Метод изотопов . Часть 1
Современная химия твердых веществ с большой эффективностью использует для разнообразных исследований изотопию элементов.
Введением метода радиоактивных изотопов для изучения процессов, протекающих в твердых телах, мы обязаны Хевеши [80]. Воспользовавшись радием D и торием В, как радиоактивными изотопами свинца, Хевеши применил этот метод при исследовании самодиффузии в металлическом свинце и его галоидных солях. Впоследствии в связи с искусственным получением радиоактивных изотопов почти всех элементов метод радиоактивных индикаторов, или, как его называют иначе, метод меченых атомов, получил широкое развитие. В настоящее время его успешно применяют для изучения механизма и кинетики химических реакций, коррозии металлов, адсорбции, катализа, а также для исследования трения, механического износа и многих других процессов в самых различных областях знания.
«Этот новый путь химического исследования, — справедливо указывал в 1951 г. Бродский [454], — принадлежит к самым важным и перспективным в современной науке. С его помощью за короткое время были получены весьма крупные результаты. Можно с уверенностью предсказать, что и дальнейшие успехи химии и соприкасающихся с ней наук будут тесно связаны с развитием и широким применением методов меченых атомов».
Эти методы основаны на двух особенностях радиоактивных атомов: а) до распада этих атомов их химическое поведение практически не отличается от поведения нерадиоактивных изотопов и б) распадаясь, радиоактивные атомы излучают энергию, которая достаточно легко может быть обнаружена.
По этой энергии можно определить чрезвычайно малые количества радиоактивного вещества (например, 10-16 г радиоактивного йода — J131). Таким образом, эти методы обладают исключительно высокой чувствительностью.
Сущность метода изотопов в применении к изучению процесса диффузии в твердых телах сводится к следующему. На поверхность исследуемого тела наносят тонкий слой радиоактивного вещества. Затем скорость проникания радиоактивных атомов внутрь тела измеряют путем определения радиоактивности на разных его глубинах по истечении различных промежутков времени.
При этом часто можно ограничиться определением активности: а) на одной и той же глубине по истечении разных промежутков времени или б) на различных глубинах в один и тот же момент времени.
Измерение радиоактивности, точнее, величины, ей пропорциональной и, таким образом, ее характеризующей (истинную активность препарата измерить очень трудно), осуществляют различными способами и устройствами. В практике работ с мечеными атомами наиболее широкое применение находят различные варианты ионизационного способа, основанного на вызываемой радиоактивным излучением ионизации молекул газообразной среды.
Принцип этого способа ясен из рис. 109. Электроды А и В, присоединенные к источнику тока Е, находятся в сухом воздухе, не проводящем тока. Поэтому цепь разомкнута, и стрелка гальванометра G стоит на нуле. При ионизации воздуха пронизывающим его излучением в цепи возникает ток, сила которого, указываемая гальванометром, зависит от активности излучения.
Другие части: