Методы практической биохимии - Уильямс Б.
Скачать (прямая ссылка):
6.1.5. Скорость радиоактивного распада
Радиоактивный распад является спонтанным процессом, имеющим характерную для данного изотопа скорость. Количество распавшихся изотопов со временем уменьшается экспоненциально (рис. 6.1). Запишем условие, что число распадающихся в единицу времени атомов пропорционально числу нераспавшихся к этому
моменту атомов, т. еь скорость убыли радиоактивных атомов
пропорциональна числу радиоактивных изотопов N:
где Я — коэффициент пропорциональности, характер изукщий вероятность распада изотопа и равный доле атомов, распадающихся в единицу времени.
Проинтегрировав уравнение (6.1), получим
Здесь Nt — число радиоактивных атомов в момент времени t, N0 — первоначальное число таких атомов.
(6.2)
188 Часть III. Аналитические методы
Наряду с Я распад характеризуют и другим, более наглядным параметром — периодом полураспада Т1/2, т. е. временем, за которое количество радиоактивных атомов уменьшается вдвое. Подставим в уравнение (6.2) Nt =~N0-.
In 1/2 = —ХУ j/г, (6.3)
Число периодов полураспада
Рис. 6.1. Экспоненциальный характер радиоактивного распада.
или
2,303 lg 1/2 = —XT’ 1/2. (6.4)
Таким образом, К и Тф связаны между собой следующим соотношением:
Т1/2 - • 0-693. (6.5)
К
Величина Т\/2 меняется в широких пределах — от 1019 лет для радиоактивного свинца (204РЬ) до 3* 10-7 с для полония (2l2Po). Время полураспада для изотопов, часто используемых в биологических исследованиях, приведено в табл. 6.1. В таблице отсутствуют два важных элемента, кислород и азот, поскольку период полураспада изотопов этих элементов слишком мал, чтобы их можно было использовать для биохимических целей. Так, для 150 Т 1/2=2,03-мин, a 13N имеет Тф — 10 мин.
Гл. 6. Радиоизотопные методы 189
Таблица 6.1
Период полураспада некоторых изотопов, используемых в биологии
Изотоп Период полураспада Изотоп Период полураспада
зн 12,26 лет «к 22,40 ч
14С 5730 лет 4БСа 165 дней
22Na 2,5Й лет 6®Fe 45 дней
»гр 14,3 дней 1B0J 12,5 ч
Sts 87,90 дней 131J 8,05 дней
«к 12,40 ч 135J 6,7 ч
6.1.6. Единицы радиоактивности
Кюри (Ки) определяется как такая радиоактивность, при которой в 1 с происходит столько же распадов, сколько в 1 г радия, а именно: 3,7-1010 расп.-с-1. В биологических исследованиях пользуются более мелкими единицами: милликюри (мКи), 1 мКи = 10-3 Ки, и микрокюри (мкКи), 1 мкКи=10_в Ки. Необходимо помнить, что кюри характеризует число распадов в образце, а не число распадов, регистрируемых каким-нибудь методом, например счетчиком, который регистрирует число импульсов в 1 с.
Обычно при работе с радиоактивными изотопами к ним добавляют «носитель» — стабильный изотоп этого же элемента. Активность препарата характеризуют при этом так называемой удельной активностью — количеством распадов или импульсов в единицу времени (с, мин) на единицу массы вещества (г или моль), или же кюри (или мКи, мкКи) на единицу массы вещества. Реже пользуются другим выражением удельной активности: числом радиоактивных атомов на 100 атомов препарата.
6.1.7. Взаимодействие излучения с веществом
а-Частицы имеют большую энергию (3—8 МэВ), причем у всех частиц данного изотопа она одинакова. а-Частицы взаимодействуют с веществом двояко. Во-первых, они могут возбуждать атомы вещества. При этом электроны атомов переходят на более высокие энергетические уровни, и энергия а-частиц уменьшается по крайней мере на величину переданной электрону энергии. При возвращении электрона на исходную орбиталь атом испускает квант света в видимой или ближней ультрафиолетовой области. Во-вторых, а-частицы могут вызывать ионизацию атома, т. е. полностью «отрывать» от него электрон; при этом появляется пара ион— электрон. Из-за большого размера а-частиц и двойного положительного заряда они часто сталкиваются с атомами. В результате атомы
190 Часть III. Аналитические методы
вещества возбуждаются или ионизуются, а а-частицы быстро растрачивают свою энергию. Поэтому, несмотря на значительную начальную энергию, а-частицы проникают в образец не слишком глубоко. В табл. 6.2 приведены данные по проницаемости различных образцов для а-ча)стиц.
Таблица 6.2
Толщина слоя вещества, необходимая для задержавия а-частнц с энергией 7 МэВ
Образец Толщина, мкм Образец Толщина, мкм
Воздух ........ 57 000 Медь ........ 14
Алюминий ....... 34 Свинец ....... 2
Слюда......... 29
"Негатроны. По сравнению с а-частицами негатроны имеют значительно меньшие размеры и большую'скорость: они несут один Отрицательный заряд. Как и а-частицы, негатроны могут менять электронные состояния атомов и ионизовать их, но из^за большой скорости и малого размера взаимодействуют с веществом слабее а-чаетиц, поэтому глубже проникают в образец.
