Радиоактивный индикатор , радиоиндикатор или радиоактивная метка -- это химическое соединение , в котором один или несколько атомов заменены радионуклидом , так что благодаря его радиоактивному распаду его можно использовать для изучения механизма химических реакций , прослеживая путь , который проходит радиоизотоп . следует от реагентов к продуктам. Таким образом, радиоактивная маркировка или радиоактивное отслеживание являются радиоактивной формой изотопной маркировки . В биологическом контексте использование радиоизотопных индикаторов иногда называют экспериментами с подпиткой радиоизотопами .
Радиоизотопы водорода , углерода , фосфора , серы и йода широко используются для отслеживания хода биохимических реакций . Радиоактивный индикатор можно также использовать для отслеживания распределения вещества в естественной системе, такой как клетка или ткань , [1] или в качестве индикатора потока для отслеживания потока жидкости . Радиоактивные трассеры также используются для определения местоположения трещин, образовавшихся в результате гидроразрыва пласта при добыче природного газа. [2]Радиоактивные индикаторы составляют основу различных систем визуализации, таких как сканирование ПЭТ , сканирование ОФЭКТ и сканирование технеция . Радиоуглеродное датирование использует встречающийся в природе изотоп углерода-14 в качестве изотопной метки .
Изотопы химического элемента отличаются только массовым числом. Например, изотопы водорода могут быть записаны как 1 H , 2 H и 3 H с массовым числом, стоящим над индексом слева. Когда атомное ядро изотопа нестабильно, соединения, содержащие этот изотоп, радиоактивны . Тритий является примером радиоактивного изотопа.
Принцип использования радиоактивных индикаторов заключается в том, что атом в химическом соединении заменяется другим атомом того же химического элемента. Замещающий атом, однако, является радиоактивным изотопом. Этот процесс часто называют радиоактивной маркировкой. Сила методики обусловлена тем, что радиоактивный распад протекает гораздо энергичнее, чем химические реакции. Следовательно, радиоактивный изотоп может присутствовать в низкой концентрации, и его присутствие может быть обнаружено чувствительными детекторами излучения, такими как счетчики Гейгера и сцинтилляционные счетчики . Жорж де Хевеши получил Нобелевскую премию по химии 1943 года.«за работу по использованию изотопов в качестве индикаторов при изучении химических процессов».
Обычно используемые радиоизотопы имеют короткий период полураспада и поэтому не встречаются в природе в больших количествах. Они образуются в результате ядерных реакций . Одним из важнейших процессов является поглощение нейтрона атомным ядром, при котором массовое число рассматриваемого элемента увеличивается на 1 на каждый поглощенный нейтрон. Например,
В этом случае атомная масса увеличивается, а элемент остается неизменным. В других случаях ядро продукта нестабильно и распадается, обычно испуская протоны, электроны ( бета-частицы ) или альфа-частицы . Когда ядро теряет протон, атомный номер уменьшается на 1. Например,