Aktivierungsanalyse von Seltenen Erden in Kernbrennstoffen

Zusammenfassung Ein Verfahren zur Aktivierungsanalyse von Seltenen Erden in Kernbrennstoffen wird beschrieben. Hierbei werden die Seltenen Erden zunächst durch Extraktion von Uran bzw. Thorium abgetrennt. Nach der Bestrahlung mit thermischen Neutronen (gemeinsam mit Standardproben) und Zusatz von Träger werden sie in einer Kationenaustauschersäule getrennt. Im Anschluß an die Aktivitätsmessung wird die Menge der einzelnen Seltenen Erden spektralphotometrisch bestimmt. Die Häufigkeit der Elemente in den untersuchten Proben wird mit der geochemischen Häufigkeit verglichen. Die verschiedenen Methoden zur Bestimmung der Seltenen Erden werden diskutiert.

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Activation analysis of rare earths in nuclear reactor fuels

The rare earths are separated by extraction from uranium and thorium, respectively. After irradiation with thermal neutrons (together with standard samples) and addition of carrier they are separated in a cation-exchange column. Activity measurements are followed by determination of the amount of the individual rare earth by spectrophotometry. The distribution of the rare earth elements in the samples is compared with the geochemical distribution. The different methods for the determination of the rare earth elements are discussed.

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Für die Durchführung der Analysen möchten wir Frau E. Stoll danken.     

X-ray fluorescence method for the determination of rare earths, uranium and thorium in allanites

Summary An X-ray fluorescence (XRF) method for the determination of La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Th and U in allanites is described. The estimation limits for different impurity elements are La 0.5–10%, Ce 2–20%, Pr 0.1–2.0%, Nd 0.5–10%, Sm 0.1–2%, Gd 0.1–2.0%, Th 0.2–4% and U 0.2–4%. The sample is diluted in the ratio of 19 by boric acid and double layer pellets are prepared. The precision of the method which varies from 0.2–15% has been determined for every element in each standard. Accuracy of the method is assessed by comparison of the values for rare earth, thorium and uranium content with those obtained by optical emission spectroscopic method and the values for uranium and thorium with those obtained by neutron activation analysis.

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Röntgenfluorescenzmethode zur Bestimmung von Seltenen Erden, Uran und Thorium in Allaniten

Zusammenfassung Das beschriebene Verfahren eignet sich zur Bestimmung von La, Ce, Pr, Nd, Sm Gd, Th und U in Allaniten. Die Bestimmungsgrenzen für die einzelnen Elemente betragen: La 0,5–10%; Ce 2–20%; Pr 0,1–2%; Nd 0,5–10%; Sm 0,1–2%; Gd 0,1–2%; Th 0,2–4%; U 0,2–4%. Die Probe wird mit Borsäure im Verhältnis 19 vermischt und zu Doppelschicht-Tabletten gepreßt. Die Reproduzierbarkeit beträgt 0,2–15% und wurde für jedes Element im jeweiligen Standard bestimmt. Die Richtigkeit des Verfahrens wurde durch Vergleich mit Ergebnissen der Emissionsspektralanalyse (SE, U) sowie der Neutronenaktivierungsanalyse (U, Th) beurteilt.

     

Determination of rare-earth elements in rocks by spark source mass spectrometry and isotope dilution after ion-exchange separation in mixed solvents

Summary Rock samples are dissolved in the presence of spikes of isotopically enriched rare earth elements. The REE are separated as a group by a mixed-solvent anion-exchange procedure, mixed with high-purity gold powder and analysed by spark source mass spectrometry with either photoplate or electrical detection. Precision and accuracy of the isotope dilution spark-source mass-spectrometric procedure are evaluated to be in the ± 3 to ± 5 % range, by analysing standard rock samples.

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Bestimmung der Seltenen Erden in Gesteinen durch Funken-Massenspektrometrie und Isotopenverdünnung nach Abtrennung durch Ionenaustausch in gemischten Solventen

Zusammenfassung Die Gesteinsproben werden mit isotopenangereicherten spikes der Seltenen Erden gemischt und gelöst. Die Seltenen Erden werden als Gruppe durch Ionenaustausch in gemischten Solventen abgetrennt, mit reinem Goldpulver gemischt und mittels Funken-Massenspektrometrie analysiert. Der Nachweis geschieht entweder mit Photoplatten oder elektrisch. Untersuchungen an Standard-Gesteinsproben zeigen, daß die Reproduzierbarkeit und die Genauigkeit des beschriebenen Isotopenverdünnungs-Funken-Massenspektrometrischen Verfahrens im Bereich von ± 3 bis ± 5 % liegen.

     

Stable isotope dilution analysis by thermal ionization mass spectrometry (II): The determination of cadmium and copper

Summary The combination of stable isotope dilution analysis (SIDA) and thermal ionization mass spectrometry (TIMS) is in use for lead and uranium determination at milligram per kilogram levels for over 20 years.However, several other elements can also be determined accurately by SIDA/TIMS. In this study the determinations of cadmium and copper are described. Details of the digestion, electrochemical and ion-exchange separations and the loading of the elements on a filament are given. The advantages of the SIDA/TIMS technique are shown and illustrated with results for several certified reference materials.

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Isotopenverdünnungsanalyse mit stabilen Isotopen durch Thermionen-Massenspektromctrie: Bestimmung von Cadmium und Kupfer

Zusammenfassung Die Kombination der Isotopenanalyse mit stabilen Isotopen mit der Thermionenmassenspektrometrie wird schon seit über 20 Jahren zur Bestimmung von Blei und Uran im mg/kg-Bereich angewendet. Sie ist jedoch auch zur genauen Bestimmung anderer Elemente geeignet und wird in dieser Arbeit für Cadmium und Kupfer eingesetzt. Aufschlu\, Trennungen durch elektrochemische Methoden und Ionenaustausch sowie das Aufbringen auf den Heizfaden wurden im einzelnen beschrieben. Die Vorteile des Verfahrens werden an Hand von Ergebnissen für zertifizierte Standardmaterialien aufgezeigt.

     

Relative sensitivity factors for the determination of rare earth elements in uranium oxide by Spark Source Mass Spectrometry

Summary Relative Sensitivity Factors (RSFs) for the rare earth elements Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Er and Lu in U₃O₈ have been determined by Spark Source Mass Spectrometry (SSMS) using the electrical detection system in peak switching mode. Earlier RSFs for these elements were determined in uranyl nitrate and it was expected that though the absolute value of the RSFs may be different, the trend would be the same. However, the present work shows that apart from the magnitude, the trend in RSF values is also different. The data from the present work are in agreement with the theoretical calculations based on the decomposition energies of the rare earth oxides and support the work carried out by others in the case of Y₂O₃ matrix.

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Relative Empfindlichkeitsfaktoren für die Bestimmung Seltener Erden in Uranoxid mit Hilfe der Funken-Massenspektrometrie

Zusammenfassung Die relativen Empfindlichkeitsfaktoren für die Elemente Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Er und Lu in U₃O₈ wurden mit der Funken-Massenspektrometrie mit elektrischem Nachweis (peak switching) bestimmt. Früher sind diese Faktoren in Uranylnitrat bestimmt worden und es wurde erwartet, daß trotz unterschiedlicher absoluter Werte der Trend derselbe wäre. Es zeigte sich jedoch, daß auch der Trend verschieden ist. Die Werte der vorliegenden Untersuchung stimmen mit theoretischen Berechnungen aus den Zersetzungsenergien der Seltenerdoxide überein und bestätigen die Ergebnisse anderer Autoren für die Y₂O₃-Matrix.

     

Effect of CsCl-graphite buffer on the properties of a d.c. arc in the emission-spectrometric analysis of neodymium oxide

Summary The effects of CsCl-graphite buffer on the properties of a d.c. arc in the emission-spectrometric determination of traces of rare earth elements in neodymium oxide were investigated by measuring the line intensity, arc temperature, electron density, atomic concentration and residence time of rare earth particles in the arc plasma. The buffer gives a constant rate of evaporation of rare earth elements, as well as greater volatility of the sample and causes the increase of the number of atoms in the arc plasma. The atoms and ions of rare earths distribute uniformly along the axis of the discharge gap. This enhancing effects are interpreted by the decrease of the ionization degree of rare earths with increasing electron density, and by the increase of the residence time of the atoms and ions of rare earths in the arc plasma. The buffer enhances the sensitivity and reproducibility and permits the determination of microquantities of rare earth elements with limits of detection from 2 to 9 ppm in neodymium oxide. The coefficients of variation are less than 14%.

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Beeinflussung der Eigenschaften eines Gleichstrombogens bei der emissionsspektrometrischen Analyse von Neodymoxid durch einen CsCl-Graphit-Puffer

Zusammenfassung Die Wirkung des Puffers wurde durch Messung der Linienintensität, der Bogentemperatur, der Elektronendichte, der Atomkonzentration und der Verweilzeit der Teilchen im Bogenplasma untersucht. Durch den Puffer wird eine konstante Verdampfungsgeschwindigkeit der Seltenen Erden, eine größere Flüchtigkeit der Probe, eine Erhöhung der Anzahl der Atome im Bogenplasma und eine gleichmäßige Verteilung der Atome und Ionen der Seltenen Erden längs der Bogenachse erzielt. Diese Wirkungen werden durch die Abnahme des Ionisierungsgrades der Seltenen Erden mit steigender Elektronendichte und der Zunahme der Verweilzeit der Atome und Ionen im Bogenplasma erklärt. Der Puffer verbessert die Empfindlichkeit und Reproduzierbarkeit und gestattet die Bestimmung von Mikromengen Seltener Erden in Neodymoxid mit Nachweisgrenzen von 2–9 ppm. Die Variationskoeffizienten liegen unter 14%.

     

An XRF method for the determination of common rare earth impurities in high purity yttrium oxide

Summary An XRF method for the determination of Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er and Yb in yttrium oxide has been developed. The samples are converted to yttrium oxalate and presented to the spectrometer in the form of pressed pellets. Philips PW-1220, semiautomatic X-ray spectrometer is used for analysis. Analysis lines have been chosen after careful study of line interferences. The lower estimation limit for Yb is 0.01% and for other elements it is 0.005%. The method has been tested for its accuracy by analysing synthetic samples with known composition.

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Bestimmung von häufig vorkommenden Verunreinigungen an Seltenen Erden in Yttriumoxid hoher Reinheit mit Hilfe der Röntgenfluorescenzanalyse

Zusammenfassung Ein Verfahren zur röntgenfluorescenzanalytischen Bestimmung von Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er und Yb in Yttriumoxid wurde ausgearbeitet. Die Probe wird zu Yttriumoxalat umgesetzt und in Form von Preßtabletten der RFA unterworfen. Das halbautomatische Röntgenfluorescenz-Spektrometer Philips PW-1220 wurde verwendet. Eine sorgfältige Untersuchung der Interferenzen führte zur Wahl der Analysenlinien. Die untere Bestimmungsgrenze liegt für Yb bei 0,01%, für die anderen Elemente bei 0,005%. Die Zuverlässigkeit des Verfahrens wurde anhand von synthetischen Proben bekannter Zusammensetzung geprüft.

     

Effect of alkali elements on the axial distribution of line intensity in plasma of high voltage spark

Summary The effects of alkali elements on the axial distribution of the line intensity in plasma of high voltage spark were investigated, and the role of caesium to achieve optimum sensitivity and good precision in the spark excitation-spectrometric analysis-of rare earth oxides incorporating a rotating electrode was explained. Addition of caesium to the discharge column affected the axial distribution of the intensity of the atomic and ionic lines in the discharge gap and caused an increase of the line intensity in the central region of the discharge gap. These phenomena are interpreted by the ionization pinch effect and variation in the ionization degree. The limits of detection for rare earths and diverse other elements in rare earth oxides were improved by the addition of caesium into the sample solution. Thus, microquantities of the elements within limits of detection from 1 to 25 ppm in neodymium oxide and europium oxide can be determined. The coefficients of variation are less than 13%.

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Einfluß von Alkalielementen auf die axiale Verteilung der Linienintensität im Plasma des HochspannungsfunkensAnwendung von Caesium zur Verbesserung der Genauigkeit und Empfindlichkeit der Spektralanalyse von Oxiden der Seltenen Erden

Zusammenfassung Eine Zugabe von Caesium beeinflußte die axiale Verteilung der Intensitäten der Atom- und Zonenlinien in der Entladungszone und bewirkte eine Intensitätszunahme im Zentrum. Diese Erscheinungen werden mit dem Pinck-Effekt und einer Veränderung des Ionisierungsgrades erklärt. Die Nachweisgrenzen für Seltene Erden und andere Elemente in Oxiden der Seltenen Erden werden durch Caesiumzusatz verbessert. 1–25 ppm dieser Elemente konnten in Neodym- und Europiumoxid bestimmt werden. Die Variationskoeffizienten liegen unter 13%.

     

Application of atomic absorption spectrophotometry for the determination of lanthanides in ores and rare earth concentrates

Summary Concentrations of La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Y were determined in rare earth ores and concentrates by the flame atomic absorption method, those of Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Y also by the flameless method with a graphite cell. Accuracy was checked by using a standard lanthanides mixture. The results of the determinations in concentrates (by flame and by furnace AAS, both direct measurement and standard addition method) were compared with those obtained by spectrophotometry. Detection limits were defined in a HGA-70 graphite cell with application of a standard graphite tube. The results of the examinations revealed that both the AAS methods are suitable for lanthanide determinations in the above materials. Heavy lanthanides can be determined in lower concentrations than by spectrophotometry.

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Anwendung der Atomabsorptions-Spektralphotometrie zur Bestimmung von Lanthaniden in Erzen und Seltenerd-Konzentraten

Zusammenfassung La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Y wurden in Erzen und Konzentraten mit Hilfe der Flammen-Atomabsorptionsspektrometrie bestimmt, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Y auch nach der flammenlosen Methode unter Anwendung der Graphitküvette. Die Genauigkeit wurde mit Hilfe einer Standardmischung von Lanthaniden geprüft. Die Ergebnisse der Bestimmungen in Konzentraten (Flammen- und flammenlose AAS, Direktmessung und Methode der Standardzugaben) wurden mit spektralphotometrischen Resultaten verglichen. Die Nachweisgrenzen wurden für die Graphitküvette HGA-70 mit Standardgraphitröhre bestimmt. Es ergab sich, daß beide AAS-Methoden für den genannten Zweck verwendbar sind. Die schweren Lanthanide können in niedrigeren Konzentrationen bestimmt werden als mit Hilfe der Spektralphotometrie.

     

Determination of rare earth element distribution patterns in rocks and minerals by neutron-activation analysis

Summary A routine procedure for determining eleven of the fourteen naturally occurring rare earth elements (REE) in rocks and minerals is described. Following thermal neutron activation the samples are decomposed, in the presence of REE carriers, by fusion with Na₂O₂. The REE are separated as a group using a gel removal technique for silica and a conventional hydroxide-fluoride cycle. The REE concentrates are then counted with a high resolution Ge(Li) spectrometer system. Chemical yields are determined by reirradiation and counting of the carrier.The high precision and accuracy of the technique have been proven through replicate analyses and through analyses of the U.S. Geological Survey standard rock, W-1. The technique, with slight modifications, has been tested to date on more than a hundred rock and mineral samples. Experience has shown that the eleven REE determined by this technique more than adequately describe the total distribution patterns for the REE in naturally occurring samples.

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Neutronenaktivierungsanalytische Bestimmung der Verteilung der Seltenen Erden in Gesteinen und Mineralien

Zusammenfassung Ein Routineverfahren für die Bestimmung von 11 Elementen der Seltenen Erden in natürlich vorkommenden Mineralien und Gesteinen wird beschrieben. Die Proben werden mit thermischen Neutronen bestrahlt und anschließend die Substanzen nach Zusatz von Trägerelementen (Seltene Erden) mit, Na₂O₂ aufgeschlossen. Die Seltenen Erden werden dann als Gruppe mittels eines Hydroxid-Fluorid-Trennverfahrens isoliert. Silicium wird als Gel abgetrennt. Die Messung der Aktivitäten in den Lanthanidenkonzentraten erfolgt mit einer Ge(Li) Gamma-Spektrometer-Meßanordnung hoher Auflösung. Die bei der chemischen Abtrennung der Seltenen Erden erzielte Ausbeute wird anschließend durch Bestrahlung der Anreicherungsprodukte und Messung der Aktivitäten der Trägerelemente bestimmt.Die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit der Methode wurde durch die mehrfache Analysierung bestimmter Proben und von Standardgesteinen (z.B. W-1) geprüft. Mit leichten Änderungen wurde das Verfahren an über 100 Gesteins- und Mineralproben erprobt. Es hat sich gezeigt, daß mit den 11 durch Neutronenaktivierung quantitativ bestimmten Seltenen Erden die Verteilung dieser Elementgruppe in natürlich vorkommenden Mineralien und Gesteinen hinreichend gut beschrieben werden kann.

Presented at 3. Seminar Aktivierungsanalyse, Kernforschungszentrum Karlsruhe, May 30/31, 1972.     

Die quantitative Bestimmung der Seltenen Erden (La-Lu) und des Yttriums in silicatischen Gesteinen

Zusammenfassung Die in silicatischen Gesteinen vorkommenden Seltenen Erden ( SE 10–1000 ppm) werden durch eine chemische Anreicherung aus der Probe isoliert, als Oxalate gefällt und röntgenfluorescenzspektrometrisch (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Dy, Er, Yb) sowie mit der optischen Emissionsspektralanalyse (Eu, Tb, Ho, Tm, Lu) quantitativ bestimmt. Das Y wird ohne Voranreicherung in dem Gestein röntgenspektralanalytisch nachgewiesen. In einem parallelen Arbeitsgang werden aus zweimal je 30 g der gleichen Analysensubstanz die Seltenen Erden angereichert. Zur ersten Einwaage werden 10 ppm Nd und 5 ppm Dy als innerer Standard zugefügt, zur zweiten dagegen nicht. Auf diese Weise können die Meß-ergebnisse auf SE-Gehalte im Gestein umgerechnet werden. Die Genauigkeit des chemisch-spektralanalytischen Verfahrens ist mit der Bestimmung der Seltenen Erden durch Neutronenaktivierung und-Spektrometrie vergleichbar.

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Summary A chemical procedure for concentrating the rare-earth elements from silicate rocks (RE 10–1000 ppm) is described. After precipitation of the rare earth oxalates the individual elements are quantitatively determined by X-ray fluorescence (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Dy, Er, Yb) and by optical emission spectrography (Eu, Tb, Ho, Tm, Lu). A technique similar to isotope dilution has been applied utilizing the fact that no difference in chemical behaviour among the RE is to be expected. In two parallel runs of 30 g samples 10 ppm Nd and 5 ppm Dy are added to one of them as internal standards. Y is determined by X-ray fluorescence without chemical pretreatment. The accuracy of the methods reported is comparable to those of neutron activation and-spectrometry.

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Wir danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft für die bereitgestellten Geräte.     

X-ray fluorescence analysis of Y, Ce, Pr, Nd, Eu and Gd in high purity samarium oxide

Summary An XRF method for the determination of Y, Ce, Pr, Nd, Eu and Gd in high purity samarium oxide is described. Samples in oxalate form are mixed with boric acid in the ratio 31. About 800 mg of the mixture is pressed as a double layer pellet. Experimental parameters are selected to give maximum peak to noise ratio. The analysis lines are chosen after studying line interferences. The estimation limit ranges from 0.005% to 1% for most elements.

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Röntgenfluorescenzanalyse von Y, Ce, Pr, Nd, Eu und Gd in Samariumoxid hoher Reinheit

Zusammenfassung Zur röntgenanalytischen Bestimmung von Spuren Seltener Erden in hochreinem Samariumoxid wird die Probe in die Oxalatform übergeführt, mit Borsäure im Verhältnis 31 gemischt und zu je 800 mg in Doppelschichttabletten (über Borsäure) gepreßt. Für ein maximales Peak/Untergrund-Verhältnis wurden die experimentellen Parameter entsprechend ausgewählt. Die benutzten Analysenlinien ergaben sich aus einer Untersuchung der Störungen. Die Erfassungsgrenze liegt zwischen 0,005% und 1%.

     

Selektive spektralphotometrische Spurenbestimmung von Thorium mit Arsenazo III nach Extraktionstrennung

Zusammenfassung Thorium wird durch Extraktion mit Triphenylarsinoxid in CHCl₃ und Rückextraktion mit 4 M HCl auf ein kleines Volumen konzentriert. Die Endbestimmung erfolgt spektralphotometrisch als Arsenazo-III-Komplex bei 660 nm in Mikroküvetten. Auf diese Weise konnte vor allem die Bestimmung von Spurenmengen Th wesentlich verbessert werden. 7 ng Th sind in bis zu 200 ml Ausgangslösung noch bestimmbar. Untersuchungen mit über 60 Kationen und etwa 20 Anionen zeigten, daß diese in weiten Grenzen nicht stören. U⁶⁺ wird zwar auch mitextrahiert, gibt aber in der salzsauren Rückextraktionslösung mit Arsenazo III einen etwa 15mal weniger lichtabsorbierenden Farbkomplex. Da aber Uran von den getesteten Kationen trotzdem am meisten stört und in Analysenproben das Th oft begleitet, werden weitere einfache Maßnahmen gezeigt, die einen bis zu 5000fachen Überschuß an Uran erlauben. Es wurde gefunden, daß auch die Seltenen Erden nicht stören und die zum Test verwendeten Seltenen Erd-Chemikalien Th enthalten. Bestimmungen in Standardgesteinen und Zementproben bestätigen die Anwendbarkeit der Methode.

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Selective spectrophotometric trace determination of thorium by arsenazo III following pre-concentration by extraction

Summary Thorium is concentrated to a small volume by extraction with triphenylarsine oxide in chloroform and back extraction with 4M HCl. The spectrophotometric determination is then carried out in a micro cuvette using the absorption of the arsenazo III complex at 660 nm. By this procedure a sensitivity of 7 ng of Th in 200 ml solution can be achieved. About 60 cations and 20 anions were found not to cause interferences in a wide concentration range. The most disturbing element is U⁶⁺ which is coextracted, but leads to an arsenazo complex, which absorbs light at 660 nm about 15 times less than the Th complex. By simple measures, up to 5000 times higher U contents, as to Th, can be tolerated. Also the rare earths do not disturb the Th determination and it was found, that most rare earths chemicals, which were used for the tests, contained Th. The reliability of the method was confirmed by the analysis of standard rocks and by comparing the Th analyses of concrete samples with those obtained by neutron activation analysis.

Für die Überprüfung des Manuskriptes möchte ich Herrn Dr. P. Baertschi herzlich danken.     

Über den Nachweis seltener Erden mittels der Fluoreszenz ihrer zweiwertigen Ionen

Zusammenfassung Die zweiwertigen Ionen der seltenen Erden sind durch charakteristische Fluoreszenzbanden ausgezeichnet, und zwar Eu durch eine blaue, Yb durch eine gelbgrüne, Sm und Tu durch rote; diese Fluoreszenzbanden können zum Nachweis sehr geringer Mengen dieser Elemente dienen.

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Summary The bivalent ions of the rare earths show characteristic fluorescence bands, Eu a blue one, Yb a yellow-green one, Sm and Tu red ones; these fluorescence bands can be used to detect very minute quantities of the elements above mentioned.

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Résumé Les ions bivalents des terres rares possèdent des bandes de fluorescence charactéristiques. Eu a une bande bleue, Yb une bande d'un vert jaunâtre, Sm et Tu une bande rouge; ces bandes de fluorescence peuvent servir à la diagnose de quantités minimes de ces éléments.

     

Precise coulometric determination of uranium,plutonium and americium-application to small samples

Summary Isotopic dilution followed by mass spectrometry is currently used for the determination of microquantities of actinides, but for this method it is necessary to prepare certified solutions of isotopic diluents. The isotopes used are very expensive and often available only in small quantities. New methods have been developed for the accurate and precise determination of small amounts of uranium, plutonium and americium. By using controlled-potential coulometry 0.5eq of uranium and plutonium can be determined with a precision of 0.1% (coefficient of variation). For americium a constant-current coulometric titration allows the determination of 1eq with a precision of 0.3%. The equipment, coulometric cells and procedures are described. The results obtained for standard materials and comparisons with results from other analytical methods are given.

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Genaue coulometrische Bestimmung von Uran, Plutonium and Americium; Anwendung auf kleine Proben

Zusammenfassung Isotopenverdünnung und nachfolgende Massenspektrometrie werden laufend für die Bestimmung kleiner Mengen von Actiniden verwendet; dazu ist es aber notwendig, genaue Lösungen von Isotopen zur Verdünnung herzustellen. Die dazu verwendeten Isotopen sind sehr teuer und oft nur in sehr kleinen Mengen zu haben. Für die genaue Bestimmung kleiner Mengen Uran, Plutonium und Americium wurden neue Methoden ausgearbeitet. Unter Verwendung der potential-kontrollierten Coulometrie lassen sich 0,5eq Uran und Plutonium mit einer Genauigkeit von 0,1% (Variations-Koeffizient) bestimmen. Gleichstromcoulometrische Titration ermöglicht die Bestimmung von 1eq Americium mit einer Genauigkeit von 0,3%. Einrichtung samt coulometrischer Zellen und Arbeitsweise wurden beschrieben. Die mit Standardproben erzielten Resultate wurden mit den Ergebnissen anderer Verfahren verglichen.

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Presented at the 8th International Microchemical Symposium, Graz, August 25–30, 1980.     

1H and13C NMR studies on lanthanide complexes with proline and hydroxyproline

The formation and the mode of coordination of rare earth (Y, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Lu) complexes with proline and hydroxyproline have been investigated by¹H and¹³C NMR spectral techniques. It has been established that the nitrogen and the carboxyl group of the ligands are involved in complexation, and that the OH^– group of hydroxyproline does not participate in coordination.

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¹H und¹³C NMR Untersuchungen an Lanthanid-Komplexen mit Prolin und Hydroxyprolin

Zusammenfassung Die Bildung und die Koordination von seltenen Erden (Y, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Lu) in Komplexen mit Prolin und Hydroxyprolin wurden mit Hilfe von¹H- und¹³C-NMR-Spektroskopie untersucht. Es wurde festgestellt, daß in den Komplexen der Stickstoff und der Carboxylsauerstoff der Liganden koordinieren. Die OH^–-Gruppe von Hydroxyprolin nimmt keinen Anteil an der Koordinierung.

     

Highly accurate determination of trace amounts of uranium in standard reference materials by spectrophotometry with chlorophosphonazo III after complete separation by anion and cation exchange chromatography

Summary A method is described for the highly accurate determination of trace amounts of uranium in standard reference materials. The uranium is separated from the bulk elements by anion-exchange chromatography, eluting most elements with 6 M hydrochloric acid and iron(III) with 0.5 M hydrochloric acid in 90% acetone. After elution of uranium with 0.1 M hydrochloric acid, residual traces of other elements are separated by a very selective cation-exchange procedure using a 3 g resin column. Finally the uranium is determined in the hexavalent state by spectrophotometry at 672 nm of its complex with chlorophosphonazo III at pH 1.1±0.2 in the presence of DTPA. Results are very accurate and precise even on a semi-routine basis. Relevant elution curves and results are presented for recovery tests and for the analysis of the 10 South African UREM standard materials.

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Methode hoher Genauigkeit zur spektalphotometrischen Bestimmung von Uranspuren in Standard-Referenzmaterialien mit Chlorphosphonazo III nach Abtrennung durch Anionen- und Kationen-Austausch-Chromatographie

Zusammenfassung Das Uran wird von den Hauptelementen durch Anionenaustausch abgetrennt, wobei die meisten Elemente mit GM HCl und Eisen(III) mit 0,5 M HCl in 90 %igem Aceton eluiert werden. Nach der Elution von Uran mit 0,1 M HCl werden die restlichen Spuren anderer Elemente durch ein selektives Kationenaustauschverfahren (3 g Harz) abgetrennt. Das Uran wird schließlich in der sechswertigen Form als Chlorphosphonazo-III-Komplex in Gegenwart von DTPA bei 672 nm (pH 1,1±0,2) spektralphotometrisch bestimmt. Selbst bei halbroutinemäßiger Ausführung werden sehr genaue Resultate erhalten (Wiederfindung 99,7–100%). Analysenergebnisse für 10 Südafrikanische Standardmaterialien werden angegeben.

Dedicated to Prof. Dr. E. Blasius on occasion of his 60th birthday     

Flammen-atomabsorptions-spektralphotometrische Spurenbestimmung der Seltenen Erden nach Vorkonzentrierung durch Extraktion

Zusammenfassung Die Salicylat-Komplexe der Seltenen Erden (SE) werden bei pH 4.5 mit Methylisobutylketon extrahiert. Dadurch werden die SE aufkonzentriert und gleichzeitig von einem Teil der Matrix wie z. B. dem im Zement und Beton häufigen Ca getrennt. Zur Bestimmung wird der Extrakt, unter Anwendung der Injektionsmethode, direkt in die Lachgas/Acetylen-Flamme eingesprüht. Die Empfindlichkeiten sind in der Methylisobutylketon-Lösung besser als in wäßriger Lösung. Ein Zusatz von Cd bringt Empfindlichkeitserhöhung und günstigere Bedingungen für den pH-Bereich der Extraktion. Möglichkeiten zur Eliminierung von Interferenzeffekten werden gezeigt. Untersuchungen über die Mitextraktion von anderen Metall-Salicylatkomplexen wurden durchgeführt. Die Methode erbringt je nach SE-Element eine 30–60 fache Verbesserung der Empfindlichkeit, wodurch es möglich wird, SE in Zement, Beton, Granit u.a. Gesteinen teilweise bis in den 0,1 ppm-Bereich zu bestimmen. Die für mehrere Standardgesteine erhaltenen Resultate stimmen mit den angegebenen Werten gut überein.

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Trace determination of rare earths by atomic absorption spectrophotometry following pre-concentration by extraction

Summary By extraction of the rare earths as salicylate complexes at pH 4.5 with methylisobutyl ketone they are concentrated and separated from most of the matrix elements. The organic extract is injected directly into the acetylene-nitrous oxide flame, the sensitivity being better than with aqueous solutions. A further increase in sensitivity and also some advantages in the extraction step are achieved by addition of Cd. The coextraction of other metal salicylate complexes and the possibilities of suppression of interferences have been investigated. The method leads to a 30–60 fold increase in sensitivity, according to the particular element considered, and thus allows the determination of some rare earths down to the 0.1 ppm range in rocks, cements and concretes. For several standard rocks the method gave very good agreement with the nominal rare earth contents.

Für die Überprüfung des Manuskriptes möchte ich den Herren Dr. P. Baertschi und O. Antonsen herzlich danken.     

Spektralphotometrische Bestimmung von Seltenen Erden durch Extraktion der Komplexe mit 8-Hydroxychinolin und Calcium

Zusammenfassung Eine einfache, vielseitig anwendbare Spektralphotometrische Analysenmethode zur Bestimmung der Seltenen Erden wurde ausgearbeitet. Dabei wird die Komplexverbindung von 8-Hydroxychinolin mit Calcium und den Seltenen Erden durch Chloroform extrahiert und photometrisch ausgewertet. Die Fehler betragen höchstens ±2%.

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Spectrophotometric determination of rare-earths by extraction of the complexes with 8-hydroxyquinoline and calcium

A simple and reliable method for the determination of the rare-earth elements is based on the photometric evaluation of the double complex compound of calcium and the rare-earth elements with 8-hydroxyquinoline extracted into chloroform. Errors amount to ±2% max.

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Für die kritische Überprüfung meiner Arbeit möchte ich Herrn Dr. H. Züst danken.     

Double sulfates of some rare earths with tetramethylammonium

Double sulfates of rare earths and tetramethylammonium with empirical formula (CH₃)₄NLn(SO₄)₂ · 3H₂O (Ln=Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb and Dy) were synthesized and studied by the methods of TG, DTG and DTA in the temperature range from 20 to 500°C, and by X-ray powder diffraction and chemical analysis. Two isostructural groups were obtained: one from Ce to Eu and another from Gd to Dy. It was found that rare earth sulfates are obtained as final products at 500°C. For comparison, TG, DTG and DTA curves of the thermal decomposition of tetramethylammonium sulfate are given.

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Zusammenfassung Doppelsulfate von Seltenerden und Tetramethylammonium der empirischen Formel (CH₃)₄NLn(SO₄)₂ · 3H₂O mit Ln=Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb und Dy wurden synthetisiert und im Temperaturbereich 20–500°C mittels TG, DTG und DTA, weiterhin mittels Röntgenpulverdiffraktion und chemischer Analyse untersucht. Es wurden zwei isostrukturelle Gruppen erhalten, die eine von Ce bis Eu, die andere von Gd bis Dy. Man fand, daß man bei 500°C als Endprodukt die Seltenerdensulfate erhält. Zum Vergleich wurden die TG-, DTG- und DTA-Kurven der thermischen Zersetzung von Tetramethylammoniumsulfat gegeben.

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Financial support by the Research Council of Slovenia is gratefully acknowledged.