetariaEste enfoque combinado, basado en la separación de impurezas y su posterior determinación, permitió a los científicos de NUST "MISiS" determinar las impurezas de uranio y torio con la precisión requerida: 0.0000000001% (una diez billonésima parte). Sin embargo, el contenido de uranio y torio estaba por debajo de este nivel. Por lo tanto, resulta que el plomo antiguo, extraído por los antiguos romanos y criado del mar solo 1,500 años después, es tan limpio que incluso con los métodos más precisos para separar y analizar las impurezas, no se pueden ver ni medir.
Los científicos de NUST "MISiS" planean usar su nuevo sistema para separar las impurezas en una centrífuga planetaria en el futuro, principalmente para el análisis de TFA.
"Entre las ventajas de la tecnología que hemos propuesto está su" flexibilidad ": dependiendo de las impurezas de los elementos que deben separarse, se pueden utilizar una variedad de reactivos y fases líquidas inmiscibles. Por lo tanto, es posible separar, concentrar y analizar las impurezas ultratrazas más pequeñas para determinar la "alta pureza" de las sustancias ", dice Petr Fedotov, el jefe del estudio.
Además, potencialmente con grandes volúmenes de la columna de separación de la centrífuga planetaria, es posible purificar sustancias de esta manera, disolviéndolas y conduciéndolas a través del ciclo de separación de impurezas.
Artículo publicado en la revista
Talanta .
Foto por RIA Novosti