Для чого призначені ІЗОТОПИ?

Ізотопи - це атоми одного і того ж елемента, які мають однакову кількість протонів в ядрі, але мають різну кількість нейтронів. Ця різниця в тому, апріорі, це може здатися вам зовсім незначним, це робить ізотопи одного і того ж елемента однаковими або різними за багатьма характеристиками та властивостями, фізичними та хімічними. Людини змогли скористатися всіма ними на нашу користь. Застосування ізотопів різноманітне і впливає на дуже різні галузі: вони допомагають нам зберігати своє їжі, для діагностики та лікування захворювань або для з’ясування віку викопних решток, похованих мільйони тому років. На цьому уроці від ВЧИТЕЛЯ ми побачимо для чого потрібні ізотопи і як вони допомагають нам у десяти різних сферах нашого життя.

Індекс

1. Що таке ізотопи?
2. Ізотопи та отримання енергії
3. Ізотопи в медицині
4. Ізотопи в мистецтві та археології
5. Ізотопи в продуктах харчування та сільському господарстві
6. Інші застосування ізотопів

Атоми Вони класичним чином складаються з трьох типів частинок:

Атоми хімічного елемента характеризуються наявністю певної кількості протонів. Кількість протонів елемента в хімії називається атомний номер (Z). Атоми електрично нейтральні, тобто мають таку ж загальну кількість позитивних частинок (протонів), як і негативні (електрони). Інша річ, яка характеризує атоми, - це їх масове число (A) що є сумою усіх протонів і нейтронів, що складають атомне ядро ​​і які надають йому більшу частину ваги або маси. Ви можете дізнатись більше про це на цьому іншому уроці від ВЧИТЕЛЯ Як отримати масове число?

Однак два атоми одного і того ж хімічного елемента (з однаковим атомним номером) можуть мати різну кількість нейтронів у своєму ядрі і, отже, різну атомну вагу. Ці два атоми з однаковим атомним номером, але різною атомною вагою, називаються ізотопами. Ізотопи одного і того ж хімічного елемента можуть мати характеристики або властивості, що роблять їх дуже цікавими та корисними для людини. Якщо ви хочете дізнатись більше про цю тему, ви можете відвідати наш урок Характеристика ізотопів.

Тепер, коли ви знаєте, що це таке, якщо ви коли-небудь задавались питанням для чого потрібні ізотопи, продовжуйте читати!

Як відомо, одним з основних джерел енергії на планеті є ядерної енергетики. Назва ядерної енергії походить від того, що енергія отримується буквально з ядра атомів. Як ми бачили раніше, ядро ​​атомів складається з протонів і нейтронів, які зв'язані між собою завдяки великій силі. Ця енергія може бути звільнена і використана людиною за допомогою двох процесів: ядерний синтез (поєднання двох ядер, які з’єднуються, утворюючи більше і енергійніше) і Ядерний риб (розпад або поділ ядра на кілька менших).

В даний час більша частина виробництва ядерної енергії здійснюється шляхом поділу ядер. Для цього Ізотоп плутонію «Pu-239» та ізотоп урану «U-235» оскільки вони дуже нестійкі і важкі, і поділ ядра спричиняє досить велике виробництво енергії. Коли ядра цих ізотопів розриваються, утворюється велика кількість у вигляді тепла; Це тепло використовується в ядерних реакторах для нагрівання води, яка переходить із рідкого стану в газ. Ця водяна пара транспортується до турбіни, яка рухається. У свою чергу, ця турбіна підключена до Електричний генератор місія якої - перетворити турбіну, перетворюючи енергію на електричну, яку можна зберігати, транспортувати та використовувати в наших будинках.

Одна з галузей, в якій найбільше застосовується ізотопів, - це медицина. Ми можемо виділити дві фази під час захворювання, в яких використовуються ізотопи: діагностика та лікування захворювання.

Для діагностики захворювань та патологій використовуються такі методи, як рентгенівські промені або сцинтиграфія; сканування засновані на методі виявлення радіофармацевтичні препарати, які є не що інше, як суміші речовин, серед яких є невелика кількість радіоізотопу. Вони також можуть бути використані для визначення невеликої кількості ферментів або білків, що утворюються в деяких біологічних процесах.

Ізотопи можна використовувати для лікування захворювань. Ізотопи використовують під час променевої терапії знищувати клітини, що утворюють злоякісні тканини та пухлини; У цьому процесі іонізуюче випромінювання від медичного обладнання досягає клітин пухлини і впливає на їх ДНК, створюючи стільки розривів і мутацій, що вони спричиняють їх смерть. Крім того, перед застосуванням променевої терапії ізотопи можуть допомогти лікарям вивчити характеристики пухлинних клітин, їх розташування тощо. і таким чином створити план дій для регулювання дози, частоти та кількості сеансів опромінення, необхідних перед початком лікування.

Іншим застосуванням ізотопів у медицині є застосування радіоізотопів для стерилізації матеріалів, обладнання та обладнання, таких як операційні. Залежно від того, який елемент ми використовуємо, існують різні типи радіаційної стерилізації, хоча найпоширенішим є ультрафіолетове (УФ) випромінювання.

Якщо ви коли-небудь замислювались, для чого потрібні ізотопи у світі мистецтва та археології, можливо, ви зіткнулися з одним із їх застосувань: датування творів. Ізотопи та порівняння періоду напіввиведення їх дозволяють визначити вік зразків археологічні розкопки під час розкопок, а також таких творів мистецтва, як картини, фрески або навіть скульптури. Ще одне з найбільш актуальних застосувань у мистецтві - це ідентифікація підробки або переробки робіт: завдяки аналізу ізотопів можна дізнатись не тільки дату, коли була зроблена робота (і виявити можливі копії), а й знати, які матеріали використовується для його виготовлення (і порівняти їх із тими, що використовуються автором передбачуваної роботи), ви можете дослідити внутрішні шари творів без пошкодити їх тощо. Можна навіть виявити мікроорганізми та комах, які потрапили у вологі картини, та проаналізувати їх вік.

Нарешті, до ізотопів також можна звикнути зберегти роботи та запобігти їх пошкодженню. Певні роботи можуть охоплюватися речовиною, до якої потім застосовується гамма-випромінювання. Ця комбінація мономерів та випромінювання уповільнює погіршення роботи, оскільки зменшує прогресуючу втрату фіксації робота страждає від впливу навколишнього середовища, її стерилізують та комахи, грибки та інші, які пошкоджують та забруднюють п'єси. Цей метод зазвичай застосовується до картин, але існують і інші методи, які дозволяють відновити навіть книги в екстремальних умовах збереження.

Сільське господарство та їжа використовують ізотопи на всіх рівнях, від того, доки рослина не буде висаджена, поки воно не дійде до нашого столу. Ізотопи використовуються для генетичного вдосконалення видів рослин, які є дуже важливими для споживання людиною, що дозволяє розвиток генетичних різновидів більш продуктивний, стійкий та ефективний. Опинившись на плантації, ізотопи дозволяють нам a свідоме використання добрив оскільки вони дозволяють нам виявити їх надмірне використання. Нарешті, під час їх підготовки до продажу, ізотопи використовуються під час стерилізації обох контейнерів, як і той самий продукт, що робить його довшим і в кращих умовах до його появи споживання.

Існує багато інших застосувань ізотопів, таких як:

• Вивчення кругообігу води. Гідрологія використовує ізотопи для відстеження кругообігу води та виявлення можливого забруднення води протягом різних фаз циклу. Одним з найважливіших застосувань є виявлення забруднення підземних вод, особливо від надмірного використання добрив.
• Дослідження забруднення. Ізотопи не тільки використовуються для визначення забруднення води, як ми бачили в попередньому пункті, але їх можна використовувати для визначення присутності сполук забруднювачів сірки та азоту в атмосфері або для вивчення забруднення відкладів нафтовими похідними, які можуть надходити, наприклад, від розливу незаконний.
• Застосування ізотопів у промисловості. Вивчення та знання властивостей різних ізотопів дозволили галузі вдосконалювати та розвивати процеси але також перевірити, що різні інструменти, деталі або предмети знаходяться в ідеальному стані (контроль якість).
• У гірництві та космології. Ізотопи використовуються для створення ядерних зондів, відповідальних за вивчення складу різних шарів, що складають нашу планету. Навпаки, вивчення ізотопів, що містять метеорити дозволяє дослідити вік Всесвіту, можливе походження цих метеоритів та його характеристики.
• Ізотопи та дослідження космічного простору. Ізотопи використовують для створення ядерних клітин; Ці пристрої використовуються як накопичувачі енергії, що живлять обладнання та прилади супутників та космічних зондів.

Якщо ви хочете прочитати більше статей, подібних до Для чого потрібні ізотопи?, рекомендуємо ввести нашу категорію Атом.

• Герреро, Р., і Берланга, М. (2000). Стабільні ізотопи: обґрунтування та застосування. Сучасне Іспанське товариство мікробіології. (29).
• Кафедра Enresa-UCO (s.f) Використання радіоактивності.