Իզոտոպային ինդիկատորներ

Իզոտոպային ինդիկատորներ՝ նյութեր, որոնք տարբերվում են բնության մեջ գոյություն ունեցող նմանակների իզոտոպային բաղադրությունից, դրա շնորհիվ էլ կիրառվում են որպես նշանադրվածներ տարբեր պրոցեսներ ուսումնասիրելու համար։

Իզոտոպային ինդիկատորների բաղադրության մեջ կարող են մտնել քիմիական տարրերի կայուն և ռադիոակտիվ իզոտոպները, որոնք հեշտությամբ հայտնաբերվում են և քանակապես որոշվում։ Իզոտոպային ինդիկատորների բարձր զգայունությունը և յուրահատկությունը հնարավորություն են տալիս մեծ ճշտությամբ հետևելու իզոտոպի տեղաշարժին և կրած փոփոխություններին՝ զանգվածափոխանակման, փոխարկումների և բաշխումների ժամանակ՝ ինչպես փորձանոթներում, այնպես էլ կենդանի օրգանիզմներում։

Նշանադրված ատոմների եղանակ

Իզոտոպային ինդիկատորների եղանակը (կոչվում է նաև նշանադրված ատոմների եղանակ) առաջարկել են Դ. Հևեշին և Ֆ. Պանեթը՝ 1913 թվականին։ Եղանակը հիմնված է այն փաստի վրա, որ միևնույն տարրի իզոտոպները քիմիապես նման են իրար, բայց իրարից կարելի է հեշտությամբ տարբերել, մանավանդ, երբ նրանցից մեկը ռադիոակտիվ է։

Իզոտոպային ինդիկատորների եղանակը կիրառելիս անհրաժեշտ է հաշվի առնել իզոտոպների փոխանակման ռեակցիաների գոյությունը (որի պատճառով նշանադրված իզոտոպը կարող է «կորչել» կամ վերաբաշխվել) և ռադիոակտիվ ճառագայթման ազդեցությամբ որևէ կողմնակի ռեակցիայի ընթանալու հնարավորությունը։

Նշանադրումը կարելի է կատարել ինչպես կայուն, այնպես էլ ռադիոակտիվ իզոտոպներով։

Կայուն իզոտոպներ

Կայուն իզոտոպներ են՝ ²H, ¹³C, ¹⁵N, ¹⁸Օ, ³⁵Cl, ³⁷Cl, ³⁴S, ռադիոակտիվ՝ ³H, ¹¹C, ¹⁴C, ³⁵S, ³⁶Cl և այլն։

Բնության մեջ

Բնության մեջ միայն մեկ իզոտոպով հանդիպող տարրերի (Be, F, Na, Al, P, J) համար, որպես նշանադրված ատոմներ, կիրառվում են միայն արհեստական ռադիոակտիվ իզոտոպները։ Կայուն իզոտոպներն օժտված են այն առավելությամբ, որ դրանց հետ աշխատելը վտանգավոր չէ։ Բայց դրանց սակավաթիվ լինելը և հայտնաբերման համար պահանջվող բարդ տեխնիկան հաճախ ստիպում են դիմել ռադիոակտիվ իզոտոպների։

Վերջիններիս հայտնաբերումը և քանակական ճշգրիտ որոշումը կատարվում է մատչելի սարքերի միջոցով՝ չնչին քանակության իզոտոպ օգտագործելով։

Որոշում

Ռադիոակտիվ իզոտոպային ինդիկատորներ քանակապես որոշում են Դեյգերի և սցինտիլյացիոն հաշվիչներով։ Դեյգերի հաշվիչը հնարավորություն է տալիս հայտնաբերելու 10⁻¹¹ գ ¹⁴C, 10⁻¹⁶ գ ³²P և ¹³11, 10⁻¹⁹ գ ¹¹C։ Նուրբ բետա ճառագայթումով օժտված իզոտոպները (³H, ¹⁴C, ³⁵S և այլն) հայտնաբերելու համար օգտագործում են հեղուկ սցինտիլյացիոն հաշվիչներ։

Կայուն իմիդները ստանում են բնական իզոտոպների խառնուրդը հարստացնելով բազմակի թորման, դիֆուզիայի, ջերմադիֆուզիայի, իզոտոպների փոխանակման ուղիով, էլեկտրոլիզով, ինչպես նաև մասսպեկտրաչափական սարքերով։ Նշանադրված ատոմ պարունակող նյութերն ստացվում են սովորական և կենսաբանական սինթեզների, ինչպես նաև իզոտոպների փոխանակման միջոցով։ Շատ կարևոր է իմանալ նշանադրման տեղը, օրինակ, ²H(D)-ով կարելի է ստանալ մի քանի տ^{եսակի նշանադրված էթանոլ. CD₃CD₂OH, CD₃CH₂OH, C₂H₅OD և այլն։}

Կիրառում

Իզոտոպային ինդիկատորներ եղանակը կիրառվում է նյութերի բաշխման բնույթը և դրանց տեղաշարժը պարզաբանելու, նյութերի քանակական վերլուծության և բարդ ռեակցիաների մեխանիզմը պարզելու ու քիմիական միացությունների կառուցվածքն ուսումնասիրելու համար։

Կենսաբանության մեջ

Կենսաբանության մեջ, նշանադրված (ռադիոակտիվ) ատոմների միջոցով ուսումնասիրում են կենդանի օրգանիզմներում, հյուսվածքներում ու բջիջներում կատարվող կենսաբանական պրոցեսները։ Ռադիոակտիվ իզոտոպների՝ ջրածնի (²H և ³H), ածխածնի (¹³C և ¹⁴C), ազոտի (¹⁵N), թթվածնի (¹³O), ֆոսֆորի (³²P), ծծմբի (³⁵S), երկաթի (⁵⁹Fe), յոդի (¹³J) կիրառման շնորհիվ մանրամասնորեն պարզաբանվել են կենդանի բջիջներում տեղի ունեցող սպիտակուցների, ածխաջրերի, ճարպերի, նուկլեինաթթուների և կենսաբանական մյուս ակտիվ նյութերի կենսասինթեզի ու քայքայման, ինչպես նաև բույսերում կատարվող ֆոտոսինթեզի, անօրգանական նյութերի ու մրկրոտարրերի յուրացման բարդ պրոցեսները։

Իզոտոպների միջոցով հաջողվել է պարզել շատ միջատների, կրծողների, թռչունների և այլ մանր կենդանիների գաղթի (միգրացիա) ճանապարհն ու արագությունը։ Մարդու և կենդանիների ֆիզիոլոգիայի և կենսաքիմիայի բնագավառում իզոտոպային մեթոդով ուսումնասիրվել է տարբեր նյութերի անցումը հյուսվածքների մեջ (այդ թվում՝ երկաթի ներառումը հեմոգլոբինի մեջ, ֆոսֆորինը՝ նյարդային և մկանային հյուսվածքներում, կալցիումը՝ ոսկրերում և այլն)։

Որոշ իզոտոպներով (⁵⁹Fe, ¹³¹J և այլն) հնարավոր եղավ կենդանի օրգանիզմներում որոշել շրջանառու արյան քանակությունը, հոսքի արագությունը, լրիվ շրջանառության ժամանակամիջոցը, ինչպես նաև ներքին սեկրեցիայի գեղձերի ֆունկցիան։

Բժշկագիտության մեջ

Բժշկագիտության մեջ իզոտոպային մեթոդի կիրառման շնորհիվ պարզաբանվել են որոշ հիվանդությունների առաջացման պատճառները, ճիշտ ախտորոշման մեթոդները, երկրաբանության մեջ՝ բացահայտելու հանքատեսակների և լեռնային ապարների տարիքը։

Արտաքին հղումներ

• National Isotope Development Center U.S. Government resources for radioisotopes - production, distribution, and information
• Isotope Development & Production for Research and Applications (IDPRA) U.S. Department of Energy program sponsoring isotope production and production research and development

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 4, էջ 335)։