CC BY
6
ФОТОХИМИЧЕСКИЙ ДОЗИМЕТР УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ
Кандидат химических наук А. А. Качан, студент В. Г. Головатый
Из кафедры неорганической и аналитической химии Белоцерковского сельскохозяйственного института
В нашей лаборатории ранее было предложено (1957) применять весьма чувствительную к ультрафиолетовому излучению (290 400 тц) реакцию фотохимического образования метиленового голубого из его бесцветного лейкооснования для индикации ультрафиолетового излучения. Для того чтобы появившийся краситель при ультрафиолетовом облучении растворов лейкоформы метиленового голубого мог после прекращения действия ультра- . фиолетового излучения вновь превратиться в лейкоформу, т. е. обесцветиться, в раствор добавляли небольшое количество восстановителя.
В настоящей работе излагаются результаты исследований, указывающие на возможность использования этой же реакции для целей ультрафиолетовой дозиметрии.
Для исследования возможности применения реакции фотохимического превращения лейкооснования метиленового голубого в краситель для целей ультрафиолетовой дозиметрии нами был собран прибор, схема которого приведена на рис. 1.
В качестве источника света в приборе использовалась заключенная в рефлектор (/) лампочка напряжением 3,5 V. Лампочку подключали к двум параллельно соединенным батарейкам типа КВС-П-0,5 напряжением 3,7 V. Напряжение, подаваемое от батареек, регулировалось при помощи переменного проволочного сопротивления 30 ом (2). Свет от лампочки попадал на фотоэлемент (3), связанный с гальванометром (4) (использовался фотоэкспонометр «Киев» типа ЭФ-3).
Для измерения интенсивности излучения на фотоэкспонометр была нанесена новая шкала, состоящая "из 35 равномерно расположенных друг от друга делений (измерения производились без шунтирующего сопротивления). Для направления в прибор ампулы со светочувствительным раствором (5) между источником света и фотоэлементом помещали тонкую (0,05 мм) пробирку (6). На выходящую из прибора часть этой пробирки наносили слой метиленового голубого на желатине, который служил светофильтром. Он исключал возможность фотохимического процесса на красителе, образующемся при фотоокислении его лейкоформы.
В начале измерения ампула со светочувствительным раствором находилась в пробирке. При помощи реостата напряжение на лампочке устанавливалось таким образом, что стрелка гальванометра держ.алась на 30-м делении. После этого ампулу вынимали до тех пор, пока раствор в ней не попадал во внешнюю часть пробирки со светофильтром. Раствор в ампуле подвергался действию излучения в течение 4—24 секунд. Как показали опыты, этого времени было вполне достаточно для выполнения измерений. После облучения ампула быстро вдвигалась в направляющую пробирку и по отклонению стрелки гальванометра определялось поглощение света образовавшимся красителем. Контроль за
п
о
75
_ I
_Г
з
Рис. 1. > Схема прибора (объяснение в тексте).
постоянством работы источника света осуществлялся путем наблюдения за положением стрелки гальванометра в то время, когда раствор в ампуле облучался.
Вначале светочувствительный раствор приготовляли по методике, описанной в 1957 г., согласно которой в качестве восстановителя мети-ленового голубого использовалось хлористое олово. Опыты показали, однако, что изготовить серию растворов с одинаковой чувствительностью к ультрафиолетовому излучению таким образом очень трудно.
В связи с этим нами были испытаны растворы метиленового голубого, содержащие другие восстановители. Наиболее удобным восста-
» » » «
* в /г w го
С е/с у н дм
Рис. 2. Сосуд для приготовления дозиметрической ампулы . (объяснение в тексте).
Рис. 3. Зависимость количества фотохимически образованного метиленового голубого от времени действия ультрафиолетового излучения на растворы лейкооснования красителя (0,5-Ю"^3 мол/л) подкисленные.
1 — H2SO4; 2 — смесью эквивалентных количеств H2SO4 и HCl; 3 и 4 — HCl.
новителем оказалась тиомочевина. Она легко допускала стандартизацию растворов, в ее присутствии наблюдалась весьма высокая чувствительность к ультрафиолетовому излучению лейкометиленового голубого, и на фотохимическую реакцию изменение температуры (от 15 до 30°) в этом случае оказывает малое влияние. Этот раствор может сохраняться без заметной потери чувствительности в течение 5—6 месяцев.
Приготовление ампулы со светочувствительным раствором производилось следующим образом: в среднюю часть (2) сосуда (рис. 2) наливали при помощи пипетки 5 мл раствора метиленового голубого, содержащего разные количества красителя, а также серной или соляной кислоты (нижняя часть сосуда 3 не сообщалась с частью 2\ она только служила для направления ампулы в прибор). В раствор вносили 5 мг сухой тиомочевины, после чего вакуумным насосом при умеренном на-
гревании производили удаление растворенного воздуха (верхняя часть 1 сосуда служила для предохранения выбрасывания раствора во время откачки). После 15—20 минут интенсивной откачки перетяжка Ау соединяющая части 2 и У, заплавлялась и часть 1 отделялась.
Источником ультрафиолетового излучения служила лампа типа1 СВДШ-250, которая располагалась на оптической скамье и находилась на расстоянии 22 см в опытах с ампулами, содержащими в качестве восстановителя тиомочевину, и 16 сж в опытах с ампулами, в которых раствор содержал в качестве восстановителя хлористое олово.
Так как обычное стекло, из которого были изготовлены ампулы, достаточно хорошо пропускает длинноволновой участок спектра 2, начиная примерно с 330 т|и, а в этой области, как известно, имеется только одна весьма интенсивная ртутная линия 365 тц,, то измерение квантового выхода при этой длине волны производилось без дополнительного фильтра (видимый свет не вызывает окисления раствора лейкоформы метиленового голубого).
Результаты опытов по облучению различных растворов лейкомети-ленового голубого приведены на рис. 3; кривые построены по средним данным, полученным из 5—6 параллельных измерений.
Концентрация метиленового голубого во всех этих опытах составляла 0,5 • 10~3 мол/л, а содержание ионов водорода равнялось 1 г~ион1л.
Из приведенных данных следует, что на кривой зависимости фотохимически образованного метиленового голубого от времени действия источника света имеется прямолинейный участок, указывающий на пропорциональность образования красителя времени облучения.
При дальнейшем облучении пропорциональность исчезает и спустя 16 секунд в системе устанавливается фотостационарное состояние.
Результаты измерений показывают, что ход прямолинейного участка кривой мало зависит от выбора кислоты (кривые 1—3, с растворами тиомочевины, рис. 3). Однако длина этого участка у растворов с различными кислотами различная, причем самая высокая у тех растворов, когда в качестве подкисления использовалась серная кислота, (кривая У, рис. 3), а самая низкая в опытах, в которых использовалась соляная кислота (кривая 3, рис. 3). Следует отметить, что у сернокислых растворов лейкометиленового голубого наблюдалась более медленная' обратная реакция восстановления красителя в темновых условиях (5—8 минут). Эта темновая реакция в случае солянокислых растворов проходила гораздо быстрее (1—2 минуты). Опыты показали, что можно получить более высокий участок прямолинейной кривой и одновременно сохранить быстрое протекание темновой реакции в том случае, если подкисление производилось смесью соляной и серной кислот.
Кривая 4 (см. рис. 3) получена на растворе, в котором в качестве восстановителя использовалось хлористое олово. Ход этой кривой показывает, что фотохимическая чувствительность к ультрафиолетовому излучению в данном случае оказалась значительно ниже. Об этом свидетельствуют также данные измерения квантовых выходов реакции фотохимического образования красителя, относящиеся к длине волны 365 Ш(1. Квантовый выход реакции фотохимически образовавшегося красителя в растворах, где в качестве восстановителя использовалась тиомочевина при подкислении до 1 н.. соляной или серной кислоты, равен 0,4, в то время как у аналогичных растворов с использованием в. качестве восстановителя хлористого олова он равен 0,08.
• Выводы
1. Показано, что на кривой зависимости фотохимически образованного красителя от времени действия ультрафиолетового излучения имеется прямолинейный участок, характер которого мало зависит от природы кислоты, взятой для подкисления.
Этот участок кривой может быть использован для целей дозиметрии ультрафиолетовой радиации в области от 290 до 400 гп(л.
2. Сконструирован портативный фотоэлектрический прибор, позволяющий производить измерения количества превращенного лейкоосно-вания в краситель при действии ультрафиолетового излучения, что позволяет судить об интенсивности ультрафиолетового излучения К
ЛИТЕРАТУРА
Качан А. А. Гиг. и сан., 1957, № 1, стр. 69.—Лазарев Д. Н. Ультрафиолетовая радиация и ее применение. Л.—М., ¡1950.
Поступила 6/У 1961 г_
%
# ^ ^¡Г
• * • >
•4 /
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАЛЫХ КОЛИЧЕСТВ АЛЮМИНИЯ
СПЕКТРОГРАФИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Кандидат химических наук М. В. Нифонтова
Из Московского научно-исследовательского института гигиены имени Ф. Ф. Эрисмана
В литературе описаны многочисленные методы определения алюминия, но почти все они, за малым исключением, не являются специфическими для алюминия и требуют отделения его от других металлов, присутствующих в данной пробе. К числу наиболее избирательных методов можно отнести люминесцентный метод А. И. Черкесова и спектрографические методы А. И. Бабаева и О. Н. Евстафьева; А. Г. Карабаш, Ш. И. Пензулаева, Р. Л. Слюсарева и В. М. Мешкова; Р. Р. Швангирадзе и Т. А. Мозговой и др.
Для выполнения работы по определению малых количеств алюминия в присутствии ряда других элементов и органических кислот мы остановились на спектрографическом методе. Работу проводили по эмиссионному методу трех эталонов на кварцевом спектрографе ИСП-22. Эталоны готовили из металлического алюминия путем растворения определенной навески его в 10% (по объему) соляной кислоте при слабом нагревании. Были применены медные электроды, сделанные из электрической меди марки 99,99%. Эти электроды не содержали алюминия. Угольные и графитовые электроды даже при продолжительном обжиге (3 минуты) не удавалось полностью освободить от алюминия, поэтому от применения их пришлось отказаться. Медные электроды имели тот недостаток, что при применении переменного тока вследствие его пульсации давали меньшую по сравнению с угольными электродами температуру горения. Последняя сильно влияла на воспроизводимость результатов. Поэтому требовалось подобрать среду, обеспечивающую более полный распад анализируемых соединений алюминия на атомы и частично на ионы и переход их в пламя дуги переменного тока.
— ■ и
1 В статье, к сожалению, не приводится соотношение между интенсивностью излучения и показаниями прибора (нет градуировочных данных, свидетельствующих о диапазоне измерений). Наличие таких данных имеет важное значение для оценки прибора и его использования.—'Ред.
