Метод изотопного разбавления

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГАПОУ СО

«Полевской многопрофильный техникум им. В. И. Назарова»

Реферат по ФМА

«Метод изотопного разбавления»

Выполнила:

Заруба Юлия Сергеевна,

группа № 323

Проверила:

О. В. Ухмыленко

2018 год

Введение

Моё задание - это написание реферата по предмету ФМА на тему «Метод изотопного разбавления». Эта тема даёт мне возможность не только получить хорошую годовую оценку, но и узнать больше об этом методе. Данный метод очень актуален в нашей жизни, по моему мнению, всё, что касается темы «Метод изотопного разбавления» - это всё пригодится в развитии кругозора и понимание устройства мира.

Суть метода заключается в следующем: образец с известным изотопным составом, но неизвестным содержанием элементов смешивается с точным количеством добавки. Добавка содержит необходимые элементы с измененным изотопным составом. В идеальном случае добавка должна содержать элементы, обогащенные по наименее распространенным изотопам. С целью обеспечения изотопного обмена между образцом и добавкой, её следует вводить на стадии разложения образца, если таковое необходимо. В других случаях форма, в которой элемент существует в добавке, должна по возможности быть идентичной форме элемента в образце. В результате развития техники и совершенствования методик изотопного разделения вещества (или стабильные изотопы) становятся более доступными, и их применение растет не только в атомной промышленности и ядерно-физических исследованиях, но и в качестве трассеров в медицинской диагностике, биологии, сельском хозяйстве, геохимии, а также в аналитической практике в методе изотопного разбавления. Расширение областей применения, а также ассортимента изотопной продукции, как по химическому состоянию, так и по агрегатному состоянию требует универсальных высокоточных методов контроля изотопного и элементного состава.

Основная часть

В основе метода изотопного разбавления лежит допущение, что разные нуклиды одного и того же элемента химически эквивалентны. Метод целесообразно использовать для определения близких по свойствам компонентов трудно разделяемых смесей. Метод изотопного разбавления сочетает в себе преимущества методов внутреннего стандарта и добавок. Его идею лучше всего рассмотреть на конкретном примере. При определении свинца методом изотопного разбавления в анализируемый раствор, содержащий х (г) свинца, вводят небольшое известное количество радиоактивного изотопа Рb, в результате чего раствор приобретает активность А₀. Какое-то количество полученного раствора осаждают раствором сульфата и получают m (г) осадка PbSO₄ с активностью А. Определение активности осадка часто нежелательно из-за адсорбции, самопоглощения и других явлений, искажающих истинную величину активности, поэтому обычно определяют активность раствора после отделения осадка. Если А₁ и V₁ - удельная активность и объем раствора до осаждения, A₂ и V₂ - после него, то, очевидно, активность осадка А будет равна: А = А₁V₁ - А₂V₂. Применение метода изотопного разбавления предполагает, что закон постоянства изотопного состава элементов соблюдается, химические свойства радиоактивного и неактивного изотопов неразличимы и реакции изотопного обмена радиоизотопа с «третьими» компонентами смеси не происходят. Важно, что для метода изотопного разбавления нет необходимости отделять изучаемый компонент количественно, однако массу выделенной части определяют, используя любой из методов количественного анализа, например гравиметрию. Предел обнаружения ограничен необходимостью определения массы выделенной доли вещества. Для выделения анализируемого компонента в методе изотопного разбавления наряду с осаждением используются также экстракция, хроматография и другие методы разделения, а для определения количества выделенного компонента применяют спектральные, электрохимические и другие методики.

Достоинства:

1) Отсутствует мешающее влияние других элементов, поскольку их изобарные изотопы удаляются посредством химического разделения, предшествующего масс-спектрометрическому анализу.

2) Метод является чрезвычайно чувствительным, поскольку количество образца можно увеличить, если концентрация исследуемого элемента уменьшается.

3) Точность метода очень высока, так как определяется только калибровкой индикаторного раствора.

4) Не требуется количественного выделения элемента из смеси при условии, что смесь предварительно была гомогенизирована.

5) Метод изотопного разбавления имеет преимущество перед другими радиометрическими методами в тех случаях, когда полное выделение исследуемого вещества из анализируемой смеси затруднительно или невозможно. изотопный разбавление радиоактивный химический

Недостатки:

1) Концентрация и изотопный состав индикаторного раствора должны быть точно известны. Ошибки при калибровке индикатора могут возникнуть, если соединение, содержащее индикаторный элемент, имеет нестехиометрический состав.

2) На измеренное значений изотопного отношения в смеси может повлиять процесс фракционирования изотопов в масс-спектрометре. Если элемент имеет только два природных изотопа, то ввести поправку невозможно.

3) Необходимо полное перемешивание смеси растворов образца и индикатора. Этого трудно достичь в тех случаях, когда исследуются геологические образцы, в которых определяемый элемент остается в тугоплавких минералах или когда элемент захватывается нерастворимым осадком при растворении образца.

4) Изотопный состав индикатора или смеси растворов индикатора и образца может меняться в результате протекания реакций изотопного обмена с атомами того же элемента, содержащихся в стенках сосуда.

5) Методика требует больших затрат времени, что затрудняет проведение достаточного числа параллельных опытов для оценки погрешности полученных результатов анализа. Тем не менее, метод изотопного разбавления является незаменимым при определении возраста пород и минералов по методам, основанным на радиоактивном распаде.

6) Недостатком метода изотопного разбавления является его

длительность, сложность, большое влияние поверхностных загрязнений на результаты анализа при определении малых концентраций азота.

Применение:

В настоящее время метод изотопного разбавления широко применяется в химическом, эмиссионном, спектральном, а также в масс-спектральном анализах. Все чаще применяется как метод анализа для определения остаточных количеств элементов.

Процессы обмена веществ, непрерывно происходящего в живых организмах. Долгое время не было найдено метода, позволяющего изучать динамику обменных процессов в клетках, тканях животных и растений. Широкие возможности в этом отношении открыл перед исследователями метод, основанный на применении радиоактивных индикаторов - метода меченых атомов. Его сущность в том, что радиоактивные изотопы, добавленные к неактивным атомам, как бы метят их, позволяя следить за ходом течения различных процессов с участьем этих атомов. Метод меченых атомов имеет чрезвычайно высокую чувствительность, обусловленную применяемыми методами обнаружения и измерения ядерных излучений, позволяющих обнаружить ничтожное количество радиоактивных веществ и измерить даваемые ими излучения. В некоторых случаях необходимо не только обнаружить радиоактивный изотоп и измерить активность, но и изучить распределение его в том или ином объекте. Радиоактивные индикаторы используются в опытах на животных. Если необходимо исследовать поведение какого-либо вещества в организм животного вводят определенное количество радиоактивного изотопа в смеси с нерадиоактивным изотопом этого же элемента. Через некоторое время, поднося счетчик излучения к той или иной части тела животного, определяют интенсивность излучения. Уже вскоре после применения этого метода появилось прямое доказательство постоянного и непрерывного обновления всех составных частей организма и та неожиданная быстрота, с которой совершаются процессы перемещения вещества. Полученные этим методом данные в настоящее время широко используются в медицине и сельском хозяйстве.

В области физиологии метод меченых атомов дал возможность получить данные относительно перемещения вещества через клеточные оболочки и мембраны и естественные границы между органами и тканями. Вводя в кровяное русло радиоактивный изотоп, можно определить скорость кровотока.

В области энтомологии увеличение производства минеральных удобрений дает возможность добиться устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур, повысить эффективность сельского хозяйства. Но для наибольшей пользы, нужно уметь правильно их использовать. Тут может оказать огромную помощь метод меченых атомов.

Целый ряд вопросов, связанных с удобрением почвы, нашел свое разрешение только с применением радиоактивных изотопов, потому что химическими исследованиями такие вопросы решить невозможно. При использовании меченых удобрений можно легко и быстро определить, как усваивает данное растение, внесенное тем или иным способом удобрение. Таким образом, метод меченых атомов - весьма эффективное вспомогательное средство для изучения приемов улучшения питания сельскохозяйственных растений. Метод этот нашел применение и при изучении питания сельскохозяйственных животных. Радиоактивные индикаторы позволили изучить значение отдельных элементов кормов для животного организма.

Большое значение для определения возраста различных биообъектов имеет методика определения возраста по радиоактивному углероду С¹⁴. В случае смерти организма обменные процессы прекращаются; новый радиоактивный углерод в организм не поступает, а старый постепенно распадается. Поэтому у мертвых растительных и животных организмов наблюдается непрерывное изменение соотношения С¹⁴: С¹² за счет уменьшения количества радиоактивного углерода С¹⁴. Метод этот очень удобен для объектов, содержащих углерод и имеющих возраст от 2 до 50 тыс. лет.

Я перечислила только небольшую часть работ, которые выполнены с применением радиоактивных индикаторов в области биологии. Однако и сказанного достаточно, чтобы показать, какие широкие возможности открыл этот метод для исследователя-биолога.

Заключение

Метод изотопного разбавления открывает новые возможности в анализе сложных смесей и элементов, близких по своим химико-аналитическим свойствам. В методе изотопного разбавления проводят неполное осаждение и, используя измерения активности, находят содержание анализируемого элемента с достаточной точностью. Метод актуален и имеет большой потенциал для развития в будущем.

Подводя итог по выполненной работе, я могу сказать, что разобралась в сущности метода, раскрыла его достоинства, недостатки и описала его практическое применение, тем самым расширил свой кругозор.

Список литературы

1) https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geolog/13504/МЕТОД

2) https://megalektsii.ru/s1901t3.html

3) http://www.ngpedia.ru/id147273p3.html

4) http://www.ngpedia.ru/id151157p1.html

5) https://studfiles.net/preview/4273142/page:5/

Размещено на Allbest.ru