Радиоактивный индикатор


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,