Методы аналитической биохимии. 1. Правила проведения работ в лаборатории при проведении биохимического анализа с использованием лабораторных животных

• Название: 1. Правила проведения работ в лаборатории при проведении биохимического анализа с использованием лабораторных животных
• Анкор: Методы аналитической биохимии
• Дата: 19.06.2022
• Размер: 1.66 Mb.
• Имя файла: Методы аналитической биохимии.docx
• Тип: Документы; #604404
• страница: 12 из 12

41. Типы радиоактивного распада

Радиоактивный распад — спонтанное изменение состава или внутреннего строения нестабильных атомных ядер (заряда Z, массового числа А) путем испускания элементарных частиц, -квантов и {или) ядерных фрагментов.

Процесс радиоактивного распада называют радиоактивностью, а соответствующие ядра — радиоактивными.

Радиоактивность — самопроизвольное (спонтанное) превращение неустойчивого изотопа одного химического элемента в изотоп другого элемента, сопровождающееся испусканием элементарных частиц, ядер и жесткого электромагнитного излучения.

Рассмотрим основные типы радиоактивного распада.

При записи уравнений радиоактивного распада, а также уравнений ядерных реакций сумма массовых чисел всех ядер и частиц в левой части уравнения должна быть равна сумме массовых чисел ядер и частиц в правой части, а алгебраическая сумма зарядов в левой части должна равняется алгебраической сумме зарядов в правой части.

Альфа-распад (а-распад) — вид радиоактивного распада атомных ядер, когда испускается а-частица, заряд ядра уменьшается на 2 единицы, массовое число — на 4.

а-Распад характерен для радиоактивных элементов с большим атомным номером Z.

Альфа-распад можно представить уравнением:



Полная энергия а-распада:



где Е,, — энергия а-частицы; Е_тл — энергия атома отдачи; Е_воз6 — энергия возбуждения дочернего ядра.

Спектр а-частиц часто состоит из нескольких моноэнергетических линий, соответствующих квантовым переходам на различные энергетические уровни дочернего ядра.

Бета-распад (p-распад) — самопроизвольное превращение ядер, сопровождающееся испусканием электрона и антинейтрино или позитрона и нейтрино. Известны следующие виды Р-распада: электронный распад, позитронный распад и электронный захват. При электронном p-распаде заряд ядра увеличивается на 1, при позитронном — уменьшается на 1; массовое число не меняется.

Электронный распад:



Позитронный распад:



нейтрино и антинейтрино соответственно.

Энергия p-распада изотопов лежит в пределах от =

= 0,0186 МэВ (³Н ^:iHe) до Е_р+ = 16,6 МэВ (^l2N — ¹²С); периоды полураспада варьируются от 1,3-10 ² с (¹²N) до 2-10¹³ лет (^,80W).

Аннигиляция — реакция превращения частицы и античастицы при их столкновении в какие-либо иные частицы, отличные от исходных.

Спонтанное деление — самопроизвольный распад тяжелых ядер на два (редко — три или четыре) осколка.

Спонтанное деление характерно для ядер элементов середины периодической таблицы элементов.

Основные типы распада:

• 
  1. Альфа-распад: испускание а-частиц, ионов гелия ^Не.
  
• 
  2. Бета-распад — испускание р-частиц:
  
  • 
    • испускание электронов е + антинейтрино;
    
  • 
    • испускание позитронов е⁺ + нейтрино;
    
  • 
    • электронный захват, испускание рентгеновского излучения.
    
• 
  3. Изомерный переход, испускание гамма-кванта (у).
  

«Экзотические» типы распада:

• 
  1. Испускание протонов из основного или изомерного состояния.
  
• 
  2. Запаздывающий распад:
  
  • 
    • запаздывающие а-частицы;
    
  • 
    • запаздывающие протоны;
    
  • 
    • запаздывающие нейтроны;
    
  • 
    • запаздывающее деление;
    
  • 
    • запаздывающее испускание двух нейтронов;
    
  • 
    • запаздывающее испускание трех нейтронов;
    
  • 
    • запаздывающее испускание двух протонов;
    
  • 
    • запаздывающее испускание тритонов.
    
• 
  3. Деление из изомерного ядерного состояния.
  
• 
  4. Кластерная радиоактивность с испусканием ^I4C, ²³F, ²⁴Ne, ²⁶Ne, ²⁸Mg, ³⁰Mg, ³²Si, ³⁴Si.
  
• 
  5. Распад полностью ионизированных атомов.
  
• 
  6. Двойной безнейтринный р-распад.
  

Было обнаружено, что в тех случаях, когда энергия р-рас- пада превышает энергию связи нейтрона, протона или а-час- тицы в дочернем ядре (продукт p-распада), возникает сложное радиоактивное превращение: образуется ядро в возбужденном состоянии, которое немедленно испускает «запаздывающий» нейтрон, протон или а-частицу.

К настоящему времени открыты четыре типа протонной радиоактивности:

• 
  1) эмиссия запаздывающих протонов возбужденными дочерними ядрами, образовавшимися в результате р-распада ядер (Р⁺) или электронного захвата;
  
• 
  2) протонный распад изомеров, происходящий, если энергия возбуждения изомера превышает энергию связи протона;
  
• 
  3) протонный распад ядра из основного состояния, аналогичный а-распаду;
  
• 
  4) пересыщенные протонами ядра, четные но Z, за счет спаривания протонов могут оказаться нестабильными, испуская два протона одновременно.
  

Единицей измерения радиоактивности служит беккерель (Бк, Bq). Один беккерель равен одному распаду в секунду. Часто используют внесистемную единицу - кюри (Ки, Ci). Один кюри соответствует числу распадов в секунду в 1 грамме радия. 1 Ки = 3,7^.10¹⁰ Бк.

Широко известны внесистемные единицы рентген (Р, R) (служит для определения экспозиционной дозы) и Электро̀нво́льт  (МэВ – мега; КэВ – кило) русское обозначение: эВ, международное: eV) — внесистемная единица энергии.

42. Применение радиоизотопов в биологических исследованиях

В биологии — исследование процессов биосинтеза, обмена веществ, изучение структуры и функций сложных биологических молекул.

В медицине — изучение динамики активности тех или иных органов, диагностика заболеваний, радиоимунный анализ, авторадиография, сцинтиграфия и т.д.

Радиоизотопы :натрий (для диагностики кровообращения), железо, йод, кобальт(лечение злокачественных опухолей.

Оборудование осн. На изотопах: флюорограф, маммограф, КТ

43. Регистрация и измерение радиоактивности.

Возникает при распаде тяжёлых, нестабильных элементов. Существуют следующие виды распада:

• 
  Альфа – испускаются альфа-частицы (атомы He без электронов)
  
• 
  Бета – испускаются электроны
  
• 
  Гамма – испускаются кванты света, протоны и нейтроны.
  

Методы регистрации

• 
  1. Фотографический метод, самый первый метод, который позволил А. Беккерелю открыть явление радиоактивности. Основан на воздействии радиоактивного излучения на фоточувствительные материалы (по принципу воздействия световых квантов на фотопластину).
  
• 
  2. Ионизационный метод, основанный на измерении степени ионизации газов, либо по образованию электронно-дырочных пар в твердых телах. Для измерения используются электроскопы, ионизационные камеры (камера Вильсона и др.), газоразрядные счетчики (счетчики Гейгера-Мюллера и т.д.), полупроводниковые счетчики на основе кремния, германия и т.д. Это один из самых широко распространенных методов измерения радиоактивного излучения. С его использованием создано большое количество разных типов аппаратуры.
  
• 
  3. Люминесцентный метод обусловлен возникновением свечения под влиянием какого-либо воздействия (фотолюминесценция, радиолюминесценция, хемилюминесценция, триболюминесценция, термолюминесценция и т.д.). Возникновение и интенсивность свечения обусловлены накоплением энергии при взаимодействии излучения с веществом. Для регистрации радиоактивного излучения используются де­текторы различных типов, в которых в результате попадания альфа-бетта -частиц и гамма -квантов возникают световые вспышки разной интенсивности, продолжительности и т.д., которые регистрируются фотодетектором (фотодиод, фотоумножитель и т.д.). Существуют твердотельные (ZnS, активированный Ag; NaI, активированный Тl и т.д.), жидкостные, газовые (ксенон и др.) детекторы. Это также один из самых широко применяемых методов регистрации радиоактивного излучения.
  
• 
  4. Оптический метод реализуется на эффекте изменения оптических свойств материалов под воздействием радиоактивного излучения. Для этих целей используются различные типы стекол (фосфатные, борные, активированные Ag либо Bi и т.д.), полимерные материалы (цветной целлофан, ацетил целлюлоза и т.д.). На этом методе создана аппаратура для измерения радиационных полей высокой интенсивности. Интенсивность почернения прямо пропорциональна дозе радиоактивного излучения. На этом принципе работают многие типы индивидуальных дозиметров. Этот метод широко используется в лабораторных исследованиях радиоактивных веществ для их обнаружения и пространственной локализации (различные виды макро - и микрорадиографии).
  
• 
  5. Калориметрический метод измерения радиоактивности основан на измерении тепла, выделяемого при радиоактивном распаде или при взаимодействии излучения с веществом. Метод применяется сравнительно редко, но на его основе созданы приборы для градуировки дозиметров, измерения мощных потоков гамма- и нейтронного излучения в реакторной дозиметрии, где они имеют преимущество по сравнению с ионизационным и другими методами, так как не зависят от энергетических характеристик излучения.
  
• 
  6. Химические методы основаны на изменении химического состава жидкостей или газов при взаимодействии с радиоактивным излучением. Типичными примерами такой реакции является радиолиз воды с образованием Н⁺ и ОН^- или разложение закиси азота (N₂O) с образованием N_2, O₂ и NO₂. На этом принципе созданы жидкостные (ферросульфатные и др.), газовые химические дозиметры для измерения мощных потоков γ -квантов.