ÁREA: Química Analítica

TÍTULO: ESTUDO DA CINÉTICA DE ELETRODEPOSIÇÃO DE URÂNIO PARA A ESPECTROMETRIA ALFA DE ALTA RESOLUÇÃO.

AUTORES: Farias, E.E.G. (UFPE/CRCN) ; Silva, F.C.S. (UFPE/CRCN) ; de França, E.J. (UFPE/CRCN) ; Almeida, M.E.S. (UFPE/CRCN) ; Honorato, E.V. (UFPE/CRCN) ; Hazin, C.A. (UFPE/CRCN)

RESUMO: O urânio-238 é o Radionuclídeo Natural (RN) precursor da série de decaimento natural denominada “série do urânio”. Nessa série encontram-se os RN's responsáveis pela maior parte da dose de radiação recebida pelo ser humano. O urânio-238 pode ser determinado diretamente por Espectrometria Alfa de Alta Resolução (EAAR). Para isso, é necessária a eletrodeposição em camada delgada em disco de aço inox. O presente trabalho buscou determinar a cinética das reações de eletrodeposição para a EAAR. O tempo de eletrodeposição foi determinado através da equação de ajuste obtida no experimento da cinética de deposição do metal. O estudo da cinética de eletrodeposição do urânio possibilitou a determinação em menor tempo sem interferir no rendimento analítico.

PALAVRAS CHAVES: urânio; eletrodeposição; espectrometria alfa

INTRODUÇÃO: A crescente preocupação da sociedade com as questões relacionadas à preservação do ambiente tem acarretado uma demanda cada vez maior pela implementação de medidas de controle que visam minimizar o impacto das ações antrópicas sobre o solo, a água e o ar. Essas medidas envolvem, na maioria das vezes, a quantificação do teor de contaminantes (metais pesados, radionuclídeos, entre outros) nas diversas matrizes. Embora estejam presentes em todos os compartimentos do ambiente, os radionuclídeos naturais (RN's) podem ter suas concentrações alteradas em decorrência de processos industriais (FARIAS et al., 2011). O urânio-238 é o radionuclídeo precursor da série de decaimento natural denominada “série do urânio”. Nessa série encontram-se os RN's responsáveis pela maior parte da dose de radiação recebida pelo ser humano. O urânio-238 pode ser determinado diretamente por Espectrometria Alfa de Alta Resolução (EAAR). Para isso, é necessária a purificação do material e deposição em camada delgada em disco de aço inox (FARIAS et al., 2011; TOMÉ et al., 2002). O presente trabalho buscou determinar a cinética das reações de eletrodeposição a fim de encontrar o tempo mínimo de deposição do urânio para a EAAR.

MATERIAL E MÉTODOS: Para o ensaio foi montado um sistema de eletrodeposição que tem como princípio a passagem de uma corrente elétrica, na solução eletrolítica (solução amostra), gerada por uma fonte de alimentação de tensão assimétrica externa (Instrutherm modelo FA-2030) aplicando-se uma diferença de potencial entre o cátodo (disco de inox onde ocorreu a eletrodeposição) e o ânodo (eletrodo de platina). Em série com este circuito foi colocado um multímetro digital para o controle da corrente de deposição (Figura 1). Na eletrodeposição foram fixados parâmetros como a concentração inicial de urânio na solução suporte, pH e a corrente de deposição. O tempo de deposição foi determinado por meio do experimento da cinética de deposição do metal. O experimento referente à cinética de deposição do urânio baseou-se nas eletrodeposições de solução padrão de 1 mL de urânio (20 µg.mL-1) em meio a uma solução de eletrólito suporte (solução onde ocorre a eletrodeposição) contendo 8 mL de sulfato de amônio 1 mol.L-1 com pH 1-2 e com adição de 1 mL de água (utilizada para a transferência do material do béquer para a cela de eletrodeposição). As eletrodeposições ocorreram com uma corrente de 600 mA e uma diferença de potencial oscilando em função da resistência da solução eletrolítica. A EAAR utilizou um detector do tipo barreira de superfície, modelo 7200-02, produzido pela Canberra®. Para a análise da cinética de deposição fixou-se a concentração inicial do metal em solução e variou-se o tempo de eletrodeposição. Ao observar a ordem da reação, por meio do ajuste da respectiva função para essa ordem, determinou-se, pela função de ajuste, o tempo para a eletrodeposição de 99 % de todo do urânio em solução (concentração final em solução próxima de zero).

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Como resultado do experimento da cinética de deposição do urânio obteve-se a equação da cinética de reação (Figura 2). A Figura 2 mostra a concentração residual de urânio em solução após os diversos tempos de deposição. O ajuste da função gerou um coeficiente de correlação de 0,98045. O experimento indicou, pela equação de ajuste encontrada, que o tempo para depositar 99 % do urânio presente em solução é igual a 55 minutos.

Figura 1: Sistema de eletrodeposição.

(1)Contato para o ânodo,(2)Eletrodo de platina,(3)célula de eletrodeposição,(4)disco de inox,(5)base de inox,(6)contato para o cátodo.

Figura 2: Cinética de eletrodeposição do urânio.

Gráfico e função de ajuste dos dados obtidos com o ensaio de eletrodeposição de urânio.

CONCLUSÕES: O estudo da cinética de eletrodeposição do urânio mostrou-se de grande valia na determinação desse elemento por EAAR, possibilitando que as futuras determinações sejam realizadas em menor tempo sem interferir no rendimento analítico.

AGRADECIMENTOS: Ao programa de pós-graduação do CRCN/DEN-UFPE por disponibilizar os laboratórios e ao CNPq pelo auxílio financeiro.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: TOMÉ, F.V.; BLANCO, R. M. P.; LOZANO, J. C.2002. Study of the representativity of uranium and thorium assays in soil and sediment samples by alpha spectrometry. Applied Radiation and Isotopes, 56:393–398.

FARIAS, E. E. G., HONORATO, E. V., DE FRANÇA, E. J., HAZIN, C. A. 2011. Determination of 238U and 232Th in geological samples by alpha and gamma spectrometry. International Nuclear Atlantic Conference – INAC, Belo Horizonte, Brazil.