A cosa servono gli ISOTOPI?

Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento che hanno lo stesso numero di protoni nel nucleo ma hanno un diverso numero di neutroni. Questa differenza che, a priori, può sembrarti abbastanza insignificante, rende gli isotopi dello stesso elemento uguali o diversi in molte caratteristiche e proprietà, fisiche e chimiche. Gli esseri umani sono stati in grado di approfittare di tutti loro per il nostro beneficio. Le applicazioni degli isotopi sono molteplici e interessano campi molto diversi: ci aiutano a conservare la nostra cibo, per diagnosticare e curare malattie o per scoprire l'età dei resti fossili sepolti milioni di anni fa di anni. In questa lezione di un INSEGNANTE vedremo a cosa servono gli isotopi? e come ci aiutano in dieci diverse aree della nostra vita.

Indice

1. Cosa sono gli isotopi?
2. Isotopi e ottenimento di energia
3. Isotopi in medicina
4. Isotopi nell'arte e nell'archeologia
5. Isotopi nell'alimentazione e nell'agricoltura
6. Altre applicazioni degli isotopi

Gli atomi Sono costituiti, in modo classico, da tre tipi di particelle: neutroni, protoni ed elettroni. I neutroni e i protoni formano il nucleo mentre gli elettroni ruotano attorno al nucleo, formando una "nube elettronica".

Gli atomi di un elemento chimico sono caratterizzati dall'avere un certo numero di protoni. Il numero di protoni di un elemento in chimica è chiamato numero atomico (Z). Gli atomi sono elettricamente neutri, cioè hanno lo stesso numero totale di particelle positive (protoni) di quelle negative (elettroni). Un'altra cosa che caratterizza gli atomi è la loro numero di massa (A) che è la somma di tutti i protoni e neutroni che compongono il nucleo atomico e che gli conferiscono la maggior parte del suo peso o massa. Puoi saperne di più in quest'altra lezione da un INSEGNANTE in poi Come ottenere il numero di massa?

Tuttavia, due atomi dello stesso elemento chimico (a parità di numero atomico) possono avere diverso numero di neutroni nel proprio nucleo, e quindi diverso peso atomico. Questi due atomi, con lo stesso numero atomico ma diverso peso atomico, sono chiamati isotopi. isotopi dello stesso elemento chimico possono avere caratteristiche o proprietà che li rendono molto interessanti e utili per l'essere umano. Se vuoi saperne di più sull'argomento puoi visitare la nostra lezione Caratteristiche degli isotopi.

Ora che sai cosa sono, se te lo sei mai chiesto a cosa servono gli isotopi?, continua a leggere!

Come sai, una delle principali fonti di energia del pianeta è l'energia nucleare. Il nome di energia nucleare deriva dal fatto che l'energia si ottiene, letteralmente, dal nucleo degli atomi. Come abbiamo visto in precedenza, il nucleo degli atomi è costituito da protoni e neutroni, che sono legati tra loro da una grande forza. Questa energia può essere rilasciata e utilizzata dall'uomo attraverso due processi: fusione nucleare (la combinazione di due nuclei, che si uniscono per formarne uno più grande ed energico) e la fissione nucleare (la disintegrazione o separazione di un nucleo in più nuclei più piccoli).

Attualmente, la maggior parte della produzione di energia nucleare avviene per fissione nucleare. Per questo, il Isotopo di plutonio «Pu-239» e isotopo di uranio «U-235» poiché sono molto instabili e pesanti e la divisione del nucleo comporta una produzione energetica abbastanza elevata. Quando i nuclei di questi isotopi si rompono, se ne genera una grande quantità sotto forma di calore; Questo calore viene utilizzato nei reattori nucleari per riscaldare l'acqua, che passa dallo stato liquido allo stato gassoso. Questo vapore acqueo viene trasportato a una turbina, che si muove. A sua volta, quella turbina è collegata a a Generatore elettrico la cui missione è trasformare l'energia di rotazione della turbina in energia elettrica, che può essere immagazzinata, trasportata e utilizzata nelle nostre case.

Uno dei campi in cui l'applicazione degli isotopi è maggiore è la medicina. Possiamo distinguere due fasi durante la malattia in cui vengono utilizzati gli isotopi: la diagnosi e il trattamento della malattia.

Per la diagnosi di malattie e patologie, tecniche come raggi X o scintigrafia; il scansioni si basano su un metodo di rilevamento radiofarmaci, che altro non sono che miscele di sostanze tra le quali sono presenti piccole quantità di un radioisotopo. Possono anche essere usati per determinare piccole quantità di enzimi o proteine ​​generate in alcuni processi biologici.

Gli isotopi possono essere usati per curare le malattie. Gli isotopi vengono utilizzati durante i trattamenti di radioterapia distruggere le cellule che formano tessuti maligni e tumori; In questo processo, le radiazioni ionizzanti delle apparecchiature mediche raggiungono le cellule tumorali e intaccano il loro DNA, generando così tante rotture e mutazioni da provocarne la morte. Inoltre, prima di applicare i trattamenti di radioterapia, gli isotopi possono aiutare i medici a studiare le caratteristiche delle cellule tumorali, la loro posizione, ecc. e in questo modo creare un piano d'azione per adeguare la dose, la frequenza e il numero di sedute di irradiazione necessarie prima di iniziare il trattamento.

Un'altra applicazione degli isotopi in medicina è l'applicazione dei radioisotopi per la sterilizzazione di materiale, attrezzature e strutture come le sale operatorie. Esistono diversi tipi di sterilizzazione con radiazioni a seconda dell'elemento che utilizziamo, sebbene la più utilizzata sia la radiazione ultravioletta (UV).

Se ti sei mai chiesto a cosa servono gli isotopi nel mondo dell'arte e dell'archeologia, potresti esserti imbattuto in una delle loro applicazioni: datazione delle opere. Gli isotopi e il confronto dell'emivita di questi consentono di datare l'età dei campioni siti archeologici da scavi ma anche da opere d'arte come dipinti, murales o persino sculture. Un'altra delle applicazioni più rilevanti nell'arte è l'identificazione di falsi o alterazioni di opere: grazie all'analisi isotopica è possibile conoscere non solo la data in cui è stata realizzata un'opera (e rilevare eventuali copie) ma anche sapere quali sono i materiali utilizzato per realizzarlo (e confrontarli con quelli utilizzati dall'autore dell'opera supposta), si possono indagare gli strati interni delle opere senza danneggiarli, ecc. I microrganismi e gli insetti che sono stati intrappolati nei dipinti bagnati possono anche essere rilevati e la loro età analizzata.

Infine, gli isotopi possono essere utilizzati anche per preservare le opere ed evitare che vengano danneggiate. Alcune opere possono essere ricoperte da una sostanza alla quale vengono poi applicate radiazioni gamma. Questa combinazione di monomeri e radiazioni rallenta il deterioramento dell'opera poiché riduce la progressiva perdita di fissazione che l'opera soffre se esposta all'ambiente, viene sterilizzata e insetti, funghi e altri che danneggiano e contaminano gioca. Questo metodo viene solitamente applicato ai dipinti ma esistono altri metodi che consentono di recuperare anche libri in condizioni di conservazione estreme.

L'agricoltura e l'alimentazione utilizzano isotopi a tutti i livelli, da prima che la pianta venga piantata fino a quando non raggiunge la nostra tavola. Gli isotopi vengono utilizzati per il miglioramento genetico di specie vegetali molto importanti per il consumo umano, che consente la sviluppo di varietà genetiche più produttivo, resistente ed efficiente. Una volta nella piantagione, gli isotopi ci permettono un uso consapevole dei fertilizzanti poiché ci consentono di rilevare il loro uso eccessivo. Infine, durante la loro preparazione per la commercializzazione, gli isotopi vengono utilizzati sia durante la sterilizzazione di contenitori come lo stesso prodotto, facendolo durare più a lungo e in condizioni migliori, fino al suo consumo.

Esistono molte altre applicazioni degli isotopi, come le seguenti:

• Studio del ciclo dell'acqua. L'idrologia utilizza gli isotopi per seguire il ciclo dell'acqua e rilevare la possibile contaminazione dell'acqua durante le diverse fasi del ciclo. Una delle applicazioni più importanti è il rilevamento della contaminazione delle acque sotterranee, in particolare dall'uso eccessivo di fertilizzanti.
• Studi sull'inquinamento. Gli isotopi non vengono utilizzati solo per determinare la contaminazione dell'acqua come abbiamo visto nel punto precedente, ma possono essere utilizzati per determinare la presenza di composti inquinanti solforati e azotati in atmosfera o per studiare la contaminazione dei sedimenti da derivati ​​del petrolio che può provenire, ad esempio, da uno sversamento illegale.
• Applicazioni degli isotopi nell'industria. Lo studio e la conoscenza delle proprietà dei diversi isotopi hanno permesso all'industria di migliorare e sviluppare processi ma anche per verificare che diversi strumenti, parti o oggetti siano in perfette condizioni (controllo di qualità).
• In miniera e cosmologia. Gli isotopi vengono utilizzati per creare sonde nucleari, incaricate di studiare la composizione dei diversi strati che compongono il nostro pianeta. Al contrario, lo studio degli isotopi che contengono meteoriti permette di indagare l'età dell'universo, la possibile origine di questi meteoriti e le sue caratteristiche.
• Isotopi e studio dello spazio esterno. Gli isotopi sono usati per produrre cellule nucleari; Questi dispositivi sono utilizzati come riserve di energia che alimentano le apparecchiature e gli strumenti dei satelliti e delle sonde spaziali.

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• Guerrero, R., & Berlanga, M. (2000). Isotopi stabili: Razionale e applicazioni. Attuale Società Spagnola di Microbiologia (29).
• Cattedra Enresa-UCO (s.f) Uso della radioattività.