Milleks on ISOTOPID?

Isotoopid on sama elemendi aatomid, mille tuumas on sama palju prootoneid, kuid neutronite arv on erinev. See erinevus, mis a priori, võib see teile tunduda üsna tähtsusetu, see muudab sama elemendi isotoobid samaks või erinevaks paljude omaduste ja omaduste, füüsikaliste ja keemiliste omaduste poolest. Inimesed on saanud neid kõiki meie huvides ära kasutada. Isotoopide kasutusalad on erinevad ja mõjutavad väga erinevaid valdkondi: need aitavad meil oma toitu, haiguste diagnoosimiseks ja raviks või miljonite aastate eest maetud fossiilsete jääkide vanuse väljaselgitamiseks aastatest. Selles ÕPETAJA õppetükis näeme milleks on isotoopid ja kuidas nad aitavad meid kümnes erinevas eluvaldkonnas.

Indeks

1. Mis on isotoopid?
2. Isotoopid ja energia saamine
3. Isotoopid meditsiinis
4. Isotoopid kunstis ja arheoloogias
5. Isotoopid toidus ja põllumajanduses
6. Muud isotoopide rakendused

Aatomid Need koosnevad klassikalisel viisil kolme tüüpi osakestest: neutronid, prootonid ja elektronid

Keemilise elemendi aatomeid iseloomustab teatud arvu prootonite olemasolu. Nimetatakse elemendi prootonite arvu keemias aatomnumber (Z). Aatomid on elektriliselt neutraalsed, see tähendab, et neil on sama palju positiivseid osakesi (prootoneid) kui negatiivseid (elektrone). Teine asi, mis aatomeid iseloomustab, on nende aatomid massinumber (A) mis on kõigi aatomituuma moodustavate prootonite ja neutronite summa, mis annavad sellele suurema osa oma kaalust või massist. Selle kohta saate rohkem teada saada selles teises õpetajatunnis Kuidas saada massinumber?

Kuid, kaks sama keemilise elemendi aatomit (sama aatomnumbriga) võib nende tuumas olla erinev neutronite arv ja seetõttu erinev aatommass. Neid kahte aatomit, millel on sama aatomnumber, kuid erinev aatommass, nimetatakse isotoopideks. Isotoopid sama keemilise elemendi omadustel võivad olla omadused või omadused, mis muudavad need inimestele väga huvitavaks ja kasulikuks. Kui soovite teemast rohkem teada saada, võite külastada meie õppetundi Isotoopide omadused.

Nüüd, kui teate, mis need on, kui olete kunagi mõelnud milleks on isotoopid, loe edasi!

Nagu teate, on planeedi üks peamisi energiaallikaid tuumaenergia. Tuumaenergia nimi tuleb sellest, et energia saadakse sõna otseses mõttes aatomite tuumast. Nagu me varem nägime, koosnevad aatomite tuum prootonitest ja neutronitest, mis on suure jõu tõttu omavahel seotud. Seda energiat saab inimene vabastada ja kasutada kahe protsessi kaudu: tuumasüntees (kahe tuuma kombinatsioon, mis ühineb, moodustades suurema ja energilisema tuuma) ja Tuumafisioon (tuuma lagunemine või eraldumine mitmeks väiksemaks).

Praegu toimub suurem osa tuumaenergia tootmisest tuuma lõhustumise teel. Selle jaoks on Plutooniumi isotoop «Pu-239» ja uraani isotoob «U-235» kuna need on väga ebastabiilsed ja rasked ning tuuma jagunemine toob kaasa üsna suure energiatootmise. Nende isotoopide tuumade purunemisel tekib suur kogus kuumuse kujul; Seda soojust kasutatakse tuumareaktorites vee soojendamiseks, mis läheb vedelast olekust gaasiks. See veeaur transporditakse turbiinile, mis liigub. Omakorda on see turbiin ühendatud a Elektrigeneraator kelle missiooniks on turbiini pöördeenergia muundamine elektrienergiaks, mida saab meie kodus hoida, transportida ja kasutada.

Üks valdkondadest, kus isotoopide kasutamine on kõige suurem, on meditsiin. Haiguse ajal saame eristada kahte faasi, milles kasutatakse isotoope: haiguse diagnoosimine ja ravi.

Haiguste ja patoloogiate diagnoosimiseks tuleb kasutada selliseid meetodeid nagu röntgenikiirgus või stsintigraafia; skaneerib põhinevad tuvastamismeetodil radiofarmatseutilised ravimid, mis pole midagi muud kui ainete segud, mille hulgas on väikestes kogustes radioisotoopi. Neid saab kasutada ka mõnes bioloogilises protsessis tekkivate ensüümide või valkude väikeste koguste määramiseks.

Isotoope saab kasutada haiguste raviks. Kiiritusravi käigus kasutatakse isotoope rakkude hävitamiseks, mis moodustavad pahaloomulised koed ja kasvajad; Selles protsessis jõuab meditsiiniseadmete ioniseeriv kiirgus kasvajarakkudesse ja mõjutab nende DNA-d, tekitades nii palju katkestusi ja mutatsioone, et need põhjustavad nende surma. Lisaks võivad isotoopid enne kiiritusravi rakendamist aidata arstidel uurida kasvajarakkude omadusi, nende paiknemist jne. ja looge sel viisil tegevuskava vajaliku kiiritusseansi annuse, sageduse ja arvu kohandamiseks enne ravi alustamist.

Teine isotoopide kasutamine meditsiinis on radioisotoopide kasutamine materjalide, seadmete ja rajatiste, näiteks operatsioonisaalide, steriliseerimiseks. Kiiritussteriliseerimist on erinevat tüüpi, olenevalt kasutatavast elemendist, ehkki kõige enam kasutatakse ultraviolettkiirgust (UV).

Kui olete kunagi mõelnud, milleks on isotoopid kunsti- ja arheoloogiamaailmas, võite olla kohanud üht nende rakendust: teoste dateerimine. Isotoopid ja nende poolväärtusaja võrdlus võimaldavad proovide vanuse kuupäeva arheoloogilised leiukohad nii kaevamistelt kui ka kunstiteostelt nagu maalid, seinamaalingud või isegi skulptuurid. Teine kunsti kõige asjakohasem rakendus on identifitseerimine teoste võltsimine või ümberehitamine: tänu isotoopanalüüsile on võimalik teada mitte ainult töö tegemise kuupäeva (ja tuvastada võimalikke koopiaid), vaid ka teada, millised materjalid on mida on kasutatud selle valmistamiseks (ja võrrelda neid oletatava teose autori kasutatavatega), saate uurida teoste sisekihte ilma neid kahjustada jne. Mikroorganisme ja putukaid, mis jäid märjalt maalidelt kinni, saab isegi tuvastada ja nende vanust analüüsida.

Lõpuks saab kasutada ka isotoope säilitada teoseid ja vältida nende kahjustamist. Teatud teosed võivad olla kaetud ainega, millele seejärel rakendatakse gammakiirgust. See monomeeride ja kiirguse kombinatsioon aeglustab töö halvenemist, kuna see vähendab fikseerimise järkjärgulist kadu töö kannatab keskkonnaga kokkupuutel, see on steriliseeritud ja putukad, seened jt kahjustavad ja saastavad mängib. Seda meetodit kasutatakse tavaliselt maalide puhul, kuid on ka muid meetodeid, mis võimaldavad isegi raamatuid äärmuslikes konserveerimistingimustes taastada.

Põllumajanduses ja toidus kasutatakse isotoope kõigil tasanditel alates taime istutamisest kuni meie toidulauale jõudmiseni. Isotoope kasutatakse inimtoiduks väga oluliste taimeliikide geneetiliseks parandamiseks, mis võimaldab geneetiliste sortide väljatöötamine tootlikum, vastupidavam ja tõhusam. Istutusse sattudes võimaldavad isotoopid meil a väetiste teadlik kasutamine kuna need võimaldavad meil tuvastada nende liigset kasutamist. Lõpuks, nende turustamiseks ettevalmistamise ajal kasutatakse steriliseerimise ajal isotoope konteinereid sama toote endana, muutes selle kauemaks ja paremates tingimustes kasutamiseni tarbimine.

Isotoope on palju muid rakendusi, näiteks järgmised:

• Veeringe uuring. Hüdroloogia kasutab isotoope veeringe jälgimiseks ja vee võimaliku saastumise tuvastamiseks tsükli erinevates faasides. Üks olulisemaid rakendusi on põhjavee saastatuse tuvastamine, eriti väetiste ületarbimise tõttu.
• Saastealased uuringud. Isotoope ei kasutata mitte ainult vee saastumise määramiseks, nagu nägime eelmises punktis, vaid neid saab kasutada ka ühendite olemasolu määramiseks väävli- ja lämmastikureostust atmosfääris või setete saastumise uurimiseks nafta derivaatidega, mis võivad tekkida näiteks lekke tagajärjel illegaalne.
• Isotoopide rakendused tööstuses. Erinevate isotoopide omaduste uurimine ja tundmine on võimaldanud tööstusel protsesse täiustada ja arendada aga ka kontrollida, kas erinevad instrumendid, osad või esemed on ideaalses seisukorras ( kvaliteet).
• Kaevandamises ja kosmoloogias. Isotoope kasutatakse tuumaproovide loomiseks, vastutades meie planeedi erinevate kihtide koostise uurimise eest. Seevastu uuritakse isotoope, mis sisaldavad meteoriidid võimaldab meil uurida universumi vanust, nende meteoriitide võimalikku päritolu ja omadusi.
• Isotoopid ja avakosmose uurimine. Isotoope kasutatakse tuumarakkude valmistamiseks; Neid seadmeid kasutatakse energiavarudena, mis toidavad satelliitide ja kosmosesondide seadmeid ja instrumente.

Kui soovite lugeda rohkem artikleid, mis on sarnased Milleks on isotoopid?, soovitame sisestada meie kategooria Aatom.

• Guerrero, R., ja Berlanga, M. (2000). Stabiilsed isotoopid: põhjendus ja rakendused. Praegune Hispaania Mikrobioloogia Selts. (29).
• Enresa-UCO õppetool (s.f) Radioaktiivsuse kasutamine.