Номер 3, страница 175 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Глава V. Физика атома и атомного ядра. Параграф 38. Радиоактивные изотопы и их использование - номер 3, страница 175.

Условие.

3. В чём состоит метод меченых атомов?

Решение.

Метод меченых атомов (также известный как метод изотопных индикаторов или изотопных трассеров) — это мощный исследовательский метод, который позволяет отслеживать пути и превращения веществ в различных физических, химических и биологических процессах.

Суть метода заключается во введении в исследуемую систему (например, в живой организм или химический реактор) соединения, в котором некоторые атомы заменены на их изотопы. Эти изотопы служат своеобразными "метками". Изотопы — это разновидности атомов одного и того же химического элемента, которые имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов. Из-за этого они обладают практически идентичными химическими свойствами, но отличаются по массе и/или радиоактивности.

Благодаря химической идентичности, меченые атомы участвуют в процессах точно так же, как и их обычные, немеченые аналоги, не нарушая естественного течения реакций. Однако их можно обнаружить и отследить благодаря их уникальным физическим свойствам.

В качестве меток используют два типа изотопов:
1. Радиоактивные изотопы (радиоизотопы), такие как углерод-14 ($^{14}C$), тритий ($^{3}H$), фосфор-32 ($^{32}P$) или йод-131 ($^{131}I$). Их присутствие и количество определяют по радиоактивному излучению с помощью специальных детекторов (например, счетчиков Гейгера).
2. Стабильные (нерадиоактивные) изотопы, которые отличаются от обычных только большей массой. Примерами являются дейтерий ($^{2}H$), углерод-13 ($^{13}C$) и кислород-18 ($^{18}O$). Их обнаруживают с помощью высокоточного метода — масс-спектрометрии.

Применение метода меченых атомов очень широко. С его помощью изучают обмен веществ (метаболизм) в организмах, исследуют механизмы сложных химических реакций, определяют возраст археологических находок (радиоуглеродный анализ с использованием $ ^{14}C $), диагностируют заболевания в медицине, отслеживают износ деталей в промышленности и изучают круговорот веществ в экологии.

Классическим примером является доказательство того, что кислород, выделяемый растениями при фотосинтезе, происходит из молекул воды, а не из углекислого газа. Ученые использовали воду, обогащенную тяжелым изотопом кислорода ($H_{2} {}^{18}O$), и обнаружили, что именно изотоп $ {}^{18}O $ выделяется в атмосферу.

Ответ: Метод меченых атомов состоит в замене в молекулах исследуемого вещества некоторых атомов на их изотопы (радиоактивные или стабильные), которые служат "метками". Поскольку химические свойства изотопов практически идентичны свойствам обычных атомов, они участвуют в процессах точно так же. Отслеживая перемещение этих меток с помощью специальных приборов (детекторов излучения или масс-спектрометров), ученые могут изучать пути превращения веществ, механизмы реакций и другие сложные процессы, невидимые для прямого наблюдения.