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示踪原子

同位素的放射性原子于其同位素化学性质相同,可以代替其同位素在化合物中的位置,但其具有放射性,可以通过监测仪器检测到这种物质的变化,所以称为示踪原子。

示踪原子是将一种稳定的化学元素和它的具有放射性的同位素混合在一起。当它们参与各种系统的运动和变化时,由于放射性同位素能发出射线,测量这些射线便可确定它的位置与分量,只要测出了放射性同位素的分布和动向,就能确定稳定化学元素的各种作用。例如,将放射性磷混合在磷肥中使用,根据放射性磷在植物中的分布,便可了解植物对磷吸收的实际情况。示踪原子在生物学、医学、工业和农业等方面都有极为广泛的用途。

(1)在医学上的用途:在医学上利用示踪原子主要是为了诊断病情。例如,放射性的碘化钠在人体内的作用与通常的碘化钠完全相同。这些碘元素集中在甲状腺,然后转变为甲状腺荷尔蒙。另外有些含放射性的原子能够附在骨髓、红血球、肺部、肾脏或留滞在血液中,可被适当的仪器探测出来。作为检查各部位病情的依据。

(2)在工业上的应用:有些工业部门,在很多操作过程中,都应用同位素。如,在石油工业中,探测石油时,将放射性的针放入试验井或插进地中,然后再测量放射线,穿过不同的岩石被散射的情况,记录下来各处所测的辐射线,据此画出地层的剖面图。此图可告诉地质学家在何处打井较为适当。

(3)在化学上的应用:在化学中的某些问题必须使用示踪原子方能解决,例如,金属离子在其盐类的溶液中自身扩散的现象,不能由其他方法加以研究。有些问题虽然原则上并不一定非要使用示踪方法,不过为了方便,也常使用示踪方法。示踪原子的应用有特殊的优点:

(1)灵敏度极高。通常最灵敏的天平可以称出10克,最灵敏的光谱分析法可以鉴定10-9克的物质,而用示踪原子法能检查出10-14~10-1克的放射性物质,这是任何化学分析所不及的。

(2)容易辨别,手续简单。用示踪原子法可以节省很多繁复的分析工作。

(3)可以揭示其他方法在还不能发现的事实,从而得出新的正确的结论。例如用示踪原子测定平衡状态下物质运动的规律、物质的扩散等。

1943年 海维西 (Gyorgy Hevesy,18851966) 匈牙利人,利用同位素作为化学研究中的示踪原子,并获诺贝尔奖。


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