ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теоретические основы кинетического изотопного метода из "Применение радиоактивных изотопов в химической кинематике" Кинетический изотопный метод для химических процессов был предложен Нейманом [4—О]. Название метода также было предложено Нейманом, и в дальнейшем мы будем пользоваться этим термином и его сокра-ш ением КИМ. [c.9] КИМ был разработан для химических процессов в закрытых системах, и условием его применения является однородность состава и распределения концентраций, а также отсутствие транспорта материала из системы. [c.9] Хотя изотопные методы, используемые в биологических системах, обнаруживают определенное сходство с КИМ,— например, в некоторых случаях скорости турновера соответствуют скоростям образования и расходования,— все же эти два метода развивались независимо и не влияли друг на друга. [c.9] Расчет, который будет сделан ниже, показывает, что безразмерный коэффициент к = —1, т. е. [c.10] Как мы видели, для вычисления Wi и W2 необходимо в различные моменты времени определять значения V и i. Основываясь на этих определениях, можно построить кривые V = f t)vi i = ф(г), которые схематически изображены на рис. 1. Производные dV)dt и di/dt можно определить графическим дифференцированием соответствующих кривых. [c.10] Рассмотрим теперь пруд с проточной водой, который используется рыбозаводом для выращивания мальков. Пусть N мальков равномерно распределены в объеме воды пруда, причем все время в пруд с некоторыми скоростями поступают и выплывают мальки. Производя несколько раз вылавливание мальков из определенного объема воды, определяя улов и рассчитывая по этому улову общее число N мальков в пруду, можно построить кривую N = / ( ). [c.10] Зная а в разные моменты времени, можно получить кривую а = f (t), приведенную на рис. 2. Дифференцированием этой кривой получим производную da/dt, являющуюся функцией Wi, а и [X]. Величина da/dt не зависит от Ш2, так как кинетический изотопный эффект можно считать малой величиной. В этом случае активный и неактивный продукт X расходуются практически с одной скоростью. [c.12] Одновременно этот вывод подтверждает, что в уравнении (1.3) к = —1. Сравнение уравнений (1.3), (1.9) и (1.23) показывает, что все они тождественны, причем величины i, г/ и а, а также V, N ж [X] и w-i, w , математически эквивалентны. [c.13] Таким образом, мы приходим к заключению, что различные динамические системы могут описываться совершенно одинаковыми дифференциальными уравнениями. Скорости таких процессов можно определять сходными методами, а именно введением метки радиоактивным изотопом, краской или каким-нибудь другим способом. [c.13] Такое подобие наблюдается в ряде различных явлений например, процессы диффузии и теплопроводности описываются одинаковыми по форме дифференциальными уравнениями. [c.13] Дальше р начинает ладать, но значение этой величины, как было указано выше, всегда остается большим, чем значение а. Все эти отношения схематически показаны на рис. 3. [c.14] Получаем систему четырех уравнений с четырьмя неизвестными. Таким образом, задача определения всех скоростей может быть решена. [c.14] Точно так же решается задача в случае последовательных, параллельных и обратимых реакций. Чем большее число скоростей необходимо определить, тем больше получается уравнений. Некоторые примеры таких сложных процессов будут рассмотрены в следующих главах. [c.14] как вытекает из (1.30), X является непосредственным предшественником У. [c.15] Метод определения предшественника, описанный в предыдущем разделе, требует соблюдения непременного условия, а именно — отсутствия получающегося из X устойчивого предшественника вещества У. [c.16] Если в реакционном сосуде имеется промежуточный продукт X с удельной активностью а, то, согласно (1.32), удельная активность р вещества С больше, чем а (рис. 7). Если в смесь внести небольшое количество неактивного продукта Y, то его удельная активность в начале процесса будет возрастать. Если С является единственным предшественником Y, то максимум удельной активности Y будет лежать на кривой удельной активности вещества С, как это видно из того же рис. 7 (кривая 3 ). Если у Y кроме С имеется еще неактивный предшественник Z, то максимум удельной активности Y должен лежать ниже кривой удельной активности вещества С. Может случиться, что этот максимум будет лежать на кривой удельной активности X (кривая 3 , рис. 7). Если не учитывать эту возможность, то можно сделать неправильное заключение, что единственным предшественником Y является X. [c.17] Поэтому заключение о предшественнике и все другие выводы, изложенные в разделе I.III.1, справедливы лишь в том случае, если доказано отсутствие стабильных промежуточных продуктов, образующихся из вещества X. Это обстоятельство всегда нужно иметь в виду. [c.17] Аналитически определяемые количества промежуточного продукта, согласно (1.12), представляют собой разность между количествами образовавшегося и израсходованного вещества. Назовем эту величину накопившимся количеством промежуточного продукта. Иногда желательно определить количество промежуточного продукта X, образовавшееся за определенный отрезок времени, без учета расходования этого вещества. [c.17] До сих пор при применении КИМ не пользовались весовыми изотопами. Однако такой прием моя ет оказаться полезным при решении ряда вопросов, например при исследовании кинетики реакций твердых веществ, при изучении реакций радикалов и при необходимости применять для метки такие элементы, которые не имеют подходящих радиоактивных изотопов. [c.18] Вернуться к основной статье