Σε τι χρησιμεύουν τα ISOTOPES;

Τα ισότοπα είναι άτομα του ίδιου στοιχείου που έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων στον πυρήνα αλλά έχουν διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων. Αυτή η διαφορά ότι, εκ των προτέρων, μπορεί να φαίνεται αρκετά ασήμαντο για εσάς, καθιστά τα ισότοπα του ίδιου στοιχείου ίδια ή διαφορετικά σε πολλά χαρακτηριστικά και ιδιότητες, φυσικά και χημικά. Τα ανθρώπινα όντα κατάφεραν να τα εκμεταλλευτούν όλα αυτά προς όφελός μας. Οι εφαρμογές των ισοτόπων ποικίλλουν και επηρεάζουν πολύ διαφορετικά πεδία: μας βοηθούν να διατηρήσουμε το δικό μας τροφή, για τη διάγνωση και τη θεραπεία ασθενειών ή για να μάθετε την ηλικία των απολιθωμένων υπολειμμάτων πριν από εκατομμύρια ετών. Σε αυτό το μάθημα από έναν Δάσκαλο θα δούμε για ποιο λόγο είναι τα ισότοπα και πώς μας βοηθούν σε δέκα διαφορετικούς τομείς της ζωής μας.

Δείκτης

1. Τι είναι τα ισότοπα;
2. Ισότοπα και λήψη ενέργειας
3. Ισοτόπια στην ιατρική
4. Ισότοπα στην τέχνη και την αρχαιολογία
5. Ισότοπα στα τρόφιμα και τη γεωργία
6. Άλλες εφαρμογές ισοτόπων

Τα άτομα Κατασκευάζονται, με κλασικό τρόπο, από τρεις τύπους σωματιδίων: νετρόνια, πρωτόνια και ηλεκτρόνια. Τα νετρόνια και τα πρωτόνια σχηματίζουν τον πυρήνα ενώ τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα, σχηματίζοντας ένα "σύννεφο ηλεκτρονίων".

Τα άτομα ενός χημικού στοιχείου χαρακτηρίζονται από το ότι έχουν έναν ορισμένο αριθμό πρωτονίων. Ο αριθμός των πρωτονίων ενός στοιχείου στη χημεία ονομάζεται ατομικός αριθμός (Z). Τα άτομα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, δηλαδή έχουν τον ίδιο συνολικό αριθμό θετικών σωματιδίων (πρωτόνια) με αρνητικά (ηλεκτρόνια). Ένα άλλο πράγμα που χαρακτηρίζει τα άτομα είναι αυτά αριθμός μάζας (A) που είναι το άθροισμα όλων των πρωτονίων και των νετρονίων που αποτελούν τον ατομικό πυρήνα και που του δίνουν το μεγαλύτερο μέρος του βάρους ή της μάζας του. Μπορείτε να μάθετε περισσότερα γι 'αυτό σε αυτό το άλλο μάθημα από έναν ΔΑΣΚΑΛΟ Πώς να λάβετε τον αριθμό μάζας;

Ωστόσο, δύο άτομα του ίδιου χημικού στοιχείου (με τον ίδιο ατομικό αριθμό) μπορεί να έχει διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων στον πυρήνα τους, και επομένως διαφορετικό ατομικό βάρος. Αυτά τα δύο άτομα, με τον ίδιο ατομικό αριθμό αλλά διαφορετικά ατομικά βάρη, ονομάζονται ισότοπα. Ισότοπα του ίδιου χημικού στοιχείου μπορεί να έχει χαρακτηριστικά ή ιδιότητες που τα καθιστούν πολύ ενδιαφέροντα και χρήσιμα για τον άνθρωπο. Αν θέλετε να μάθετε περισσότερα για το θέμα, μπορείτε να επισκεφτείτε το μάθημά μας Χαρακτηριστικά των ισοτόπων.

Τώρα που ξέρετε τι είναι, αν έχετε αναρωτηθεί ποτέ για ποιο λόγο είναι τα ισότοπα, Συνέχισε να διαβάζεις!

Όπως γνωρίζετε, μία από τις κύριες πηγές ενέργειας στον πλανήτη είναι η πυρηνική ενέργεια. Το όνομα της πυρηνικής ενέργειας προέρχεται από το γεγονός ότι η ενέργεια λαμβάνεται, κυριολεκτικά, από τον πυρήνα των ατόμων. Όπως είδαμε νωρίτερα, ο πυρήνας των ατόμων αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια, τα οποία συνδέονται μεταξύ τους λόγω μιας μεγάλης δύναμης. Αυτή η ενέργεια μπορεί να απελευθερωθεί και να χρησιμοποιηθεί από τον άνθρωπο μέσω δύο διαδικασιών: πυρηνική σύντηξη (ο συνδυασμός δύο πυρήνων, οι οποίοι ενώνονται για να σχηματίσουν έναν μεγαλύτερο και πιο ενεργητικό) και το Πυρηνική σχάση (η αποσύνθεση ή ο διαχωρισμός ενός πυρήνα σε αρκετούς μικρότερους).

Επί του παρόντος, το μεγαλύτερο μέρος της παραγωγής πυρηνικής ενέργειας γίνεται με πυρηνική σχάση. Για αυτό, το Ισότοπο πλουτωνίου «Pu-239» και ισότοπο ουρανίου «U-235» δεδομένου ότι είναι πολύ ασταθείς και βαρείς και η διαίρεση του πυρήνα συνεπάγεται μια αρκετά υψηλή παραγωγή ενέργειας. Όταν ρήξη των πυρήνων αυτών των ισοτόπων, δημιουργείται μεγάλη ποσότητα με τη μορφή θερμότητας. Αυτή η θερμότητα χρησιμοποιείται σε πυρηνικούς αντιδραστήρες για τη θέρμανση νερού, το οποίο μεταφέρεται από υγρό σε αέριο. Αυτός ο υδρατμός μεταφέρεται σε μια τουρμπίνα, η οποία κινείται. Με τη σειρά του, αυτός ο στρόβιλος συνδέεται με ένα Ηλεκτρογεννήτρια του οποίου η αποστολή είναι να μετατρέψει την ενέργεια στροφής του στροβίλου σε ηλεκτρική ενέργεια, η οποία μπορεί να αποθηκευτεί, να μεταφερθεί και να χρησιμοποιηθεί στα σπίτια μας.

Ένα από τα πεδία στα οποία είναι μεγαλύτερη η εφαρμογή ισοτόπων είναι στην ιατρική. Μπορούμε να διακρίνουμε δύο φάσεις κατά τη διάρκεια της νόσου στην οποία χρησιμοποιούνται ισότοπα: διάγνωση και θεραπεία της νόσου.

Για τη διάγνωση ασθενειών και παθολογιών, τεχνικές όπως ακτινογραφίες ή σπινθηρογραφία? ο σαρώσεις βασίζονται σε μια μέθοδο ανίχνευσης ραδιοφάρμακα, που δεν είναι τίποτα περισσότερο από μείγματα ουσιών μεταξύ των οποίων υπάρχουν μικρές ποσότητες ραδιοϊσότοπου. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό μικρών ποσοτήτων ενζύμων ή πρωτεϊνών που δημιουργούνται σε ορισμένες βιολογικές διεργασίες.

Τα ισότοπα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη θεραπεία ασθενειών. Τα ισότοπα χρησιμοποιούνται κατά τη διάρκεια της θεραπείας με ακτινοθεραπεία να καταστρέψει κύτταρα που σχηματίζουν κακοήθεις ιστούς και όγκους. Σε αυτή τη διαδικασία, η ιονίζουσα ακτινοβολία από ιατρικό εξοπλισμό φτάνει στα καρκινικά κύτταρα και επηρεάζει το DNA τους, δημιουργώντας τόσα πολλά διαλείμματα και μεταλλάξεις που προκαλούν το θάνατό τους. Επιπλέον, πριν εφαρμόσουν θεραπείες ακτινοθεραπείας, τα ισότοπα μπορούν να βοηθήσουν τους γιατρούς να μελετήσουν τα χαρακτηριστικά των καρκινικών κυττάρων, τη θέση τους κ.λπ. και με αυτόν τον τρόπο δημιουργήστε ένα σχέδιο δράσης για να προσαρμόσετε τη δόση, τη συχνότητα και τον αριθμό των συνεδριών ακτινοβόλησης που απαιτούνται πριν από την έναρξη της θεραπείας.

Μια άλλη εφαρμογή ισότοπων στην ιατρική είναι η εφαρμογή ραδιοϊσοτόπων για την αποστείρωση υλικού, εξοπλισμού και εγκαταστάσεων όπως χειρουργεία. Υπάρχουν διάφοροι τύποι αποστείρωσης ακτινοβολίας ανάλογα με το στοιχείο που χρησιμοποιούμε, αν και η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη είναι η υπεριώδης ακτινοβολία (UV).

Εάν αναρωτηθήκατε ποτέ τι είναι τα ισότοπα στον κόσμο της τέχνης και της αρχαιολογίας, μπορεί να έχετε συναντήσει μία από τις εφαρμογές τους: χρονολόγηση έργων. Τα ισότοπα και η σύγκριση της ημιζωής αυτών επιτρέπουν τη χρονολόγηση της ηλικίας των δειγμάτων αρχαιολογικοί χώροι από ανασκαφές αλλά και από έργα τέχνης όπως πίνακες ζωγραφικής, τοιχογραφίες ή ακόμη και γλυπτά. Μια άλλη από τις πιο σχετικές εφαρμογές στην τέχνη είναι η αναγνώριση του πλαστογραφίες ή τροποποιήσεις έργων: χάρη στην ανάλυση ισοτόπων είναι δυνατόν να γνωρίζουμε όχι μόνο την ημερομηνία κατά την οποία έγινε μια εργασία (και να ανιχνεύσουμε πιθανά αντίγραφα) αλλά και να γνωρίζουμε ποια υλικά είναι χρησιμοποιείται για να το κάνει (και να τα συγκρίνετε με αυτά που χρησιμοποιεί ο συγγραφέας της υποτιθέμενης εργασίας), μπορείτε να ερευνήσετε τα εσωτερικά στρώματα των έργων χωρίς ζημιά τους κ.λπ. Μικροοργανισμοί και έντομα που παγιδεύτηκαν σε βρεγμένους πίνακες μπορούν να ανιχνευθούν και να αναλυθεί η ηλικία τους.

Τέλος, τα ισότοπα μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν συντηρήστε τις εργασίες και αποτρέψτε τις από ζημιές. Ορισμένα έργα μπορούν να καλυφθούν από μια ουσία στην οποία εφαρμόζεται ακτινοβολία γάμμα. Αυτός ο συνδυασμός μονομερών και ακτινοβολίας επιβραδύνει την επιδείνωση της εργασίας καθώς μειώνει την προοδευτική απώλεια της στερέωσης που η εργασία υποφέρει όταν εκτίθεται στο περιβάλλον, αποστειρώνεται και έντομα, μύκητες και άλλα που καταστρέφουν και μολύνουν παίζει. Αυτή η μέθοδος εφαρμόζεται συνήθως σε πίνακες ζωγραφικής, αλλά υπάρχουν και άλλες μέθοδοι που επιτρέπουν την ανάκτηση ακόμη και βιβλίων σε ακραίες συνθήκες συντήρησης.

Γεωργία και ισότοπα χρήσης τροφίμων σε όλα τα επίπεδα, από πριν φυτευτεί το φυτό μέχρι να φτάσει στο τραπέζι μας. Τα ισότοπα χρησιμοποιούνται για τη γενετική βελτίωση φυτικών ειδών που είναι πολύ σημαντικά για την ανθρώπινη κατανάλωση, κάτι που επιτρέπει ανάπτυξη γενετικών ποικιλιών πιο παραγωγικό, ανθεκτικό και αποτελεσματικό. Μόλις φτάσουμε στη φυτεία, τα ισότοπα μας επιτρέπουν συνειδητή χρήση λιπασμάτων αφού μας επιτρέπουν να εντοπίσουμε την υπερβολική χρήση τους. Τέλος, κατά την προετοιμασία τους για εμπορία, τα ισότοπα χρησιμοποιούνται κατά τη διάρκεια της αποστείρωσης και τα δύο των εμπορευματοκιβωτίων με το ίδιο το ίδιο προϊόν, καθιστώντας το διαρκεί περισσότερο και σε καλύτερες συνθήκες, έως ότου είναι κατανάλωση.

Υπάρχουν πολλές άλλες εφαρμογές ισοτόπων, όπως οι εξής:

• Μελέτη του κύκλου νερού. Η υδρολογία χρησιμοποιεί ισότοπα για να παρακολουθήσει τον κύκλο νερού και να ανιχνεύσει πιθανή μόλυνση του νερού κατά τη διάρκεια διαφορετικών φάσεων του κύκλου. Μία από τις πιο σημαντικές εφαρμογές είναι η ανίχνευση μόλυνσης των υπόγειων υδάτων, ειδικά από την υπερβολική χρήση λιπασμάτων.
• Μελέτες ρύπανσης. Τα ισότοπα δεν χρησιμοποιούνται μόνο για τον προσδιορισμό της μόλυνσης του νερού όπως έχουμε δει στο προηγούμενο σημείο, αλλά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό της παρουσίας ενώσεων ρύπους θείου και αζώτου στην ατμόσφαιρα ή να μελετήσουν τη μόλυνση των ιζημάτων από παράγωγα πετρελαίου που μπορεί να προέρχονται, για παράδειγμα, από διαρροή παράνομος.
• Εφαρμογές ισοτόπων στη βιομηχανία. Η μελέτη και η γνώση των ιδιοτήτων των διαφόρων ισοτόπων επέτρεψαν στη βιομηχανία να βελτιώσει και να αναπτύξει διαδικασίες αλλά και για να επαληθεύσετε ότι διαφορετικά όργανα, ανταλλακτικά ή αντικείμενα βρίσκονται σε άριστη κατάσταση (έλεγχος του ποιότητα).
• Στην εξόρυξη και την κοσμολογία. Τα ισότοπα χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία πυρηνικών ανιχνευτών, επιφορτισμένων με τη μελέτη της σύνθεσης των διαφόρων στρωμάτων που αποτελούν τον πλανήτη μας. Αντ 'αυτού, η μελέτη των ισοτόπων που περιέχουν μετεωρίτες μας επιτρέπει να διερευνήσουμε την ηλικία του σύμπαντος, την πιθανή προέλευση αυτών των μετεωριτών και τα χαρακτηριστικά του.
• Ισότοπα και η μελέτη του διαστήματος. Τα ισότοπα χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πυρηνικών κυττάρων. Αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούνται ως αποθήκες ενέργειας που τροφοδοτούν τον εξοπλισμό και τα όργανα των δορυφόρων και των διαστημικών ανιχνευτών.

Αν θέλετε να διαβάσετε περισσότερα άρθρα παρόμοια με Σε τι χρησιμεύουν τα ισότοπα;, σας συνιστούμε να εισαγάγετε την κατηγορία μας Το άτομο.

• Guerrero, R., & Berlanga, Μ. (2000). Σταθερά ισότοπα: Σκεπτικό και εφαρμογές. Τρέχουσα ισπανική κοινωνία μικροβιολογίας. (29)
• Έδρα Enresa-UCO (s.f) Χρήση ραδιενέργειας.