Čemu so namenjeni ISOTOPES?

Izotopi so atomi istega elementa, ki imajo enako število protonov v jedru, vendar imajo različno število nevtronov. Ta razlika, ki a priori, morda se vam zdi precej nepomembno, zaradi česar so izotopi istega elementa enaki ali različni po številnih lastnostih in lastnostih, fizikalnih in kemijskih. Človeška bitja so jih lahko izkoristila v našo korist. Uporabe izotopov so različne in vplivajo na zelo različna področja: pomagajo nam ohranjati svoje hrane, za diagnosticiranje in zdravljenje bolezni ali za ugotavljanje starosti fosilnih ostankov, pokopanih pred milijoni let. V tej lekciji učitelja bomo videli čemu so izotopi in kako nam pomagajo na desetih različnih področjih našega življenja.

Kazalo

1. Kaj so izotopi?
2. Izotopi in pridobivanje energije
3. Izotopi v medicini
4. Izotopi v umetnosti in arheologiji
5. Izotopi v prehrani in kmetijstvu
6. Druge uporabe izotopov

Atomi Na klasičen način so narejeni iz treh vrst delcev: nevtroni, protoni in elektroni

Za atome kemičnega elementa je značilno, da imajo določeno število protonov. Kliče se število protonov elementa v kemiji atomska številka (Z). Atomi so električno nevtralni, torej imajo enako skupno število pozitivnih delcev (protoni) kot negativni (elektroni). Druga značilnost atomov je njihova masno število (A) kar je vsota vseh protonov in nevtronov, ki sestavljajo atomsko jedro in mu dajejo večino teže ali mase. Več o tem lahko izveste v tej drugi lekciji od UČITELJA naprej Kako dobiti masno število?

Vendar dva atoma istega kemičnega elementa (z enakim atomskim številom) imajo lahko v jedru različno število nevtronov in zato različno atomsko težo. Ta dva atoma z enakim atomskim številom, vendar različno atomsko maso, imenujemo izotopi. Izotopi istega kemičnega elementa ima lahko lastnosti ali lastnosti, zaradi katerih so zelo zanimive in uporabne za ljudi. Če želite vedeti več o tej temi, obiščite našo lekcijo Značilnosti izotopov.

Zdaj, ko veste, kaj so, če ste se kdaj vprašali čemu so izotopi, beri naprej!

Kot veste, je eden glavnih virov energije na planetu jedrska energija. Ime jedrske energije izhaja iz dejstva, da se energija pridobiva dobesedno iz jedra atomov. Kot smo že videli, jedro atomov sestavljajo protoni in nevtroni, ki so med seboj povezani zaradi velike sile. To energijo lahko človek sprosti in porabi v dveh procesih: jedrska fuzija (kombinacija dveh jeder, ki se združita in tvorita večje in bolj energično) in Jedrska fisija (razpad ali ločitev jedra na več manjših).

Trenutno se večina proizvodnje jedrske energije opravi z jedrsko cepitvijo. Za to je Izotop plutonija «Pu-239» in uran izotop «U-235» saj so zelo nestabilni in težki, delitev jedra pa povzroči dokaj visoko proizvodnjo energije. Ko jedra teh izotopov počijo, nastane velika količina v obliki toplote; Ta toplota se v jedrskih reaktorjih uporablja za ogrevanje vode, ki preide iz tekočega stanja v plin. Ta vodna para se prenaša v turbino, ki se premika. Ta turbina je nato povezana z a Električni generator katerega poslanstvo je pretvarjanje energije obračanja turbine v električno energijo, ki jo lahko shranimo, prevažamo in uporabljamo v naših domovih.

Eno od področij, na katerem je uporaba izotopov največja, je medicina. Med boleznijo lahko ločimo dve fazi, v kateri se uporabljajo izotopi: diagnoza in zdravljenje bolezni.

Za diagnozo bolezni in patologij se uporabljajo tehnike, kot so rentgenski žarki ali scintigrafija; skenira temeljijo na metodi zaznavanja radiofarmacevtiki, ki niso nič drugega kot mešanice snovi, med katerimi je majhna količina radioizotopa. Z njimi lahko določimo tudi majhne količine encimov ali beljakovin, ki nastanejo v nekaterih bioloških procesih.

Izotope lahko uporabljamo za zdravljenje bolezni. Izotopi se uporabljajo med zdravljenjem z radioterapijo uničiti celice, ki tvorijo maligna tkiva in tumorje; V tem procesu ionizirajoče sevanje medicinske opreme doseže tumorske celice in vpliva na njihovo DNK ter povzroči toliko prelomov in mutacij, da povzročijo njihovo smrt. Poleg tega lahko izotopi pred uporabo terapij z radioterapijo pomagajo zdravnikom, da preučijo značilnosti tumorskih celic, njihovo lokacijo itd. in na ta način ustvarite akcijski načrt za prilagoditev odmerka, pogostosti in števila obsevalnih sej, potrebnih pred začetkom zdravljenja.

Druga uporaba izotopov v medicini je uporaba radioizotopov za sterilizacijo materiala, opreme in naprav, kot so operacijske dvorane. Glede na element, ki ga uporabljamo, obstajajo različne vrste sevalne sterilizacije, čeprav je najbolj razširjeno ultravijolično (UV) sevanje.

Če ste se kdaj vprašali, čemu izotopi služijo v svetu umetnosti in arheologije, ste morda naleteli na eno od njihovih aplikacij: datiranje del. Izotopi in primerjava njihove razpolovne dobe omogočata starost vzorcev arheološka najdišča pri izkopavanjih, pa tudi na umetniških delih, kot so slike, freske ali celo skulpture. Druga najpomembnejša uporaba v umetnosti je prepoznavanje ponaredki ali predelave del: zahvaljujoč analizi izotopov je mogoče vedeti ne samo datum, ko je bilo delo izdelano (in odkriti morebitne kopije), ampak tudi vedeti, kateri materiali so za izdelavo (in jih primerjajte s tistimi, ki jih je uporabil avtor domnevnega dela), lahko raziščete notranje plasti del brez jih poškodovati itd. Mikroorganizme in žuželke, ki so bili ujeti na mokrih slikah, je mogoče celo zaznati in analizirati njihovo starost.

Končno lahko uporabimo tudi izotope ohraniti dela in preprečiti njihovo poškodovanje. Nekatera dela so lahko zajeta v snovi, na katero se nato uporabi sevanje gama. Ta kombinacija monomerov in sevanja upočasni poslabšanje dela, saj zmanjšuje postopno izgubo fiksacije delo trpi, kadar je izpostavljeno okolju, je sterilizirano in žuželke, glive in drugi, ki škodujejo in onesnažujejo igra. Ta metoda se običajno uporablja za slike, obstajajo pa tudi druge metode, ki omogočajo obnovitev celo knjig v ekstremnih pogojih ohranjanja.

Kmetijstvo in hrana uporabljajo izotope na vseh ravneh, od zasaditve rastline do naše mize. Izotopi se uporabljajo za gensko izboljšanje zelo pomembnih rastlinskih vrst za prehrano ljudi, kar omogoča razvoj genetskih sort bolj produktivni, odporni in učinkoviti. Ko smo enkrat v nasadu, nam izotopi omogočajo a zavestna uporaba gnojil saj nam omogočajo, da zaznamo njihovo prekomerno uporabo. Nazadnje, med pripravo na trg se izotopi med sterilizacijo uporabljajo oba posod kot isti izdelek sam, zaradi česar traja dlje in v boljših pogojih, dokler ni poraba.

Obstaja veliko drugih aplikacij izotopov, na primer naslednje:

• Študija vodnega kroga. Hidrologija uporablja izotope za spremljanje kroženja vode in zaznavanje morebitne kontaminacije vode v različnih fazah cikla. Ena najpomembnejših aplikacij je odkrivanje kontaminacije podtalnice, zlasti zaradi prekomerne uporabe gnojil.
• Študije onesnaževanja. Izotopi se ne uporabljajo samo za ugotavljanje onesnaženosti vode, kot smo videli v prejšnji točki, temveč jih lahko uporabimo za določanje prisotnosti spojin onesnaževal žvepla in dušika v ozračju ali za preučevanje onesnaženosti usedlin z naftnimi derivati, ki lahko pridejo na primer iz razlitja nezakonito.
• Uporaba izotopov v industriji. Študija in poznavanje lastnosti različnih izotopov sta industriji omogočila izboljšanje in razvoj procesov ampak tudi za preverjanje, ali so različni instrumenti, deli ali predmeti v popolnem stanju (nadzor nad kakovost).
• V rudarstvu in kozmologiji. Izotopi se uporabljajo za ustvarjanje jedrskih sond, ki so zadolžene za proučevanje sestave različnih plasti, ki sestavljajo naš planet. V nasprotju s tem pa študija izotopov, ki jih vsebujejo meteoriti omogoča raziskovanje starosti vesolja, možnega izvora teh meteoritov in njegovih značilnosti.
• Izotopi in preučevanje vesolja. Izotopi se uporabljajo za izdelavo jedrskih celic; Te naprave se uporabljajo kot zaloge energije, ki napajajo opremo in instrumente satelitov in vesoljskih sond.

Če želite prebrati več podobnih člankov Za kaj so izotopi?, priporočamo, da vnesete našo kategorijo Atom.

• Guerrero, R. in Berlanga, M. (2000). Stabilni izotopi: Utemeljitev in uporaba. Sedanje špansko društvo za mikrobiologijo. (29).
• Enresa-UCO Katedra (s.f) Uporaba radioaktivnosti.