ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы На складе изотопов из "Изотопы на службе человека " Одним из первых будет встречен там дейтерий В. Хотя мы уже имели возможность познакомиться с его свойствами, для полноты картины полезно еще раз их припомнить. Эгот изотоп встречается в природе в естественном состоянии в виде тяжелой воды В О, являющейся составной частью обычной воды (в среднем 1 часть на 6000). Наиболее характерные свойства обоих соединений представлены в табл. 2. [c.161] Поверхностное натяже ние (при 19 С). .. Вязкость (при 25 С). [c.161] Нам уже известно, что дейтерий и тяжелая вода более инертны в химическом отношении, чем обычный водород или Н О. Соответственно и химические реакции, в которых они участвуют, протекают медленнее, чем те же реакции с участием водорода или обычной воды. Последнее имеет место не только в пробирках, но и в живых организмах. [c.161] Аналогичный результат получится, если живым клеткам вместо обычной воды дать О О, хотя сам механизм явлений будет несколько иным. Дело в том, что в клетках происходит не одна, а множество взаимно связанных реакций. В изменившихся условиях ряд реакций вообще не может протекать. Тяжелая вода разлагается медленнее обычной и поэтому будет тормозить некоторые реакции, что в свою очередь делает невозможными и другие процессы. Правда, организм не будет задыхаться, но, несмотря на это, его нормальная жизнедеятельность начнет замирать. [c.162] До сих пор не проводились еще подобные опыты на крупных животных, однако известно, что мелкие существа, например водяные блохи или небольшие рыбки, быстро погибают в тяжелой воде. [c.162] Посмотрим, для каких же целей используются дейтерий и его соединения. Тяжелая вода служит замедлителем в атомных реакторах определенноготипа, позволяя значительно уменьшить их размеры. Самый маленький из действующих уран-графитовых реакторов содержит около 40 т урана и свыше 800 т графита. В то же время при использовании в качестве замедлителя тяжелой воды достаточно всего 3 т урана и 6,5 т 0 ,0 (рис. 94). [c.162] Почему же не переходят повсеместно на этот тип реактора Почему для промышленных целей используются в основном реакторы с графитом Решают здесь экономические и технические соображения. Легче и дешевле получить 1000 т графита, чем 1 т тяжелой воды. Кроме того, применение тяжелой воды не позволяет поднимать температуру в реакторе выше 100° С. Поэтому мощные реакторы с тяжелой водой требуют интенсивного охлаждения. Помимо этого, под воздействием интенсивного ядерного излучения тяжелая вода разлагается на дейтерий и кислород, которые нужно постоянно удалять из реактора во избежание образования взрывчатой смеси. В результате необходимо непрерывно Би пи1/1Н 11 Гл рДСХОД ТЯ/КСЛОИ г сды. [c.162] Если у нас имеется бутылка с каким-нибудь лекарством, то, наклеив на нее этикетку, мы тем самым выделим ее среди других таких же бутылок. [c.163] Возьмем теперь какое-либо простое химическое соединение, например метан. Он является главной составной частью болотного газа, выделение которого вызывает появление на болотах так называемых блуждающих огоньков. Молекула метана СН состоит из 1 атома углерода и 4 атомов водорода (рис. 95). Заменим один из атомов обычного водорода дейтерием. Мы получим тогда меченую молекулу метана, как будто снабженную этикеткой. Теперь мы можем проследить за судьбой таких меченых частиц наблюдать, что с ними происходит, в каких реакциях они принимают участие, можем проследить их пути. [c.163] Конечно, частицы метят не только дейтерием или атомами стабильных изотопов. Для этих целей служат также радиоактивные, изотопы. [c.163] Обнарул еиие стабильных изотопов требует применения масс-спектрометра или, как, например, в случае с тяжелой водой, проведения трудоемких измерений плотности. Что же касается радиоактивных нуклидов, то их можно легко обнаружить с помощью счетчиков. [c.164] Следы Т О были обнаружены в результате длительного электролиза тяжелой воды, остатки которой оказались обогащенными самым тяжелым изотопом водорода. [c.166] Тритий находит сейчас наиболее широкое применение при осуществлении и исследовании термоядерных реакций, а также для исследований в медицине и биологии. [c.166] Если говорить об этих двух науках, то они интересуются прежде всего теми элементами, которые играют главную роль в построении организмов и в выполнении их жизненных функций. Следовательно, возникает необходимость в изотопах, пригодных для того, чтобы метить эти элементы. [c.166] Важнейшими веществами любой живой ткани являются, несомненно, белки — носители жизни. Жиры и липоиды регулируют пропускную способность стенок клеток по отношению к различным веществам, совершающим свой круговорот в организме. Жиры вместе с углеводами являются для организма топливом, поддерживающим определенную температуру, необходимую для нормального протекания всех жизненно важных процессов и химических реакций. В организме содержатся также различные минеральные соли. Они являются структурными элементами тканей (известь в костях и зубах), а также служат для регулирования водного обмена (натрий, калий). Кроме этих веществ, в организме содержатся в ничтожных количествах ферменты, витамины и гормоны, которые выполняют роль катализаторов. Одни из них тормозят протекание некоторых реакций, другие, наоборот, ускоряют их, регулируя таким образом обмен веществ. [c.166] Таким образом, в результате распада ядер С мы наблюдаем не позитроны, а у-лучи. Другой изотоп углерода, С, испускает электроны со значительно меньшими энергиями (0,16 Мэе) его период полураспада сравнительно велик (Г=5700 лет). [c.167] Вместе с воздухом его вдыхают люди, животные и растения. Именно этим путем сотни миллионов лет назад углерод откладывался в растениях, образовавших впоследствии залежи каменного угля. Не удивительно, что С входит в состав всех живых организмов, правда, в ничтожных количествах. [c.167] Углерод играет чрезвычайно важную рольне только в биологии. Он является основной составляющей частью каменного угля и мазута. Углерод — это важная примесь к железу и стали. Он входит в состав различных красок и лаков, лекарств и растворителей, мыла и пластических масс. [c.168] Другой основной элемент, входящий в состав белков,— азот — встречается в природе в естественном состоянии в виде смеси двух изотопов N(99,6%) и N(0,4%). Второй из них получают с помощью реакции химического обмена. Он имеет для нас наибольшее значение, тем более, что период полураспада наиболее долгоживущего радиоактивного изотопа азота К составляет всего 10 мин. [c.168] Последний из них получают методом ректификации обычной воды, в которой, наряду с молекулами Н 0, имеется некоторое количество молекул Н Ю. Ценность изотопа 1 0 повышается тем, что у наиболее долгоживущего радиоактивного изотопа зО период полураспада равен всего 2 мин., вследствие чего он непригоден для использования в методе меченых атомов. [c.168] Вернуться к основной статье