Pentru ce sunt izotopii?

Izotopii sunt atomi ai aceluiași element care au același număr de protoni în nucleu, dar au un număr diferit de neutroni. Această diferență care, a priori, poate părea destul de nesemnificativ, face ca izotopii aceluiași element să fie identici sau diferiți în multe caracteristici și proprietăți, fizice și chimice. Ființele umane au reușit să profite de toate pentru beneficiul nostru. Aplicațiile izotopilor sunt variate și afectează domenii foarte diferite: ne ajută să ne conservăm hrană, pentru a diagnostica și vindeca boli sau pentru a afla vârsta rămășițelor fosile îngropate cu milioane în urmă de ani. În această lecție de la un PROFESOR vom vedea pentru ce sunt izotopii și cum ne ajută în zece domenii diferite ale vieții noastre.

Index

1. Ce sunt izotopii?
2. Izotopi și obținerea de energie
3. Izotopi în medicină
4. Izotopi în artă și arheologie
5. Izotopi în agricultură și alimentație
6. Alte aplicații ale izotopilor

Atomii Acestea sunt alcătuite, într-un mod clasic, din trei tipuri de particule:

Atomii unui element chimic se caracterizează prin faptul că au un anumit număr de protoni. Numărul de protoni ai unui element din chimie se numește număr atomic (Z). Atomii sunt neutri electric, adică au același număr total de particule pozitive (protoni) ca negative (electroni). Un alt lucru care caracterizează atomii este al lor număr de masă (A) care este suma tuturor protonilor și neutronilor care alcătuiesc nucleul atomic și care îi conferă cea mai mare parte din greutatea sau masa sa. Puteți afla mai multe despre aceasta în această altă lecție de la un PROFESOR Cum se obține numărul de masă?

In orice caz, doi atomi ai aceluiași element chimic (cu același număr atomic) poate avea un număr diferit de neutroni în nucleul lor și, prin urmare, greutate atomică diferită. Acești doi atomi, cu același număr atomic, dar cu greutate atomică diferită, se numesc izotopi. Izotopi ale aceluiași element chimic pot avea caracteristici sau proprietăți care le fac foarte interesante și utile pentru ființele umane. Dacă doriți să aflați mai multe despre subiect, puteți vizita lecția noastră Caracteristicile izotopilor.

Acum, că știi ce sunt, dacă te-ai întrebat vreodată pentru ce sunt izotopii, continua să citești!

După cum știți, una dintre principalele surse de energie de pe planetă este energia nucleară. Numele energiei nucleare provine din faptul că energia este obținută, literalmente, din nucleul atomilor. După cum am văzut mai devreme, nucleul atomilor este alcătuit din protoni și neutroni, care sunt legați împreună datorită unei forțe mari. Această energie poate fi eliberată și utilizată de om prin două procese: fuziune nucleară (combinația a două nuclee, care se unesc pentru a forma unul mai mare și mai energic) și Fiziune nucleară (dezintegrarea sau separarea unui nucleu în câteva mai mici).

În prezent, cea mai mare parte a producției de energie nucleară se realizează prin fisiune nucleară. Pentru aceasta, Izotopul plutoniului «Pu-239» și izotopul uraniului «U-235» deoarece sunt foarte instabile și grele, iar diviziunea nucleului atrage după sine o producție de energie destul de mare. Când nucleele acestor izotopi se rup, se generează o cantitate mare sub formă de căldură; Această căldură este utilizată în reactoarele nucleare pentru a încălzi apa, care se schimbă de la o stare lichidă la un gaz. Acest vapor de apă este transportat către o turbină, care se deplasează. La rândul său, acea turbină este conectată la o Generator electric a cărei misiune este de a transforma energia de rotație a turbinei în energie electrică, care poate fi stocată, transportată și utilizată în casele noastre.

Unul dintre domeniile în care aplicarea izotopilor este mai mare este în medicină. Putem distinge două faze în timpul bolii în care se utilizează izotopi: diagnosticul și tratamentul bolii.

Pentru diagnosticarea bolilor și patologiilor, tehnici precum radiografii sau scintigrafie; scanează se bazează pe o metodă de detectare radiofarmaceutice, care nu sunt altceva decât amestecuri de substanțe printre care există cantități mici de radioizotop. Ele pot fi, de asemenea, utilizate pentru a determina cantități mici de enzime sau proteine ​​generate în unele procese biologice.

Izotopii pot fi folosiți pentru tratarea bolilor. Izotopii sunt utilizați în timpul tratamentelor cu radioterapie să distrugă celulele care formează țesuturi și tumori maligne; În acest proces, radiațiile ionizante din echipamentele medicale ajung la celulele tumorale și le afectează ADN-ul, generând atât de multe pauze și mutații încât le provoacă moartea. În plus, înainte de a aplica tratamente de radioterapie, izotopii pot ajuta medicii să studieze caracteristicile celulelor tumorale, localizarea acestora etc. și în acest fel creați un plan de acțiune pentru a ajusta doza, frecvența și numărul de ședințe de iradiere necesare înainte de începerea tratamentului.

O altă aplicație a izotopilor în medicină este aplicarea radioizotopilor pentru sterilizarea materialului, echipamentelor și instalațiilor, cum ar fi sălile de operație. Există diferite tipuri de sterilizare prin radiație în funcție de elementul pe care îl folosim, deși cea mai utilizată este radiația ultravioletă (UV).

Dacă v-ați întrebat vreodată la ce servesc izotopii în lumea artei și arheologiei, este posibil să fi dat peste una dintre aplicațiile lor: datarea lucrărilor. Izotopii și compararea timpului de înjumătățire al acestora permit datarea vârstei probelor situri arheologice din săpături, dar și din opere de artă precum picturi, picturi murale sau chiar sculpturi. O altă dintre cele mai relevante aplicații în artă este identificarea falsuri sau modificări ale lucrărilor: grație analizei izotopului este posibil să se cunoască nu numai data la care a fost realizată o lucrare (și să se detecteze posibile copii), ci și să se știe ce materiale sunt folosit pentru realizarea ei (și comparați-le cu cele folosite de autorul presupusei lucrări), puteți investiga straturile interioare ale lucrărilor fără le dăunează etc. Microorganismele și insectele care au fost prinse în picturile umede pot fi chiar detectate și vârsta lor analizată.

În cele din urmă, izotopii pot fi, de asemenea, obișnuiți păstrați lucrările și preveniți deteriorarea acestora. Anumite lucrări pot fi acoperite într-o substanță căreia i se aplică apoi radiații gamma. Această combinație de monomeri și radiații încetinește deteriorarea lucrului, deoarece reduce pierderea progresivă de fixare care munca suferă atunci când este expusă mediului, este sterilizată și insectele, ciupercile și altele care deteriorează și contaminează joacă. Această metodă se aplică de obicei picturilor, dar există și alte metode care permit recuperarea chiar și a cărților în condiții extreme de conservare.

Agricultura și utilizarea izotopilor alimentari la toate nivelurile, de la înainte ca planta să fie plantată până când ajunge la masa noastră. Izotopii sunt utilizați pentru îmbunătățirea genetică a speciilor de plante care sunt foarte importante pentru consumul uman, ceea ce permite dezvoltarea soiurilor genetice mai productiv, mai rezistent și mai eficient. Odată ajunși în plantație, izotopii ne permit o utilizarea conștientă a îngrășămintelor deoarece ne permit să le detectăm suprautilizarea. În cele din urmă, în timpul pregătirii lor pentru comercializare, izotopii sunt utilizați atât în ​​timpul sterilizării de containere ca același produs în sine, făcându-l să dureze mai mult și în condiții mai bune, până la consum.

Există multe alte aplicații ale izotopilor, cum ar fi următoarele:

• Studiul ciclului apei. Hidrologia folosește izotopi pentru a urmări ciclul apei și pentru a detecta posibila contaminare a apei în timpul diferitelor etape ale ciclului. Una dintre cele mai importante aplicații este detectarea contaminării apelor subterane, în special din cauza utilizării excesive a îngrășămintelor.
• Studii de poluare. Izotopii nu sunt folosiți numai pentru a determina contaminarea apei așa cum am văzut în punctul anterior, dar pot fi folosiți pentru a determina prezența compușilor poluanți cu sulf și azot în atmosferă sau pentru a studia contaminarea sedimentelor de către derivați din petrol care pot proveni, de exemplu, dintr-o deversare ilegal.
• Aplicații izotopice în industrie. Studiul și cunoașterea proprietăților diferiților izotopi au permis industriei să se îmbunătățească și să dezvolte procese dar și pentru a verifica dacă diferite instrumente, piese sau obiecte sunt în stare perfectă (controlul calitate).
• În minerit și cosmologie. Izotopii sunt folosiți pentru a crea sonde nucleare, însărcinate cu studierea compoziției diferitelor straturi care alcătuiesc planeta noastră. Pe de altă parte, studiul izotopilor care conțin meteoriti ne permite să investigăm epoca universului, posibila origine a acestor meteoriți și caracteristicile sale.
• Izotopii și studiul spațiului cosmic. Izotopii sunt folosiți pentru a produce celule nucleare; Aceste dispozitive sunt utilizate ca depozite de energie care alimentează echipamentele și instrumentele sateliților și sondelor spațiale.

Dacă doriți să citiți mai multe articole similare cu Pentru ce sunt izotopii?, vă recomandăm să introduceți categoria noastră de Atomul.

• Guerrero, R. și Berlanga, M. (2000). Izotopi stabili: Justificare și aplicații. Societatea spaniolă actuală de microbiologie. (29).
• Catedra Enresa-UCO (s.f) Utilizarea radioactivității.