Analiza chimică cu atomi marcați

1. Definirea metodei de analiză

Se vorbeşte de o analiză chimică atunci când activitatea depusă, de o persoană, grup sau organizaţie, are drept rezultat cel puţin o caracteristică chimică calitativă (adică o proprietate ce indică prezenţa sau absenţa unei specii chimice) sau cel puţin o cifră care indică un conţinut dintr-o specie sau material dat. Ansamblul de operaţii şi măsurători, plus condiţiile experimentale, menite să dea, măcar în parte, compoziţia fizico-chimică a unei "probe" din material, produs sau ţesut biologic, convenim să-l numim sistem analitic. Analiza izotopică (IA) este o metodă de analiză a compoziţiei de izotopi dintr-un eşantion. Probele analizate prin această metodă pot conţine aproape orice: diferite obiecte din viaţa de zi cu zi, piese de roci, bucăţi de lemn, probe de ţesut prelevate de la un corp uman, compuşi chimici, şi aşa mai departe. În general, şi cu un anumit grad de simplificare, analiză izotopică este folosit pentru identificarea unui eşantion, precum şi pentru stabilirea vârstei rocilor. Analizele izotopice se bazează pe utilizarea de spectrometre de masă sau ghişee de radiaţii radioactive. Un spectrometru de masă este un dispozitiv care determină cantitatea şi compoziţia izotopilor diferiţi (de aceleaşi element chimic, precum şi diverse elemente), în probă.

Oak Ridge National Laboratory în 2001, a proiectat un spectrometru de masă portabil, care este capabil să detecteze agenţi chimici şi biologici în aer, şi poate detecta, de asemenea, agenţi chimici de război pe teren. Denumim spectrometru de masa chimio-biologic (CBMS), dispozitivul de lucrări, prin care se realizează colectarea unui eşantion de aer sau un eşantion chimic, prin intermediul unei sonde chimice şi clasificat mai întâi în funcţie de dimensiunea sa, apoi în funcţie de produsele sale unice de ioni. Sistemul poate detecta o gamă largă de arme chimice şi biologice pe câmpul de luptă, cum ar fi spori de antrax, gaze, virusuri, şi toxine.

Un alt aparat măsurare prin spectrometrie, similar cu plimbarea prin scanare folosite în aeroporturi, ar putea în curând să poată detecta cantităţi microscopice de explozivi sau substanţe narcotice ascunse în haine sau pe o persoană. La trecerea prin scaner, un jet de aer trece prin îmbrăcăminte si prin aerul din imediata apropiere a persoanei. Acestea sunt concentrate şi analizate cu ajutorul spectrometriei de ioni de mobilitate. Astfel cantităţi mici de explozivi, arme chimice, şi droguri ilegale care se agăţa de piele sau de îmbrăcăminte poate fi uşor de găsit. Celulele extrem de sensibile alee scanerului pot fi, de asemenea, un dezavantaj, direcţionând spre substanţe ce pot fi găsite la persoane conştiente de prezenţa lor. De exemplu, scanerul ar putea detecta un reziduu de narcotic pe monede alese aleator primite într-un magazin de către o persoană încrezătoare. Probabilitatea de rezultate fals pozitive, alături de costul ridicat al maşinii şi a perioadei de şapte secunde necesare pentru a scana fiecare individ, poate inhiba utilizarea sa la scară largă în aeroporturi. Unele aeroporturi folosesc tehnologii similare cu ecran pentru verificarea bagajelor.

Atomii marcaţi mai poartă denumirea şi de trasori. Trasorul se defineşte ca fiind izotopul radioactiv al unui element stabil, pe care îl însoţeşte peste tot, permiţând recunoaşterea şi urmărirea acestuia într-un sistem

Compoziţia izotopilor de pe multe obiecte este unic (în raport cu compoziţia în sine, precum şi la concentraţiile de izotopi), şi din această cauză, metoda de analiză izotopică oferă posibilitatea de identificare a unui eşantion. Analizele izotopice sunt, de asemenea, utilizate în diferite discipline, inclusiv chimie, medicină, biologie, geologie, arheologie, penală şi medicină legală. Recent, analiza izotopică şi-a găsit utilizarea în diagnosticarea unor boli prin analiza aerului expirat de către pacient. De multe ori, analiza izotopică permite oamenilor de ştiinţă să distingă produsul autentic faţă de cel din imitaţie. De exemplu, tehnologia este folosită pentru a distingerea unor tipuri de vin şi băuturi alcoolice de imitaţiile lor. Când arheologii investigau fragmente diferite de obiecte antice, ei se foloseau, uneori, de analiză izotopică pentru a determina dacă aceste obiecte au fost făcute, sau pentru a elucida sursa de materie primă pentru producerea acestora. Izotopi poate fi atât stabili cât şi radioactivi. Analiza izotopică a izotopilor radioactivi permite oamenilor de ştiinţă pentru a determina vârsta de probă investigată. De multe ori, izotopul C 14, este utilizat în acest scop. Acest izotop în sine este instabil şi se dezintegrează în timp, şi în procesul de descompunere, alţi izotopi stabili sunt creaţi. În natură, concentraţia de C14 se menţine din cauza radiaţiilor cosmice.