За какво са ISOTOPES?

Изотопите са атоми на един и същ елемент, които имат еднакъв брой протони в ядрото, но имат различен брой неутрони. Тази разлика, априори, може да изглежда съвсем незначително, прави изотопите на един и същи елемент еднакви или различни по много характеристики и свойства, физични и химични. Човешките същества са успели да се възползват от всички тях в наша полза. Приложенията на изотопите са разнообразни и засягат много различни области: те ни помагат да запазим нашите храна, за диагностициране и лечение на болести или за откриване на възрастта на изкопаемите останки, заровени преди милиони от години. В този урок от УЧИТЕЛ ще видим за какво са изотопите и как ни помагат в десет различни области от живота ни.

Индекс

1. Какво представляват изотопите?
2. Изотопи и получаване на енергия
3. Изотопи в медицината
4. Изотопи в изкуството и археологията
5. Изотопи в земеделието и храните
6. Други приложения на изотопите

Атомите Те са съставени по класически начин от три вида частици:

Атомите на химичен елемент се характеризират с наличието на определен брой протони. Броят на протоните на даден елемент в химията се нарича атомен номер (Z). Атомите са електрически неутрални, тоест имат същия общ брой положителни частици (протони) като отрицателните (електрони). Друго нещо, което характеризира атомите, е тяхното масово число (A) което е сумата от всички протони и неутрони, които изграждат атомното ядро ​​и които му придават по-голямата част от теглото или масата. Можете да научите повече за това в този друг урок от УЧИТЕЛ нататък Как да получите масовото число?

Въпреки това, два атома от един и същ химичен елемент (с един и същ атомен номер) могат да имат различен брой неутрони в ядрото си и следователно различно атомно тегло. Тези два атома, с еднакъв атомен номер, но различно атомно тегло, се наричат ​​изотопи. Изотопи на един и същ химичен елемент може да има характеристики или свойства, които ги правят много интересни и полезни за хората. Ако искате да научите повече за темата, можете да посетите нашия урок Характеристики на изотопите.

След като вече знаете какви са, ако някога сте се чудили за какво са изотопите, продължавай да четеш!

Както знаете, един от основните източници на енергия на планетата е ядрената енергия. Името на ядрената енергия идва от факта, че енергията се получава буквално от ядрото на атомите. Както видяхме по-рано, ядрото на атомите се състои от протони и неутрони, които са свързани помежду си поради голяма сила. Тази енергия може да бъде освободена и използвана от човека чрез два процеса: ядрен синтез (комбинацията от две ядра, които се съединяват, за да образуват по-голямо и енергично) и Ядрен деление (разпадането или отделянето на ядрото на няколко по-малки).

В момента по-голямата част от производството на ядрена енергия се извършва чрез ядрено делене. За това, Плутониев изотоп «Pu-239» и уран изотоп «U-235» тъй като те са много нестабилни и тежки и разделянето на ядрото води до доста високо производство на енергия. Когато ядрата на тези изотопи се разрушат, се образува голямо количество под формата на топлина; Тази топлина се използва в ядрените реактори за нагряване на вода, която преминава от течно състояние в газ. Тази водна пара се транспортира до турбина, която се движи. На свой ред тази турбина е свързана с a Електрически генератор чиято мисия е да трансформира превръщащата енергия на турбината в електрическа енергия, която може да се съхранява, транспортира и използва в домовете ни.

Една от областите, в които приложението на изотопите е най-голямо, е в медицината. Можем да различим две фази по време на заболяването, в които се използват изотопи: диагностика и лечение на заболяването.

За диагностика на заболявания и патологии се използват техники като рентгенови лъчи или сцинтиграфия; на сканира се основават на метод за откриване радиофармацевтици, които не са нищо повече от смеси от вещества, сред които има малки количества радиоизотоп. Те могат да се използват и за определяне на малки количества ензими или протеини, генерирани в някои биологични процеси.

Изотопите могат да се използват за лечение на заболявания. Изотопите се използват по време на лечение с лъчетерапия за унищожаване на клетки, които образуват злокачествени тъкани и тумори; В този процес йонизиращото лъчение от медицинското оборудване достига туморните клетки и влияе на тяхната ДНК, генерирайки толкова много счупвания и мутации, че те причиняват смъртта им. В допълнение, преди прилагането на лъчелечение, изотопите могат да помогнат на лекарите да проучат характеристиките на туморните клетки, тяхното местоположение и т.н. и по този начин създайте план за действие за коригиране на дозата, честотата и броя на облъчвателните сесии, необходими преди започване на лечението.

Друго приложение на изотопите в медицината е прилагането на радиоизотопи за стерилизация на материали, оборудване и съоръжения като операционни зали. Има различни видове радиационна стерилизация в зависимост от елемента, който използваме, въпреки че най-широко използваното е ултравиолетовото (UV) лъчение.

Ако някога сте се чудили за какво служат изотопите в света на изкуството и археологията, може би сте се натъкнали на едно от техните приложения: датиране на произведения. Изотопите и сравнението на полуживота им позволяват да се определи възрастта на пробите археологически обекти от разкопки, но също и от произведения на изкуството като картини, стенописи или дори скулптури. Друго от най-подходящите приложения в изкуството е идентификацията на фалшификати или изменения на произведения: благодарение на изотопния анализ е възможно да се знае не само датата, на която е направено произведението (и да се открият възможни копия), но и да се знае какви са материалите използвани за направата му (и да ги сравнявате с тези, използвани от автора на предполагаемата творба), можете да изследвате вътрешните слоеве на произведенията без да ги повреди и т.н. Може дори да се открият микроорганизми и насекоми, попаднали в капан в мокри картини и да се анализира тяхната възраст.

И накрая, изотопите също могат да бъдат използвани да запази произведенията и да предотврати повреждането им. Определени произведения могат да бъдат обхванати от вещество, към което след това се прилага гама-лъчение. Тази комбинация от мономери и радиация забавя влошаването на работата, тъй като намалява прогресивната загуба на фиксация работата страда, когато е изложена на околната среда, тя се стерилизира и насекоми, гъбички и други, които увреждат и замърсяват пиеси. Този метод обикновено се прилага за картини, но има и други методи, които позволяват да се възстановят дори книгите в екстремни условия на опазване.

Земеделието и храните използват изотопи на всички нива, преди растението да бъде засадено, докато стигне до нашата трапеза. Изотопите се използват за генетично подобряване на растителни видове, които са много важни за консумацията от човека, което позволява развитие на генетични сортове по-продуктивни, устойчиви и ефективни. Веднъж в плантацията, изотопите ни позволяват a съзнателно използване на торове тъй като ни позволяват да открием тяхната прекалена употреба. И накрая, по време на подготовката им за пускане на пазара, по време на стерилизацията се използват и двете на контейнери като един и същ продукт, което го прави по-дълъг и в по-добри условия до неговото консумация.

Има много други приложения на изотопите, като следното:

• Изследване на водния цикъл. Хидрологията използва изотопи, за да проследи цикъла на водата и да открие възможно замърсяване на водата през различните фази на цикъла. Едно от най-важните приложения е откриването на замърсяване на подпочвените води, особено от прекомерната употреба на торове.
• Изследвания на замърсяването. Изотопите не се използват само за определяне на замърсяването на водата, както видяхме в предишната точка, но те могат да се използват за определяне на присъствието на съединения сяра и азотни замърсители в атмосферата или за изследване на замърсяването на утайките с петролни производни, които могат да дойдат например от разлив незаконно.
• Приложения на изотопите в промишлеността. Проучването и познаването на свойствата на различните изотопи са позволили на индустрията да подобри и развие процеси но също така да се провери дали различни инструменти, части или предмети са в перфектно състояние (контрол на качество).
• В копаенето и космологията. Изотопите се използват за създаване на ядрени сонди, натоварени с изучаването на състава на различните слоеве, изграждащи нашата планета. За разлика от това, изследването на изотопите, които съдържат метеорити ни позволява да изследваме възрастта на Вселената, възможния произход на тези метеорити и неговите характеристики.
• Изотопи и изследване на космоса. Изотопите се използват за направата на ядрени клетки; Тези устройства се използват като енергийни складове, които захранват оборудването и инструментите на спътниците и космическите сонди.

Ако искате да прочетете повече статии, подобни на За какво са изотопите?, препоръчваме да въведете нашата категория на Атомът.

• Guerrero, R. и Berlanga, M. (2000). Стабилни изотопи: Обосновка и приложения. Настоящо испанско дружество по микробиология. (29).
• Enresa-UCO Председател (s.f) Използване на радиоактивност.