Cientistas do NUST "MISiS", com a ajuda de novas tecnologias, mediram a quantidade de oligoelementos nos lingotes de chumbo antigo de um navio afundado dos antigos romanos. Descobriu-se que o chumbo, deitado por 1.500 anos sob a coluna de água, contém tão poucos elementos radioativos - urânio e tório que pode ser usado sem nenhuma purificação adicional em uma das áreas mais "exigentes" - física nuclear - o estudo de partículas elementares. O experimento sobre a identificação e determinação de oligoelementos foi realizado em colaboração com colegas do Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear (Dubna) e do Centro Nacional de Pesquisa Científica (França).
Quanto mais modernos e precisos os dispositivos modernos se tornam, mais químicos puros são necessários para sua fabricação. Estas são as chamadas “substâncias especialmente puras” (OHS) - que contêm impurezas em uma quantidade tão insignificante que não afetam as propriedades específicas básicas dos objetos estudados. Uma das áreas de aplicação mais exigentes da AGL é a física experimental de partículas elementares. Por exemplo, para aceleradores de partículas carregados, que já são construídos no subsolo para proteger contra raios cósmicos, ainda é necessária uma proteção adicional contra a radiação de escudos especiais feitos de chumbo ultrapuro. Um exemplo desses aceleradores é o Large Hadron Collider CERN.
A obtenção de chumbo muito puro ocorre em várias etapas, como dissolução do minério, fundição, separação da liga em suas partes constituintes, limpeza com álcalis e separação sequencial de cada substância de impureza. Após muitos estágios de purificação, uma amostra de chumbo muito puro precisa ser analisada. A impureza máxima admissível dos elementos radioativos não deve ser superior a 0,0000000001% (um dez bilionésimo) da massa total. Com uma quantidade tão grande de impurezas radioativas e abaixo, o chumbo pode ser usado para proteger dispositivos de alta precisão. No entanto, mesmo os métodos mais modernos de análise elementar direta não permitem determinar quantidades tão pequenas de impurezas no contexto do componente principal, o chumbo.
Fragmento de um lingote de chumbo encontrado no esqueleto de um antigo navio romano ao largo da costa da FrançaCientistas do laboratório de separação e concentração no diagnóstico químico de materiais funcionais e objetos ambientais do NUST “MISiS” sob a supervisão do Dr. Sc. Peter Fedotov propôs um novo método de separação de impurezas para sua análise subsequente. O experimento foi realizado em amostras de lingotes de chumbo antigos com mais de 1500 anos. Esse chumbo já foi extraído pelos antigos romanos em minas localizadas no território da Inglaterra moderna. Ao transportar minério de chumbo, o navio afundou e foi descoberto apenas no final do século 20, na costa da França.
Na época do experimento, esse chumbo havia sido usado pelo Centro Nacional de Pesquisa Científica (França) por vários anos como uma substância altamente pura - por mil e meio anos, uma parte substancial de urânio e tório decaído naturalmente, e a coluna de água protegia os lingotes de chumbo de "grudar" novas impurezas radioativas. Urânio e tório não foram detectados nesse eletrodo, no entanto, pressupunha-se que a quantidade de impurezas pudesse ser simplesmente menor que o nível de “visibilidade” da análise instrumental direta, ou seja, abaixo de 0,00000001% (cem milionésimos).
Em seguida, os cientistas do NUST “MISiS” propuseram seu próprio método de separar impurezas para análises subsequentes. Usando a chamada centrífuga planetária e um sistema de dois líquidos imiscíveis (água e clorofórmio) contendo reagentes especiais, eles primeiro dissolveram a amostra de chumbo em ácido nítrico especialmente puro e depois as impurezas foram isoladas e concentradas.
Centrífuga planetáriaEssa abordagem combinada, baseada na separação de impurezas e sua subsequente determinação, permitiu que os cientistas do NUST “MISiS” determinassem as impurezas do urânio e do tório com a precisão necessária - 0,0000000001% (um dez bilionésimo). No entanto, o conteúdo de urânio e tório estava abaixo desse nível. Assim, verifica-se que o chumbo antigo, extraído pelos romanos antigos e levantado do mar apenas 1.500 anos depois, é tão limpo que, mesmo com os métodos mais precisos para separar e analisar impurezas, eles não podem ser vistos e medidos.
Os cientistas do NUST “MISiS” planejam usar seu novo sistema para separar impurezas em uma centrífuga planetária no futuro, principalmente para a análise do TFA.
“Entre as vantagens da tecnologia que propusemos está a sua“ flexibilidade ”: dependendo das impurezas cujos elementos precisam ser separados, uma variedade de reagentes e fases líquidas imiscíveis podem ser usadas. Assim, é possível separar, concentrar e analisar as menores impurezas ultra-vestigiais para determinar a "alta pureza" das substâncias ", diz Petr Fedotov, chefe do estudo.
Além disso, potencialmente com grandes volumes da coluna de separação da centrífuga planetária, é possível purificar substâncias dessa maneira - dissolvendo-as e conduzindo-as pelo ciclo de separação de impurezas.
Artigo publicado na revista
Talanta .
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