Метод меченых атомов реферат

Обновлено: 02.07.2024

Метод меченых атомов, применявшийся нами в течение двух лет, позволяет утверждать, что основной причиной низкого коэффициента использования хлопчатником фосфора удобрения (особенно в период вегетации) являются не химические процессы, превращающие фосфорную кислоту в менее доступные для хлопчатника формы, а незначительное число растений (от общего числа их в поле), участвующих в потреблении внесенного фосфора.[ . ]

Метод меченых атомов был использован также в опытах по некорневой подкормке томатных растений в период плодообразования.[ . ]

Метод меченых атомов находит в последнее время все более и более широкое применение в исследованиях питания растений, при решении теоретических и практических вопросов, возникающих в связи с задачами обоснования и разработки наиболее эффективных способов использования удобрений в сельском хозяйстве. В сочетании с другими методами экспериментального исследования применение радиоактивных и стабильных изотопов позволяет в ряде случаев получать более быстрые и более точные ответы на эти вопросы.[ . ]

Методом меченых атомов подтверждено большое значение высева вместе с семенами небольшого количества гранулированного суперфосфата. Внесенный таким способом фосфор суперфосфата используется растением полностью, при равномерном же распределении в почве — частично.[ . ]

В основе метода меченых атомов лежит широко распространенное в природе явление изотопии химических элементов. Многие биологически важные элементы в природных условиях представлены смесью изотопов. Различают изотопы устойчивые, или стабильные, которые различаются только массой ядра, и изотопы неустойчивые, или радиоактивные, которые, кроме массы ядра, различаются также типом радиоактивности, скоростью радиоактивного распада и энергией излучения, испускаемого при ядерных превращениях. Среди радиоактивных изотопов различают естественные и искусственные радиоактивные изотопы. Естественные радиоактивные изотопы встречаются сравнительно редко; из биологически важных элементов к ним относится изотоп К40, на долю которого в естественной смеси изотопов калия приходится 0,011%.[ . ]

Появление метода меченых атомов открыло новые возможности дальнейшего изучения обменных реакций в почвах и разрешения ряда методических вопросов. Среди элементов, принимающих участие в обменных процессах в почвах, важнейшее значение принадлежит кальцию. Для изучения обменных реакций с участием иона кальция может быть использован радиоактивный изотоп кальция — Са45.[ . ]

При помощи метода меченых атомов нами установлено, что хлопчатник использует вносимый при посеве и в ранней подкормке фосфор. При этом метеорологические условия раннего периода развития хлопчатника оказывают большое влияние на продолжительность периода от внесения фосфора до начала его потребления хлопчатником.[ . ]

Применение метода меченых атомов для наблюдения за усвоением растениями фосфора удобрений в зависимости от сроков и способов их внесения позволило с новой точки зрения подойти к оценке значения размещения удобрений в почве как фактора, обусловливающего размеры и темпы использования фосфора растениями.[ . ]

До применения метода меченых атомов трудно ¡было судить о там, проникает ли фосфор суперфосфата через оболочку в семя и насколько интенсивно поглощается в этих условиях фосфор.[ . ]

П.А.Власюк (1959), работая методом меченых атомов, установил связь марганца с обменным фосфором и серой. Он показал, что при наличии марганца скорость обмена фосфора фосфолипидов в растениях увеличивается. Хейнтцэ (1956) считает, что при недостатке марганца нарушается метаболизм азота у гороха. Т.В.Ярошенко (1970) нашла, что марганец усиливает синтез РНК и белка у пшеницы, овса и ячменя.[ . ]

В описанных здесь опытах метод меченых атомов был применен нами для другой цели, а именно, для наблюдения за ходом использования отдельными растениями фосфора из гранулированного суперфосфата в зависимости от их расположения ¡в рядке по отношению к гранулам разного состава и разных размеров. Экспериментальное изучение этого вопроса вообще трудно было бы представить без изотопной методики.[ . ]

Обычными агрохимическими методами исследования трудно было вскрыть недостатки того или иного способа внесения фосфора под хлопчатник. Невозможно было также с уверенностью утверждать, что повышение урожая хлопка происходило именно за счет внесенного фосфора, так как не было известно, каким способом хлопчатник использует внесенный фосфор. При изучении различных сроков и способов механизированного внесения фосфора под хлопчатник большую помощь оказал метод меченых атомов.[ . ]

Большое значение приобрел метод меченых атомов. Этим методом исследуют эффективность различных приемов внесения удобрений в почву, пути проникновения в организмы микроэлементов, нанесенных на листья растений.[ . ]

Позднее при использовании метода меченых атомов в экспериментах е ячменем было показано, что пассивное передвижение солей с током воды было незначительным и наблюдалось лишь в вариантах с высоким содержанием электролитов как в растении, так и во внешнем растворе. При низких концентрациях эта зависимость нарушалась. Отсюда был сделан вывод: пассивное передвижение ионов через корни с током воды незначительно.[ . ]

Результаты, полученные при помощи метода меченых атомов, указывают на то, что путем припосевного внесения фосфора не создаются необходимые условия для нормального питания всех растений в начале их вегетации. Полученные данные вызывают необходимость критически подойти к оценке роли припосевного внесения фосфора как приема обеспечения хлопчатника фосфором в его раннем возрасте, а вместе с этим обсудить и целесообразность серийного выпуска комбинированной хлопковой сеялки в ее существующей конструкции.[ . ]

В настоящее время экспериментальный метод характеризуется исключительными возможностями в изучении явлений жизни. Эти возможности определяются использованием микроскопии разных видов, включая электронную с техникой ультратонких срезов, биохимических методов, высокоразрешающего генетического анализа, иммунологических методов, разнообразных методов культивирования и прижизненного наблюдения в культурах клеток, тканей и органов, маркировки эмбрионов, техники оплодотворения в пробирке, метода меченых атомов, рентгене структурного анализа, ультрацентрифугирования, спектрофотометрии, хроматографии, электрофореза, секвенирования, конструкции биологически активных рекомбинантных молекул ДНК и т. д. Новое качество, заложенное в экспериментальном методе, вызвало качественные изменения и в моделировании. Наряду с моделированием на уровне организмов в настоящее время очень развивается моделирование на молекулярном и клеточном уровнях, а также математическое моделирование различных биологических процессов.[ . ]

На использовании изотопной метки основан метод изотопных индикаторов, или метод меченых атомов. Изотопной меткой могут служить как стабильные, так и радиоактивные изотопы.[ . ]

Учащиеся ознакамливаются даже с такими новейшими методами по изучению биохимических превращений, как метод меченых атомов.[ . ]

Исследования кафедры агрохимии ТСХА, проведенные методом меченых атомов, позволяющим прямым путем определить поглощение данного элемента из почвы и удобрения, показывают, что фосфор суперфосфата, заделанный на большую глубину, используется растением лучше, чем при мелкой заделке.[ . ]

Агрономическая химия была первой областью применения метода меченых атомов в исследованиях по сельскому хозяйству.[ . ]

Несмотря на сравнительно небольшой срок, прошедший с того времени, когда применение метода меченых атомов получило широкое распространение в агрохимических и почвенных исследованиях, уже теперь можно говорить о некоторых результатах, которые были получены благодаря использованию радиоактивных и стабильных изотопов в этой области. Метод меченых атомов позволил глубже изучить влияние условий питания на процессы обмена веществ у растений. Исследования скорости обновления белковых веществ в растениях, выполненные при помощи метода меченых атомов, вскрыли ряд фактов, заставляющих по-новому оценить значение регулирования условий питания растений путем подкормок во время вегетации для получения высокого урожая и направленного изменения химического состава и качества урожая сельскохозяйственных растений.[ . ]

В последние годы для изучения вопросов некорневого питания довольно широко начал применяться метод меченых атомов с использованием Р32, N15 и других изотопов. Это помогло Свансену (Swanson а. Whitney, 1953), Волку (Volk а. Anliffe, 1954) и Ромнею (Romney а. Toth, 1954) выяснить ряд вопросов, связанных с поступлением, передвижением и включением в обмен веществ некоторых важных элементов, поступивших в растение некорневым путем. При изучении некорневого питания метод меченых атомов дает возможность изучать механизм поступления питательных веществ в растение, точно устанавливать количественное поступление элементов питания, скорость их передвижения, распределение в организме, их превращения и обмен в органах и тканях растения, —■ т. е. изучать все то, что при обычных методах сопряжено с чрезвычайно большими трудностями, а подчас и совершенно невозможно. Применяя радиоактивные или стабильные изотопы, можно с большой точностью определять передвижение и распределение в растении усвоенного некорневым путем меченого элемента. При этом легко поддается определению именно та часть исследуемого элемента, которая поступила некорневым путем независимо от поступления этого же элемента (немеченого) через корневую систему.[ . ]

Общеизвестен факт низкого коэффициента использования хлопчатником фосфорных удобрений. До применения метода меченых атомов это явление объяснялось ретроградацией фосфорной кислоты в почве как одной из главных причин.[ . ]

В последнее десятилетие, особенно после распространения в исследованиях внекорневого питания растений метода меченых атомов, высказывалось предположение, что, применяя меньшие дозы фосфатов, но вводя их через листья, можно достичь такого же действия на урожаи, как и при внесении обычным путем в почву более высоких доз. Казалось, что подтверждается старый лозунг сторонников травопольной системы земледелия: кормить растение, а не удобрять почву. Но постепенно выяснилось, что внекорневое питание, по крайней мере фосфором, может иметь лишь дополнительное к корневому, а не основное значение.[ . ]

Исследования характера поглощения фосфатов почвами Мурманской области нами проведены с использованием метода меченых атомов.[ . ]

Выяснение этих вопросов и явилось одной из основных задач наших исследований. Кроме того, представлялось весьма важным выяснить, используя метод меченых атомов, характер тех изменений, которым, по-видимому, подвергается хлорофилл в различных условиях азотного питания растений.[ . ]

К счастью, в последнее десятилетие успехи техники позволили на количественном уровне изучать большие сложные системы, такие, как экосистемы. Метод меченых атомов, новые физико-химические методы (спектрометрия, колориметрия, хроматография), дистанционные методы зондирования, автоматический мониторинг, математическое моделирование, компьютерная техника послужили необходимыми для этого инструментами. Техника, разумеется, обоюдоострое оружие: она может быть как средством изучения целостности человека и природы, так и средством уничтожения того и другого.[ . ]

В первые 24 часа после внесения азотной подкормки доказуемых изменений в содержании запасных и конституционных белков, определяемых обычным химическим методом, в растении не было обнаружено. За это время достаточно заметно увеличилось содержание в растении небелковой фракции азота. В последующие сроки уборки через 48 и 96 часов после внесения азотной подкормки общее содержание небелкового азота и азота конституционных белков резко возросло, но содержание запасных белков и в эти сроки осталось примерно на том же уровне. На основании этих, данных, если не привлекать к подобным исследованиям метода ¡меченых атомов, можно было бы сделать вывод о том, что внесенный в подкормку азот использовался о растении на синтез органических небелковых соединений азота и конституционных белков. Что же касается запасных белков, то на их образование азотная подкормка не оказала влияния.[ . ]

Сказанным далеко не ограничивается тематика работ, помещенных в настоящем сборнике. Как видно из его содержания, круг вопросов, для изучения которых привлекается в настоящее время метод меченых атомов в данной области, весьма широк и разнообразен. Объединение в один сборник представленных в нем работ обусловлено тем, что в каждой из них в той или другой мере была использована изотопная методика. На данной стадии развития почвенных и агрохимических исследований с применением изотопов следует признать целесообразным ознакомление с различными путями применения этой сравнительно новой методики и полученными при ее помощи результатами, хотя бы они и носили предварительный характер. Эту цель и преследует главным образом издание настоящего сборника.[ . ]

Потребность в дополнительном снабжении хорошо усвояемым фосфором еще острее может проявляться у мелкосемянных культур, с их очень скромным запасом фосфора, обычно недостаточным для интенсивного начального роста. Благодаря использованию метода меченых атомов удалось количественно разграничить поглощение растениями фосфора из меченых удобрений и из почвы. Это иллюстрируется данными опыта с пшеницей.[ . ]

Благодаря применению радиоактивного изотопа фосфора удалось показать, что растения способны усваивать не только минеральные соли фосфорной кислоты, но частично и органические фосфорсодержащие соединения (сахарофосфаты и глицерофосфаты). Методом меченых атомов подтверждено известное и ранее интенсивное поглощение почвой фосфорной кислоты из удобрений. Вследствие этого поверхностное распределение суперфосфата без заделки в почву или мелкая заделка его приводят к закреплению удобрения в поверхностном слое почвы, который часто пересыхает, что вызывает отмирание усваивающей корневой системы и резко сокращает использование внесенного фосфора.[ . ]

На основании этих данных Филлипс и Криддль [54] объяснили влияние фильтрованного и нефильтрованного света ртутной лампы низкого давления на протекание химических процессов в насыщенных кислородом водных растворах О-глюцитола. Использование метода меченых атомов показало, что эта реакция имеет ступенчатый характер. При использовании для фильтрации света растворов было показано, что фотодеструкция происходит в результате поглощения излучения в области 2300—2400 А. Эти результаты подтверждают предположение о непосредственном поглощении света глюцитолом. Хотя количество поглощенного света мало, происходит возбуждение несвязывающих электронов и переход их на разрыхляющие уровни (переход п->а ), что инициирует процесс диссоциации.[ . ]

В лабораторных опытах при фильтрации раствора хлористого калия через трубки, наполненные черноземной почвой среднего механического состава, калий не опускался глубже 4—6 см; наибольшее количество его было задержано уже в верхнем 0—2-сантиметровом слое почвы. Аналогичные данные получены в лабораторной и полевой обстановке и с использованием метода меченых атомов (К42).[ . ]

Водоросли прямо или косвенно участвуют в обогащении почвы азотом. Многие сине-зеленые водоросли являются фиксаторами атмосферного азота. В почвах СССР обнаружено 95 видов водорослей, для которых экспериментально доказана азотофиксация. В целинных почвах умеренной полосы накопление азота водорослями достигает 17—24 кг ¡га, а на поливных полях тропической зоны — до 90 кг/га. Методом меченых атомов доказано, что фиксированный водорослями азот может усваиваться другими водорослями, грибами п высшими растениями.[ . ]

Воздушное питание растений представляет собой главным образом углеродное питание, которое осуществляется в процессе фотосинтеза. Сущность этого процесса состоит в том, что в зеленых листьях растений из углекислого газа, поступающего из воздуха, и воды, поступающей из почвы, под влиянием солнечных лучей происходит поглощение и связывание углерода в форме углеводов и других соединений, в том числе и таких сложных соединений, как белки. Методом меченых атомов установлена возможность усвоения углерода и через корневую систему.[ . ]

Поступая в растения в виде минеральных солей, питательные элементы претерпевают в организме растений ряд превращений, более глубоких в одних и менее глубоких в других случаях, но при некотором избытке питательных элементов в почве скорость их переработки в растениях в большей или меньшей степени отстает от скорости их поступления. Благодаря этому в растениях, произраставших в полевых условиях, всегда в том или ином количестве находятся питательные элементы в той именно форме, в какой они поступили в растения. При этом содержание в растениях отдельных питательных элементов в минеральной форме в значительной степени зависит от степени обеспеченности ими почвы, от интенсивности применения удобрений. На этом и основан начинающий широко внедряться в практику метод диагностики состояния питания растений ¡по содержанию в их тканях солей азотной кислоты, солей фосфорной кислоты, ¡калийных солей, хлоридов, сульфатов. Но могут сказать, что накопление в тканях растений нитратов, фосфатов и т. п. потому и происходит, что растение их не использует или во всяком случае хуже использует для построения своего тела, чем гипотетические продукты переработки этих соединений микроорганизмами. Изучение питания растений, проведенное в последние годы с применением новых средств исследования — метода меченых атомов и хроматографического анализа, полностью снимает и это возражение. Применяя в качестве метки фосфорных удобрений радиоактивный изотоп фосфора Р32, мы можем проследить, как скорость поступления в растения фосфатов, так и последовательность, равно как и скорость превращения в растениях минеральных фосфатов в органические соединения — сахаро-фосфаты, фосфатиды, белки.[ . ]

Искусственно получаемые радиоактивные элементы нашли широкое применение в науке и технике. Одним из методов, позволяющих на практике использовать свойства радиоактивных элементов, является так называемый метод меченых атомов. Этот метод использует тот факт, что по химическим и многим физическим свойствам радиоактивный изотоп неотличим от устойчивых изотопов того же элемента. В то же время радиоактивный изотоп легко может быть опознан по своему излучению (с помощью, например, газоразрядного счетчика). Добавляя к исследуемому элементу радиоактивный изотоп и улавливая в дальнейшем его излучение, мы можем проследить путь этого элемента в организме, в химической реакции, при плавке металла и т. д.

Меченые атомы, как правило, представляют собой радиоактивные (реже стабильные) нуклиды, которые используются в составе простых или сложных веществ для изучения химического, биологического и других процессов с помощью специальных методов (напр., масс- спектрометрия, радиометрия). Масс- спектрометрия (масс- спектроскопия)- это метод исследования вещества путем определения спектра масс частиц, содержащихся в веществе, и их относительного содержания (распространенности). Данный универсальный аналитический метод, широко применяется в физике, химии, биологии и медицине. Радиометрический анализ заключается в определении качественного и количественного состава вещества, основанный на использовании радионуклидов, обычно вводимых в реагенты или образующихся в анализируемом веществе под действием ядерных частиц или жестких g - лучей. Результаты радиометрического анализа получают по данным измерений радиоактивности продуктов реакции с помощью радиометрических приборов. Для регистрации радиационной активности применяют счетчик Гейгера (назван по имени Х. Гейгера), представляющий собой газонаполненный диод (обычно цилиндрический) с тонкой нитью в качестве анода. Действие основано на возникновении в газе в результате его ионизации (при пролете частицы) электрического разряда (коронного). В последнее время более распространены в силу своих высоких технических характеристик полупроводниковые детекторы, устройство которого показано ниже.

Детектор. Схематическое изображение полупроводникового детектора (штриховкой выделена чувствительная область): n - полупроводник с электронной проводимостью; p - полупроводник с дырочной проводимостью; Ge - германий, имеющий собственную проводимость(i); V - напряжение постоянного источника.

С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

1. Ландсберг Г. С. Элементарный учебник физики. Том III. – М.: Наука, 1986

Содержание

ведение 5
1 История развития метода меченых атомов 6
1.1 Основные понятия и терминология. 7
1.1.2 Изотопные индикаторы 10
1.2.1 Стабильне изотопы. 11
1.2.2 Радиоактивные изотопы 14
1.3 Изотопные индикаторы в медицине, биологии и сельском хозяйстве 15
2 Авторадиография. 19
2.1.Преимущества и недостатки авторадиографии. 20
3 Сцентиллярные счетчики излучения 22
3.1 Сцинтилляции и сцинтилляторы 25
4 Введение радиоактивной метки в биологические препараты 33
Заключение 36
Список использованных источников 37

Вложенные файлы: 1 файл

мби курсовая.docx

1 История развития метода меченых атомов 6

1.1 Основные понятия и терминология. 7

1.1.2 Изотопные индикаторы 10

1.2.1 Стабильне изотопы. 11

1.2.2 Радиоактивные изотопы 14

1.3 Изотопные индикаторы в медицине, биологии и сельском хозяйстве 15

2 Авторадиография. 19

2.1.Преимущества и недостатки авторадиографии. 20

3 Сцентиллярные счетчики излучения 22

3.1 Сцинтилляции и сцинтилляторы 2 5

4 Введение радиоактивной метки в биологические препараты 33

Список использованных источников 37

1 История развития метода меченых атомов

Метод меченых атомов широко используется в аналитической практике. Метод радиоактивных индикаторов позволяет судить о поведении элементов в различных химических и биологических процессах, в том числе при их разделении и концентрировании в ходе анализа. Метод базируется на установленном Д. Хевеши, Ф. Панетом и К. Фаянсом факте, что радиоактивные элементы ведут себя точно так, как эти элементы в нерадиоактивном состоянии. Говоря современным научным языком, изотопные эффекты в большинстве химических и биологических процессов в первом приближении отсутствуют. Георг Хевеши — венгерский физикохимик, радиохимик родился в Будапеште, окончил в 1908 г. Будапештский университет, затем учился в Германии, в Берлинском и Райбургском университетах. Впоследствии работал в Цюрихском университете, в Высшей технической школе в Карлсруэ с Ф. Габером в Манчестерском университете с Э. Резерфордом, в Радиевом институте в Вене с Ф. Панетом. До 1920 г. работал в Будапештском университете, в 1918 г. стал там профессором Впоследствии работал в Копенгагенском (1920-1926), Фрайбургском (1926-1940), и Стокгольмском (с 1943 г.) университетах. Метод радиоактивных индикаторов был предложен Д. Хевеши и Ф. Панетом еще до Первой мировой войны (1913); определяя растворимость солей свинца, они использовали радиоактивный изотоп этого элемента. В 1932 г Д. Хевеши разработал метод изотопного разбавления и применил его для определения свинца в горных породах. Годом раньше Д. Хевеши обнаружил, что при облучении элементов рентгеновскими лучами возникает вторичное рентгеновское излучение — так был намечен путь к рентгенофлуоресцентному анализу. В 1936 г. Д.Хевеши (вместе с Х. Леви) разработал метод нейтронно-активационного анализа. Совместно с Д. Костером Д. Хевеши открыл гафний, объяснил особое положение иттрия в ряду редкоземельных элементов и т.д. в 1944 г ученый был удостоен Нобелевской премии. Ее присудили за работу по использованию изотопов как индикаторов при изучении химических процессов.

Химики-аналитики широко использовали метод радиоактивных индикаторов, созданный Д. Хевеши, для разработки приемов разделения и концентрирования микропримесей. Метод позволял быстро и надежно контролировать степень извлечения элемента при экстракции, ионном обмене, соосаждении и в других случаях. Радиоактивные индикаторы применяли также при изучении механизма химических реакций. Исследования были обеспечены наличием большого числа долгоживущих радионуклидов, удобных для измерения их радиоактивности.

В декабре 1957 г. в Москве состоялась большая конференция по применению радиоактивных изотопов в аналитической химии. Проходила она в ГЕОХИ АН СССР, в ней участвовало 450 человек, в том числе крупные аналитики из других стран — И. М. Кольтгоф (США), Г. Ирвинг (Эрвинг) из Великобритании, Р. Пришбл из Чехословакии и другие. Это была первая после войны аналитическая конференция в СССР с участием иностранных ученых. На конференции было много докладов о применении меченых атомов при разработке и использовании методов анализа. Например, А. В. Николаев (будущий академик), А. А. Сорокина и А. С. Масленникова сообщили об использовании изотопов при разделении редкоземельных элементов. В докладе И. П. Алимарина и Г. Н. Билимовича сообщалось об использовании изотопов 95 Nb, 95 Zr, 82 Та при разработке методов отделения тантала от титана, циркония от ниобия, определяли выделенные элементы методом изотопного разбавления. Сродни методу радиоактивных индикаторов так называемый радиоуглеродный метод, который важен для датировки разного рода объектов. К примеру, что космические лучи, попадая в земную атмосферу, создают потоки вторичных частиц. В результате этого происходит превращение радиоактивного азота-15 в радиоактивный углерод-14. В момент возникновения атомы 14 С, имеющие очень высокую энергию, сразу же вступают в реакцию с кислородом, образуя углекислый газ. Последний усваивается растениями и от них переходит к животным. В целом в биосфере поддерживается постоянная концентрация углерода-14. Эти факты были установлены к 1946 г. группой исследователей, в которую входил и американский физик У. Ф. Либби. Он задался вопросом: что происходит оадиоактивным углеродом после смерти организма. Поскольку обмен шеств прекращается, изотоп 14 С в организм более не поступает. А содержавшийся в организме изотоп начинает распадаться: в соответствии периодом полураспада его количество уменьшается вдвое за 5 600 лет. Значит, по относительному содержанию углерода-14 в ископаемых останках можно судить об их возрасте. Идея проста, но для создания точного и удобного метода датирования потребовались большие усилия. Метод радиоуглеродной геохронологии позволяет определять возраст археологических объектов в пределах 200-50 000 лет. Для изотопного анализа используют масс-спектрометр, поэтому требуется лишь несколько граммов исследуемого вещества.

1.1 Основные понятия и терминология

Радиоактивность ( radioactivity) — это обозначение удивительного явления природы, открытого Беккерелем в конце XIX века, суть которого заключается в самопроизвольном спонтанном превращении атомных ядер некоторых элементов в другие, которое сопровождается выделением трёх видов "лучей". Природу лучей установили быстро: α-лучи — это двукратно ионизированные атомы гелия, β-лучи — это электроны, γ-лучи — это жесткое коротковолновое электромагнитное излучение. Элементы, способные к таким превращениям стали называться радиоактивными, т.е. способными к этому превращению. В зависимости от типа излучения, радиоактивные атомы стали определять соответственно как α, β или γ излучатели или источники. Правда, вскоре было установлено, что некоторые радиоактивные атомы излучают сразу два (а возможно, и три) вида лучей, поэтому такая классификация дополняется пояснениями — это "чистый" α-излучатель или имеется сопутствующее γ-излучение. К первоначальным трём типам ядерных превращений (α, β и γ — радиоактивный распад) добавились новые, однако, общие закономерности для всех остались неизменными. В конце ХХ века было рекомендовано термин "изотоп" заменить на "нуклид" и, соответственно, "радиоактивный изотоп" на "радионуклид". Особенно широкого распространения это нововведение не получило, и оба термина используются в научной литературе как синонимы.

Количественная характеристика радиоактивности получила у физиков название "активность" (activity). Так как физикам никто не давал монопольного права на термин "активность", то со временем выяснилось, что в разных областях науки под "активностью" понимают совсем разные понятия. Сравните: активность радиоактивного изотопа, химическая активность элемента или соединения, энзимологическая активность фермента, биологическая (например, антивирусная) активность препарата — всё это совершенно различные понятия. Сближение различных научных дисциплин ещё больше запутывает положение. Попробуйте охарактеризовать фермент, меченный радиоактивным изотопом углерода-14. Активность такого фермента — это его энзимологическая характеристика или радиоактивная? Поэтому в современной научной литературе (особенно биологической) все чаще термин "активность" для радиоактивных веществ заменяется термином "радиоактивность".

За единицу активности (радиоактивности) радиоактивного вещества в Международной системе СИ принята скорость радиоактивного распада, равная 1 распаду в секунду, которая получила название беккерель — Бк (в английской версии Bq). Устаревшая, но по-прежнему используемая единица активности кюри — Ки (в английской версии Ci) — это активность препарата, эквивалентная активности 1 г металлического радия-226 и равная 3,7х10 10 распадов в секунду, т.е. 3,7х10 10 Бк.

Строго говоря, радиоактивный распад — это превращение ядра атома радиоактивного элемента, которое сопровождается выделением продуктов такого превращения. Например, электронный захват представляет собой поглощение электрона ядром с выделением γ-кванта, и такой тип "радиоактивного распада" более точно следует называть "ядерным превращением". Впрочем, оба термина используются в литературе на равных, несмотря на предпочтительность "ядерного превращения".

Основной закон радиоактивного распада описывается замечательной формулой:

N_t — количество распавшихся радиоактивных атомов;

N₀ — начальное количество радиоактивных атомов;

е — основание натурального логарифма;

λ — константа скорости радиоактивного распада;

На практике для работы ею никто не пользуется, однако, из этой формулы следует сразу несколько довольно простых, но очень важных выводов и следствий, которые надо знать всем работающим с радиоактивными изотопами:

Количество радиоактивных атомов, распавшихся за некоторое время наблюдения, зависит только от их исходного количества и времени наблюдения (распада). Никакие другие параметры: астрономические, физические, химические, парапсихологические на радиоактивный распад не влияют. Константа скорости радиоактивного распада [ λ ] (иногда ее называют константой распада) определяется только природой изотопа и для каждого изотопа имеет свою величину. Все попытки замедлить радиоактивный распад охлаждением (даже в жидком азоте) или ускорить распад нагреванием абсолютно бессмысленны. Можно влиять на стабильность химического соединения, меняя температуру его хранения, но количество радиоактивных атомов в препарате при этом не изменится.
Скорость радиоактивного распада меняется по экспоненте (т.е. нелинейно), и рассчитывать количество радиоактивного материала в препарате надо с учетом этого факта, пользуясь либо вышеприведенной формулой, либо соответствующими таблицами распада (что обычно и делают на практике).
Если в формуле радиоактивного распада N_t = 1/2 N₀ , т.е. распалась ровно половина радиоактивных атомов, содержащихся в препарате. Время этого процесса — константа Т₁_\2 — называется периодом полураспада. Физический смысл — время, за которое распадается половина радиоактивных атомов данного изотопа. Эта величина весьма полезна для работающих с радиоактивностью, т.к. позволяет быстро оценить "потери на распад" препарата.
Физический смысл константы скорости радиоактивного распада [ λ ] — это активность 1 моля (или ммоля) 100% радиоактивного изотопа и соответственно размерность этой константы — Бк/моль (Bq/mol) или Ки/ммоль (Ci/mmol). То есть, это теоретически достижимая молярная активность (активность одного моля радиоактивного вещества), знание которой позволяет оценить чувствительность метода и качество радиоактивного препарата.

1.2 Изотопные индикаторы

Изотопные индикаторы, вещества, имеющие отличный от природного изотопный состав и благодаря этому используемые в качестве метки при изучении самых разнообразных процессов. Роль изотопной метки выполняют стабильные или радиоактивные изотопы химическ их элементов, которые легко могут быть обнаружены и определены количественно. Высокая чувствительность и специфичность изотопных индикаторов позволяют проследить за ними в сложных процессах перемещения, распределения и превращения веществ в сколь угодно сложных системах, в том числе и в живых организмах.

Метод изотопных индикаторов основан на том, что химические свойства разных изотопов одного элемента почти одинаковы (благодаря чему поведение меченых атомов в изучаемых процессах практически не отличается от поведения других атомов того же элемента), и на лёгкости обнаружения изотопов, особенно радиоактивных. При использовании метода необходим учёт возможных реакций изотопного обмена, приводящих к перераспределению меченых атомов (следовательно, к потере соединением метки), а иногда и учёт радиационных эффектов, связанных с влиянием радиоактивных излучений на ход процесса. Изотоп, используемый в качестве метки, вводится в состав изучаемых соединений. Могут быть использованы как стабильные, так и радиоактивные изотопы.

Преимущество стабильных изотоп ов — их устойчивость и отсутствие ядерных излучений. Однако только небольшое число элементов имеет подходящие стабильные изотопы. Малая доступность последних и сравнительно сложная техника обнаружения составляют недостатки метода изотопных индикаторов с применением стабильных изотопов. Преимущество радиоактивных изотопов — возможность их получения практически для всех элементов периодической системы, высокая чувствительность, специфичност ь и точность определения, простота и доступность измерительной аппаратуры. Поэтому большинство исследований, использующих метод изотопных индикаторов, выполнено с радиоактивными изотопами.

Такие элементы, как водород, углерод, сера, хл ор, свинец, имеют удобные для использования как стабильные — 2 H, 13 C, 34 S, 35 Cl, 37 Cl, 20 4 РЬ, так и радиоактивные изотопы — 3 H, 11 C, 14 C, 35 S, 36 C1, 212 РЬ. В качестве изотоповазота и кисло рода чаще всего применяются стабильные 15 N и 18 O и другие. Стабильные изотопные индикаторы получают обогащением природных изотопных смесей путём многократного повторения операции разделения (перегонка, диффузия, термодиффузия, изотопный обмен, электролиз; см. Изотопов разделение), а также на масс-спектрометрических установках и при ядерных реакциях.

С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

1. Ландсберг Г. С. Элементарный учебник физики. Том III. – М.: Наука, 1986

Применение искусственно получаемых радиоактивных элементов. Метод исследования вещества путем определения спектра масс частиц и их относительного содержания. Определение качественного и количественного состава вещества. Метод радиоизотопной диагностики.

Подобные документы

Многообразие дисперсных систем. Значение удельной поверхности дисперсной фазы. Получение лиофобных коллоидов. Вещества, препятствующие процессу самопроизвольного укрупнения коллоидных частиц. Механическое размалывание вещества. Процесс гидролиза солей.

лекция, добавлен 06.03.2014

Перманганатометрическое титрование - фармакопейный метод, применяющийся для количественного определения суммы окисляемых компонентов. Исследование количественных характеристик основных групп биологически активных веществ в анализируемых видах полыни.

статья, добавлен 07.05.2021

Метод атомно-абсорбционного спектрального анализа. Зависимость резонансного поглощения от атомной концентрации. Беспламенный метод атомизации с использованием графитовой кюветы. Рентгеновская спектроскопия. Характеристика фотоэлектронных спектрометров.

контрольная работа, добавлен 29.11.2016

Сущность физических методов анализа и его группы. Процесс использования масс-спектрометрии и молекулярной реакции. Особенности химического качественного анализа. Общая характеристика анионов 3 группы. Метод окислительно-восстановительного титрования.

контрольная работа, добавлен 28.10.2013

Происхождение водорода (протонов и нейтронов). Характеристика водородного (протон-протонного) цикла. Оценка частоты вращения ядер химических элементов, радиусы атомов. Роль орбитального захвата атомов и элементарных частиц в генезисе химических элементов.

статья, добавлен 09.06.2016

Изучение сущности электрохимических методов качественного и количественного анализа. Рассмотрение классификации методов в зависимости от типа явлений, замеряемых в процессе анализа. Характеристика приборов, используемых для электрохимических определений.

реферат, добавлен 31.03.2014

Характеристика и промышленное значение полевых шпатов. Фотоколориметрия как спектрофотометрический метод химического анализа. Методы количественного определения железа в полевом шпате. Методика фотоколориметрического определения сульфосалицилата железа.

курсовая работа, добавлен 03.05.2016

Анализ специфики количественного определения токоферола ацетата цериметрическим методом при помощи выраженных восстановительных свойств лекарственного вещества. Определение оптимальных условий газохроматографического анализа альфа-токоферилацетата.

курсовая работа, добавлен 24.09.2016

Совокупность методов качественного и количественного анализа, основанных на использовании электрохимических процессов, происходящих в электролитической ячейке. Потенциометрическое титрование и измерение электродвижущих сил электрохимических цепей.

курсовая работа, добавлен 26.03.2014

Электроды, применяемые в полярографии. Ограниченность электродных процессов в водных растворах со стороны катода выделением водорода, с анодной - кислорода. Влияние процесса восстановления кислорода, растворенного в электролите на полярографическую волну.

Читайте также: