Чему служе ИСОТОПЕС?

Изотопи су атоми истог елемента који имају једнак број протона у језгру, али имају различит број неутрона. Ова разлика која, априори, може вам се чинити сасвим безначајним, чини изотопе истог елемента истим или различитим по многим карактеристикама и својствима, физичким и хемијским. Људска бића су могла да искористе све њих у нашу корист. Примене изотопа су различите и утичу на врло различита поља: помажу нам да сачувамо своје храну, дијагностиковати и излечити болести или открити старост фосилних остатака закопаних пре милионима године. У овој лекцији од УЧИТЕЉА ћемо видети чему служе изотопи и како нам помажу у десет различитих области нашег живота.

Индекс

1. Шта су изотопи?
2. Изотопи и добијање енергије
3. Изотопи у медицини
4. Изотопи у уметности и археологији
5. Изотопи у храни и пољопривреди
6. Остале примене изотопа

Атоми На класичан начин се састоје од три врсте честица: неутрони, протони и електрони. Неутрони и протони чине језгро док се електрони окрећу око језгра, формирајући „облак електрона“.

Атоми хемијског елемента карактеришу одређени број протона. Назван је број протона елемента у хемији атомски број (З). Атоми су електрично неутрални, односно имају исти укупан број позитивних честица (протона) као негативни (електрони). Друга ствар која карактерише атоме је њихова масени број (А) што је збир свих протона и неутрона који чине атомско језгро и који му дају већи део његове тежине или масе. О овој другој лекцији можете научити више од УЧИТЕЉА даље Како добити масени број?

Међутим, два атома истог хемијског елемента (са истим атомским бројем) могу у свом језгру имати различит број неутрона, а самим тим и различиту атомску тежину. Ова два атома, са истим атомским бројем, али различитом атомском тежином, називају се изотопи. Изотопи истог хемијског елемента могу имати особине или својства која их чине врло занимљивим и корисним за људе. Ако желите да сазнате више о тој теми, посетите нашу лекцију Карактеристике изотопа.

Сад кад знате шта су они, ако сте се икад запитали чему служе изотопи, настави да читаш!

Као што знате, један од главних извора енергије на планети је нуклеарна енергија. Назив нуклеарне енергије потиче од чињенице да се енергија добија, буквално, из језгра атома. Као што смо раније видели, језгро атома чине протони и неутрони, који су повезани великом снагом. Ову енергију човек може ослободити и искористити кроз два процеса: нуклеарна фузија (комбинација два језгра која се спајају да би формирала веће и енергичније) и Нуклеарна фисија (распадање или раздвајање језгра на неколико мањих).

Тренутно се већи део производње нуклеарне енергије врши нуклеарном цепањем. За ово, Изотоп плутонијума «Пу-239» и изотоп урана «У-235» будући да су врло нестабилни и тешки, а подела језгра подразумева прилично високу производњу енергије. Када језгра ових изотопа пукну, ствара се велика количина у облику топлоте; Ова топлота се користи у нуклеарним реакторима за загревање воде која из течног стања прелази у гас. Ова водена пара се транспортује до турбине која се креће. Заузврат је та турбина повезана са а Електрични генератор чија је мисија трансформисање енергије окретања турбине у електричну енергију која се може складиштити, транспортовати и користити у нашим домовима.

Једно од поља у коме је примена изотопа највеће је медицина. Током болести можемо разликовати две фазе у којима се користе изотопи: дијагнозу и лечење болести.

За дијагнозу болести и патологија, технике као што су рендген или сцинтиграфија; тхе скенира заснивају се на методи откривања радиофармацеутика, који нису ништа друго до мешавине супстанци међу којима постоје мале количине радиоизотопа. Такође се могу користити за одређивање малих количина ензима или протеина створених у неким биолошким процесима.

Изотопи се могу користити за лечење болести. Изотопи се користе током терапија зрачењем да уништи ћелије које формирају малигна ткива и туморе; У овом процесу, јонизујуће зрачење медицинске опреме доспева до ћелија тумора и утиче на њихову ДНК, генеришући толико прекида и мутација да узрокују њихову смрт. Поред тога, пре примене третмана радиотерапијом, изотопи могу помоћи лекарима да проуче карактеристике туморских ћелија, њихову локацију итд. и на овај начин створити акциони план за прилагођавање дозе, учесталости и броја сесија зрачења потребних пре почетка лечења.

Друга примена изотопа у медицини је примена радиоизотопа за стерилизацију материјала, опреме и објеката као што су операционе сале. Постоје различите врсте стерилизације зрачењем у зависности од елемента који користимо, мада је најчешће коришћено ултраљубичасто (УВ) зрачење.

Ако сте се икада запитали чему служе изотопи у свету уметности и археологије, можда сте наишли на једну од њихових примена: датирање дела. Изотопи и поређење њиховог полувремена омогућавају датирање старости узорака археолошка налазишта са ископавања али и са уметничких дела попут слика, фрески или чак и скулптуре. Још једна од најрелевантнијих примена у уметности је идентификација фалсификата или преправки дела: захваљујући анализи изотопа могуће је знати не само датум настанка дела (и открити могуће копије) већ и знати који су материјали коришћена за његово прављење (и упоређивање са онима које користи аутор наводног дела), можете истражити унутрашње слојеве дела без оштети их итд. Могу се чак открити микроорганизми и инсекти заробљени на мокрим сликама и анализирати њихова старост.

Коначно, изотопи се такође могу користити за сачувати радове и спречити њихово оштећење. Одређена дела могу бити покривена супстанцом на коју се затим примењује гама зрачење. Ова комбинација мономера и зрачења успорава погоршање рада јер смањује прогресивни губитак фиксације који рад пати када је изложен животној средини, стерилисан је и инсекти, гљивице и други који оштећују и загађују играња. Ова метода се обично примењује на сликама, али постоје и друге методе које омогућавају опоравак чак и књига у екстремним условима очувања.

Пољопривреда и храна користе изотопе на свим нивоима, пре него што се биљка засади, док не стигне до нашег стола. Изотопи се користе за генетско побољшање биљних врста које су веома важне за исхрану људи, што омогућава развој генетских варијетета продуктивнији, отпорнији и ефикаснији. Једном у плантажи, изотопи нам омогућавају а свесна употреба ђубрива пошто нам омогућавају да откријемо њихову претерану употребу. Коначно, током припреме за стављање у промет, изотопи се користе током стерилизације контејнера као и сам производ, чинећи га да траје дуже и у бољим условима, све док не почне потрошња.

Постоје многе друге примене изотопа, као што су следеће:

• Проучавање циклуса воде. Хидрологија користи изотопе за праћење циклуса воде и откривање могуће контаминације воде током различитих фаза циклуса. Једна од најважнијих примена је откривање загађења подземних вода, посебно због прекомерне употребе ђубрива.
• Студије загађења. Изотопи се не користе само за одређивање загађења воде као што смо видели у претходној тачки, већ се могу користити и за утврђивање присуства једињења сумпорних и азотних загађивача у атмосфери или за проучавање контаминације седимената нафтним дериватима који могу доћи, на пример, изливањем илегално.
• Примене изотопа у индустрији. Проучавање и познавање својстава различитих изотопа омогућило је индустрији да побољша и развије процесе али и да провери да ли су различити инструменти, делови или предмети у савршеном стању (контрола квалитет).
• У рударству и космологији. Изотопи се користе за стварање нуклеарних сонди, задужених за проучавање састава различитих слојева који чине нашу планету. Насупрот томе, проучавање изотопа који садрже метеорити омогућава нам да истражимо старост свемира, могуће порекло ових метеорита и његове карактеристике.
• Изотопи и проучавање свемира. Изотопи се користе за стварање нуклеарних ћелија; Ови уређаји се користе као складишта енергије која напајају опрему и инструменте сателита и свемирских сонди.

Ако желите да прочитате још чланака сличних Чему служе изотопи?, препоручујемо вам да уђете у нашу категорију Атом.

• Гуерреро, Р., и Берланга, М. (2000). Стабилни изотопи: Образложење и примене. Тренутно шпанско друштво за микробиологију. (29).
• Енреса-УЦО катедра (с.ф) Употреба радиоактивности.