07.11.2017
31.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
04.10.2017
04.10.2017
28.09.2017
01.09.2017
31.08.2017
Условия применимости метода
 14.09.2012

Возможности применения метода могут быть лимитированы, прежде всего, действием некоторых специфических явлений, которые нарушают постулированную выше тождественность поведения изотопов - это изотопные и радиационные эффекты и явление изотопного обмена. В ряде случаев эти эффекты могут привести к заметным отклонениям от ожидаемого поведения, поэтому условия постановки эксперимента следует подбирать так, чтобы данные эффекты или отсутствовали, или проявились в пределах их естественных флуктуации.
Изотопными эффектами называются проявления различий в свойствах веществ, отличающихся только изотопным составом. Различие изотопов по массам, особенно там, где оно достаточно велико в относительном, а не абсолютном значении (т. е. для изотопов легких элементов и в составе небольших молекул), может сказаться на энергиях колебательных и вращательных движений атомов и молекул, а также на температуре фазовых переходов, плотности, давлении пара, диффузионной подвижности и др. Однако заметными изотопные эффекты становились в очень редких случаях, например при исследованиях легких Н-содержащих газов. Чаще наблюдается проявление кинетических изотопных эффектов, что выражается в различиях скоростей процессов и реакций, и которые вовлечены меченые и немеченые вещества (атомы с более высокой массой характеризуются меньшей подвижностью), однако и эти эффекты характерны лишь для сравнительно малых молекул. Отдельные сообщения о заметном проявлении изотопных эффектов в биохимических реакциях, например в процессах ассимиляции СО2, детально изучавшихся с применением радиоактивного 12С, на поверку оказывались следствием методических ошибок (артефактов).
Радиационные эффекты - влияние собственного радиоактивного излучения метки на изучаемые процессы (например, нарост и развитие экспериментальных растений) возможно лишь при введении в эксперимент чрезмерно большой активности, в чем, как правило, нет никакой надобности: индикаторные количества радиоактивного изотопа, необходимые для детектирования метки, не способны оказывать существенного радиационного воздействия. Однако иногда приходится сталкиваться с заметным действием радиоактивной метки на само исходное меченое вещество, которое способно привести к радиационному саморазложению веществ, особенно химически лабильных, в случае использования метки с максимально высокой удельной активностью.
Изотопный обмен - это проявление процессов самопроизвольного перераспределения изотопов данного элемента между его различными формами (атомными, ионными, молекулярными, фазовыми) при сохранении неизменным общего химического состояния вещества в системе. В отличие от изотопного и радиационного эффектов, наблюдаемых нечасто, проявления изотопного обмена довольно обычны в большинстве реальных условий. Изотопный обмен может происходить как в гомогенных (газы, растворы), так и в гетерогенных (почва, биологические ткани и др.) системах, механизмами обмена могут быть самые различные химические и физико-химические процессы, такие как диссоциация-ассоциация молекул (9.6), внутримолекулярные перегруппировки, обратимые химические реакции (9.7, 9.8), окислительно-восстановительные реакции, обмен электронами (9.9), растворение кристаллизация, испарение-конденсация, молекулярная диффузия и т. д.

Условия применимости метода

Легко подвержены изотопному обмену неорганические вещества в формах, способных к диссоциации. В органических молекулах легко обмениваются изотопы водорода, но при условии наличия свободных электронных пар у элемента, с которым связан водород, т. е. в связях О-Н, S-H, Р-Н, N-Н3, но не в связях ОН, Si-H, В-Н, N-H4. Возможен обмен водородом в ароматических соединениях, при наличии π-электронных связей, но он практически нереален в алифатических цепях. Не проявляется также обмен у различных форм азотсодержащих веществ, таких как молекулярный азот, нитраты/нитриты, аммоний, азот аминокислот. В сложных молекулах обмен легче осуществляется на периферических атомах, чем на внутренних; в частности, отсутствуют механизмы изотопного обмена в норфиринах между центральными атомами Mg и Fe и свободными ионами Mg2+ и Fe3+ (в молекулах хлорофилла и гемоглобина).
Явления изотопного обмена в одних случаях облегчают выполнение эксперимента, в других же могут его значительно осложнить. Например, затруднительно изучать превращение меченого вещества А• в продукт В, если в изучаемой системе часть вещества А присутствует также в некоторой иной, возможно, скрытой форме - А', и обе эти формы вещества способны к изотопному обмену друг с другом
Условия применимости метода

Метка от исходного вещества будет перераспределяться в обоих возможных направлениях, следовательно, оценки количества продукта или скорости его образования окажутся неточными, особенно если размеры общего обменного фонда по веществу А не поддаются учету.
Другие сложности применения метода изотопных индикаторов, помимо ограничений, вызванных тремя рассмотренными выше эффектами, зависят в основном от некоторых особенностей поведения изотопных веществ, особенно радиоактивных, обусловленных присутствием их в объекте (или в растворе) в ультрамикромалых концентрациях. В работе с растворами нередки случаи потери метки или другие помехи в основном от таких явлений, как адсорбция, соосаждение, образование радиоколлоидов. Существует множество способов для того, чтобы избежать нежелательных явлений такого рода. Один из таких способов - введение в систему дополнительного количества не радиоактивного носителя.