е под действием нейтронов космич, лучей идет ядерная реакция ¹⁴N (п, р)¹⁴С. В результате воздух, растения и животные содержат радионуклид ¹⁴С (Т⁷,, =
≈ 5700 лет) в определ╦нной и постоянной (в расч╦те на 1 моль углерода) концентрации. В м╦ртвых организмах обмен с атмосферой прекращается и содержание ¹⁴С постепенно падает. По концентрации ¹⁴С можно установить возраст органич. остатков.
Лит.: Изотопная геология, под ред. Э. Йсгера, И. Хунцп-кера, ттер. с англ., М,, 1984. С, С. Бердо-носов.
ИЗОТОПНЫЕ ИНДИКАТОРЫ (меченые атомы) ≈ вещества, имеющие отличный от природного изотопный состав, используемые в качестве «метки» при исследовании разл. процессов. Метод И. и. был предложи FI Д. Хевеши (G. Hcveay) и Ф. Пакетом (F. Paneth, 1913). В качестве метки чаще используются радионуклиды, к-рые могут быть легко обнаружены и измерены количественно. Реже используются стабильные нуклиды, техника обнаружения к-рых сложнее (масс-спектро-скопия). В качестве радиоакт, меток применяют; ³Н,
¹³¹1 и др. Выбор радионуклида определяется гл. обр. периодом его полураспада, типом н анергией излучения. Для обнаружения излучения используют газоразрядные и сцинтиллящюнные сч╦тчики, ядерные фотогр. эмульсии и др. детекторы. G помощью И. и. изучают распределение вещества в системе н пути их перемещения. Для количеств, анализа пользуются, напр., методом изотопного разбавления ≈ к анализируемой пробе добавляют порцию меченого вещества и по степени его разбавления судят о содержании анализируемого вещества и пробе. Метод И. п. позволяет выяснить механизм хим. реакций и структуру молекул. Оп широко используется в физике, замни, биологии (процессы синтеза н распада хим. соединений в живой клетке, обмена вегцостн п др.), в технике, медицине (изотопная диагностика) ы т. д,
Лит.: Лукьянов В, Б, и др., Радиоактивные¹ индикаторы в химии. Основы метода, 3 изд., М., 1985; Остер-ма н Л. А., Исследование биологических макромолекул элект-рофокусированием, нммуно^лектрофорезом « радион;ютопньши методами, М., JB83. С. С. Бердопосов.
ИЗОТОПОВ РАЗДЕЛЕНИЕ, выделение отдельных изотопов из естеств, их смеси или обогащение смеси отдельными изотопами. Первые попытки И. р. сделаны Ф. У. А стоном (F, W. Aston, 1919} п др. гл. обр. для обнаружения изотопов у стабильных элементов, точного измерения массы их атомов и относит, содержания (см. Масс-спектроскопия], В 30-х гг. фундам. исследования в области ядерной физики потребовали выделения отдельных изотопов в кол-вах порядка песк. мг (дейтерий производился в промышл. масштабах). Дальнейшее развитие методой И. р. обусловлено развитием ядерной энергетики, для к-рой требовался уран, обогащ╦нный ²³⁵U и др. (см. Ядерное горючее), а также применением в физике, химии, биологии и др. метода изотопных индикаторов [1, 4].
Классификация и характеристики методов. И. р. основано на различиях физ. и хим. свойстн изотопов и их соединений. Эти разлития, обусловленные разницей масс атомов, для большинства элементов невелики, что обычно приводит к необходимости многократного повторения единичной операции. Во всякой разделит. установке исходная смесь делится tie менее чем на 2 фракции, одна из к-рых обогащается концентрируемым иаотопом за счет других. Эффективность работы разделит, установки определяется е╦ производительностью G и коэф. разделения а. Так, при разделении бинарпой смеси;
где С' я 1 ≈ С' ≈ доли л╦гкого и тяж╦лого изотопов но
фракции, обогащ╦нной легким изотопом; С" и 1≈С" ≈
в тяж╦лой фракции. Если а≈1<1, что имеет место для
└ большинства методов (см. ниже), то обычно пользуются
122 коэф. обогащения е=ос≈1.
Повышение а обычно связано с уменьшением G. Поэтому методы, обеспечивающие большие а, не всегда оказываются экономически выгодными. Выбор метода определяется свойствами элемента, содержанием в смо-сп концентрируемого изотопа, заданной степенью разделения £≈ a.N (N ≈ число ступеней разделения).
Различают молекулярно-кинетич. , физико-хим. и э.тектромагы. методы И. р. Первые два метода основаны на различии ср. статистич. свойств изотопных соединений, обусловленном разницей масс изотопов. Для этих методой е, как правило, невелики, a G могут быть большими, Электромагн. методы основаны на разл. поведении изотопов в электрич. к магн. полях. Как правило, эти методы позволяют получить высокие значения а при малых G в 1 цикле И. р.
Молекулярно-кинетическис методы
Газовая диффузия через пористые перегородки
(фильтры). Газообразное соединение прокачивается через пористую перегородку. При достаточно низких давлениях, когда длина свободного пробега молекул значительно превышает ср. диаметр пор (молекулярное течение, кнудсеновская диффузия или эффузия, см. Динамика разреженных газов), каждый компонент смеси газов движется независимо от др. под действием градиента парциального давления. Скорость движения пропорц. частоте столкновений молекул с поверхностью пор, т. е. ср. тепловой скорости молекул:
= nM. (2)
Здесь Т ≈ темп-pa, Я ≈ газовая постоянная, М ≈
масса молекулы. Т. к. i?!>-i/₃ при Л/₁>Л/_а, то часть смеси, прошедшая через фильтр, обогащается л╦гким изотопом. При истечении и абс. вакуум достигается макс, значение;
Для большинства элементов
(3)
(4)
где ДЛ/=М₂≈M_lt 1. к. диффузия через фильтр происходит Б пространство, заполненное тем же газом при пониженном давлении, то реальный коэф. обогащения £<£о из-за частичного обратного перетскания обогащенной смеси.
Метод газовой диффузии впервые осуществили Лин-демап (Lindemann) и Астон (1913). В дальнейшем он был разработан для иромышл. произ-ва урана, обогащ╦нного ²³⁵U. Для разделения применяется газ UF*.
Тяжелый изотоп
Разделяемая
Легкий
-*≈≈
изотоп
смесь
А. О-Компрессоры Рис. 1. Схема газодиффузиошюй установки.
При этом AuT/2M=3/2 -350-G, 0043. Для получения из природного U с обогащением по ²³⁵U порядка 4% требуется от 1000 до 1500 ступеней (рис. 1). Газодиф-фузнонные заводы для иромышл. разделения изотопов С действуют в СССР 11], США, Франции, Англии и Китае [2, 7].
Mace-диффузия (диффузия в потоке пара). Различие скоростей диффузии 2-х изотопов в потоке 3-го (разделительного) газа приводит к частичному разделению изотопной смеси; эффект И. р. при диффузии в струю пара был открыт Г. Герцем (II. Hertz) в 1922. Коэф. обогащения:
О
D,