Para que servem os ISOTOPES?

Isótopos são átomos do mesmo elemento que têm o mesmo número de prótons no núcleo, mas têm números diferentes de nêutrons. Essa diferença que, a priori, pode parecer bastante insignificante para você, ele torna os isótopos do mesmo elemento iguais ou diferentes em muitas características e propriedades, físicas e químicas. Os seres humanos têm sido capazes de tirar proveito de todos eles para nosso benefício. As aplicações dos isótopos são variadas e afetam campos muito diferentes: eles nos ajudam a conservar nosso comida, para diagnosticar e curar doenças ou para descobrir a idade dos restos fósseis enterrados há milhões de anos. Nesta lição de um PROFESSOR, veremos para que servem os isótopos e como eles nos ajudam em dez áreas diferentes de nossa vida.

Índice

1. O que são isótopos?
2. Isótopos e obtenção de energia
3. Isótopos na medicina
4. Isótopos em arte e arqueologia
5. Isótopos em alimentos e agricultura
6. Outras aplicações de isótopos

Os átomos

Os átomos de um elemento químico são caracterizados por terem um certo número de prótons. O número de prótons de um elemento na química é chamado número atômico (Z). Os átomos são eletricamente neutros, ou seja, eles têm o mesmo número total de partículas positivas (prótons) que negativas (elétrons). Outra coisa que caracteriza os átomos é a sua número de massa (A) que é a soma de todos os prótons e nêutrons que constituem o núcleo atômico e que lhe dão a maior parte de seu peso ou massa. Você pode aprender mais sobre isso nesta outra lição de um PROFESSOR sobre Como obter o número de massa?

Contudo, dois átomos do mesmo elemento químico (com o mesmo número atômico) podem ter diferentes números de nêutrons em seu núcleo e, portanto, diferentes pesos atômicos. Esses dois átomos, com o mesmo número atômico, mas peso atômico diferente, são chamados de isótopos. Isótopos do mesmo elemento químico podem ter características ou propriedades que os tornam muito interessantes e úteis para os seres humanos. Se você quiser saber mais sobre o assunto você pode visitar nossa aula Características dos isótopos.

Agora que você sabe o que são, se você já se perguntou para que servem os isótopos, continue lendo!

Como você sabe, uma das principais fontes de energia do planeta é a energia nuclear. O nome de energia nuclear vem do fato de que a energia é obtida, literalmente, do núcleo dos átomos. Como vimos antes, o núcleo dos átomos é composto de prótons e nêutrons, que estão ligados entre si devido a uma grande força. Essa energia pode ser liberada e utilizada pelo homem por meio de dois processos: fusão nuclear (a combinação de dois núcleos, que se unem para formar um maior e mais energético) e o Nuclear fision (a desintegração ou separação de um núcleo em vários núcleos menores).

Atualmente, a maior parte da produção de energia nuclear é feita por fissão nuclear. Para isso, o Isótopo de plutônio «Pu-239» e isótopo de urânio «U-235» uma vez que são muito instáveis ​​e pesados ​​e a divisão do núcleo acarreta uma produção de energia bastante elevada. Quando os núcleos desses isótopos se rompem, uma grande quantidade é gerada na forma de calor; Esse calor é usado em reatores nucleares para aquecer água, que vai do estado líquido ao gasoso. Esse vapor d'água é transportado para uma turbina, que se move. Por sua vez, essa turbina está conectada a um gerador elétrico cuja missão é transformar a energia de giro da turbina em energia elétrica, que pode ser armazenada, transportada e utilizada em nossas casas.

Um dos campos em que a aplicação de isótopos é maior é na medicina. Podemos distinguir duas fases durante a doença nas quais os isótopos são usados: o diagnóstico e o tratamento da doença.

Para o diagnóstico de doenças e patologias, técnicas como raios X ou cintilografia; as scans são baseados em um método de detecção radiofármacos, que nada mais são do que misturas de substâncias entre as quais há pequenas quantidades de um radioisótopo. Eles também podem ser usados ​​para determinar pequenas quantidades de enzimas ou proteínas geradas em alguns processos biológicos.

Os isótopos podem ser usados ​​para tratar doenças. Os isótopos são usados ​​durante os tratamentos de radioterapia para destruir células que formam tecidos malignos e tumores; Nesse processo, a radiação ionizante de equipamentos médicos atinge as células tumorais e afeta seu DNA, gerando tantas quebras e mutações que levam à morte. Além disso, antes de aplicar os tratamentos de radioterapia, os isótopos podem ajudar os médicos a estudar as características das células tumorais, sua localização, etc. e, dessa forma, criar um plano de ação para ajustar a dose, a frequência e o número de sessões de irradiação necessárias antes de iniciar o tratamento.

Outra aplicação dos isótopos na medicina é a aplicação de radioisótopos para esterilização de materiais, equipamentos e instalações como salas de cirurgia. Existem diferentes tipos de esterilização por radiação, dependendo do elemento que usamos, embora o mais amplamente utilizado seja a radiação ultravioleta (UV).

Se você já se perguntou para que servem os isótopos no mundo da arte e da arqueologia, você pode ter se deparado com uma de suas aplicações: namoro de obras. Os isótopos e a comparação da meia-vida destes permitem datar a idade das amostras sítios arqueológicos de escavações, mas também de obras de arte, como pinturas, murais ou até esculturas. Outra das aplicações mais relevantes na arte é a identificação de falsificações ou alterações de obras: graças à análise isotópica é possível saber não só a data em que um trabalho foi feito (e detectar possíveis cópias), mas também saber quais são os materiais usado para fazê-lo (e compará-los com aqueles usados ​​pelo autor do suposto trabalho), você pode investigar as camadas internas das obras sem danificá-los, etc. Microorganismos e insetos que ficaram presos em pinturas úmidas podem até ser detectados e sua idade analisada.

Finalmente, os isótopos também podem ser usados ​​para preservar as obras e evitar que sejam danificadas. Certos trabalhos podem ser cobertos por uma substância à qual a radiação gama é então aplicada. Esta combinação de monômeros e radiação retarda a deterioração da obra, pois reduz a perda progressiva de fixação que o trabalho sofre quando exposto ao meio ambiente, é esterilizado e insetos, fungos e outros que danificam e contaminam o tocam. Este método é normalmente aplicado a pinturas, mas existem outros métodos que permitem recuperar até livros em condições extremas de conservação.

A agricultura e os alimentos usam isótopos em todos os níveis, desde antes do plantio da planta até chegar à nossa mesa. Os isótopos são utilizados para o melhoramento genético de espécies vegetais muito importantes para o consumo humano, o que permite a desenvolvimento de variedades genéticas mais produtivo, resistente e eficiente. Uma vez na plantação, os isótopos nos permitem uma uso consciente de fertilizantes uma vez que nos permitem detectar seu uso excessivo. Finalmente, durante a preparação para a comercialização, os isótopos são usados ​​durante a esterilização, tanto de embalagens como o mesmo produto, fazendo-o durar mais e em melhores condições, até que seja consumo.

Existem muitas outras aplicações de isótopos, como as seguintes:

• Estudo do ciclo da água. A hidrologia usa isótopos para acompanhar o ciclo da água e detectar possível contaminação da água durante as diferentes fases do ciclo. Uma das aplicações mais importantes é a detecção de contaminação de lençóis freáticos, especialmente pelo uso excessivo de fertilizantes.
• Estudos de poluição. Os isótopos não são usados ​​apenas para determinar a contaminação da água, como vimos no ponto anterior, mas podem ser usados ​​para determinar a presença de compostos poluentes de enxofre e nitrogênio na atmosfera ou para estudar a contaminação de sedimentos por derivados de petróleo que podem vir, por exemplo, de um derramamento ilegal.
• Aplicações de isótopos na indústria. O estudo e o conhecimento das propriedades dos diferentes isótopos têm permitido à indústria melhorar e desenvolver processos mas também para verificar se diferentes instrumentos, peças ou objetos estão em perfeitas condições (controle de qualidade).
• Em mineração e cosmologia. Os isótopos são usados ​​para criar sondas nucleares, encarregadas de estudar a composição das diferentes camadas que constituem o nosso planeta. Em contraste, o estudo dos isótopos que contêm meteoritos nos permite investigar a idade do universo, a possível origem desses meteoritos e suas características.
• Isótopos e o estudo do espaço sideral. Os isótopos são usados ​​para fazer células nucleares; Esses dispositivos são usados ​​como armazenadores de energia que alimentam os equipamentos e instrumentos de satélites e sondas espaciais.

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• Guerrero, R. e Berlanga, M. (2000). Isótopos estáveis: Justificativa e aplicações. Atual Sociedade Espanhola de Microbiologia. (29).
• Cadeira Enresa-UCO (s.f) Uso de radioatividade.