Det er blevet fastslået, at hvert kemisk grundstof, der findes i naturen, er en blanding af isotoper (derfor har de fraktioneret atommasse). For at forstå, hvordan isotoper adskiller sig fra hinanden, er det nødvendigt at overveje atomets struktur i detaljer. Et atom danner en kerne og en elektronsky. Massen af et atom er påvirket af elektroner, der bevæger sig med forbløffende hastigheder gennem orbitaler i elektronskyen, neutroner og protoner, der udgør kernen.
Definition
Isotoper er en type atom i et kemisk grundstof. Der er altid lige mange elektroner og protoner i ethvert atom. Da de har modsatte ladninger (elektroner er negative, og protoner er positive), er atomet altid neutralt (denne elementære partikel bærer ikke en ladning, den er nul). Når en elektron mistes eller fanges, mister et atom neutralitet og bliver enten en negativ eller en positiv ion.
Neutroner har ingen ladning, men deres antal i atomkernen af det samme grundstof kan variere. Dette påvirker ikke på nogen måde atomets neutralitet, men det påvirker dets masse og egenskaber. For eksempel indeholder enhver isotop af et brintatom en elektron og en proton. Men antallet af neutroner er anderledes. Protium har kun 1 neutron, deuterium har 2 neutroner, og tritium har 3 neutroner. Disse tre isotoper adskiller sig markant fra hinanden i egenskaber.
Sammenligning
De har forskelligt antal neutroner, forskellige masser og forskellige egenskaber. Isotoper har identiske strukturer af elektronskaller. Det betyder, at de er ret ens i kemiske egenskaber. Derfor får de én plads i det periodiske system.
Der er fundet stabile og radioaktive (ustabile) isotoper i naturen. Atomkernerne i radioaktive isotoper er i stand til spontant at omdannes til andre kerner. Under processen med radioaktivt henfald udsender de forskellige partikler.
De fleste grundstoffer har over to dusin radioaktive isotoper. Derudover syntetiseres radioaktive isotoper kunstigt for absolut alle grundstoffer. I en naturlig blanding af isotoper varierer deres indhold lidt.
Eksistensen af isotoper gjorde det muligt at forstå, hvorfor grundstoffer med lavere atommasse i nogle tilfælde har et højere atomnummer end grundstoffer med højere atommasse. For eksempel i argon-kalium-parret inkluderer argon tunge isotoper, og kalium indeholder lette isotoper. Derfor er massen af argon større end den af kalium.
Konklusioner hjemmeside
- De har forskellige antal neutroner.
- Isotoper har forskellige atommasser.
- Værdien af massen af ionatomer påvirker deres samlede energi og egenskaber.
Gentag hovedpunkterne i emnet "Grundlæggende begreber for kemi" og løs de foreslåede problemer. Brug nr. 6-17.
Grundlæggende bestemmelser
1. Stof(simpel og kompleks) er enhver samling af atomer og molekyler placeret i en bestemt aggregeringstilstand.
Transformationer af stoffer ledsaget af ændringer i deres sammensætning og (eller) struktur kaldes kemiske reaktioner .
2. Strukturelle enheder stoffer:
· Atom- den mindste elektrisk neutrale partikel af et kemisk grundstof eller et simpelt stof, der har alle dets kemiske egenskaber og derefter fysisk og kemisk udelelige.
· Molekyle- den mindste elektrisk neutrale partikel af et stof, der besidder alle dets kemiske egenskaber, fysisk udelelige, men kemisk delelige.
3. Kemisk grundstof - Dette er en type atom med en vis kerneladning.
4. Forbindelse atom :
|
Partikel |
Hvordan bestemmer man? |
Oplade |
Vægt |
||
|
Cl |
konventionelle enheder |
a.e.m. |
|||
|
Elektron |
Efter ordinal Nummer (N) |
1.6 ∙ 10 -19 |
9.10 ∙ 10 -28 |
0.00055 |
|
|
Proton |
Efter ordinal nummer (N) |
1.6 ∙ 10 -19 |
1.67 ∙ 10 -24 |
1.00728 |
|
|
Neutron |
Ar-N |
1.67 ∙ 10 -24 |
1.00866 |
||
5. Forbindelse atomkerne :
Kernen indeholder elementarpartikler ( nukleoner) –
protoner(1 1 p ) og neutroner(10n).
· Fordi Næsten al massen af et atom er koncentreret i kernen og m p ≈ m n≈ 1 amu, At afrundet værdiA raf et kemisk grundstof er lig med det samlede antal nukleoner i kernen.
7. Isotoper- en række atomer af det samme kemiske grundstof, der kun adskiller sig fra hinanden i deres masse.
· Isotopnotation: til venstre for grundstofsymbolet angiver grundstoffets massenummer (øverst) og atomnummer (nederst)
· Hvorfor har isotoper forskellige masser?
Opgave: Bestem atomsammensætningen af chlorisotoper: 35 17Clog 37 17Cl?
· Isotoper har forskellige masser på grund af forskelligt antal neutroner i deres kerner.
8. I naturen findes kemiske grundstoffer i form af blandinger af isotoper.
Den isotopiske sammensætning af det samme kemiske grundstof er udtrykt i atomare fraktioner(ω at.), som angiver, hvilken del antallet af atomer i en given isotop udgør af det samlede antal atomer af alle isotoper af et givet grundstof, taget som en eller 100%.
For eksempel:
ω ved (35 17 Cl) = 0,754
ω ved (37 17 Cl) = 0,246
9. Det periodiske system viser gennemsnitsværdierne af de relative atommasser af kemiske elementer under hensyntagen til deres isotopsammensætning. Derfor er Ar angivet i tabellen brøkdele.
A rons= ω kl.(1) ∙ Ar (1) + … + ω på.(n ) ∙ Ar ( n )
For eksempel:
A rons(Cl) = 0,754 ∙ 35 + 0,246 ∙ 37 = 35,453
10. Problem at løse:
nr. 1. Bestem den relative atommasse af bor, hvis det er kendt, at molfraktionen af 10 B-isotopen er 19,6 %, og 11 B-isotopen er 80,4 %.
11. Masserne af atomer og molekyler er meget små. I øjeblikket er et samlet målesystem blevet vedtaget i fysik og kemi.
1 amu =m(a.u.m.) = 1/12 m(12C) = 1,66057 ∙ 10 -27 kg = 1,66057 ∙ 10 -24 g.
Absolutte masser af nogle atomer:
m( C) = 1,99268 ∙ 10-23 g
m( H) = 1,67375 ∙ 10-24 g
m( O) =2,656812 ∙ 10-23 g
A r– viser hvor mange gange et givet atom er tungere end 1/12 af et 12 C-atom. Hr∙ 1,66 ∙ 10 -27 kg
13. Antallet af atomer og molekyler i almindelige prøver af stoffer er meget stort, derfor, når man karakteriserer mængden af et stof, bruges måleenheden -muldvarp .
· Muldvarp (ν)– en mængdeenhed af et stof, der indeholder det samme antal partikler (molekyler, atomer, ioner, elektroner), som der er atomer i 12 g isotop 12 C
· Masse af 1 atom 12 C er lig med 12 amu, så antallet af atomer i 12 g isotop 12 C lige med:
N A= 12 g / 12 ∙ 1,66057 ∙ 10 -24 g = 6,0221 ∙ 10 23
· Fysisk mængde N A hedder Avogadros konstant (Avogadros tal) og har dimensionen [NA] = mol -1.
14. Grundlæggende formler:
M = Hr = ρ ∙ Vm(ρ – tæthed; V m – volumen ved nul niveau)
Problemer, der skal løses selvstændigt
nr. 1. Beregn antallet af nitrogenatomer i 100 g ammoniumcarbonat indeholdende 10 % ikke-nitrogen urenheder.
nr. 2. Under normale forhold har 12 liter af en gasblanding bestående af ammoniak og kuldioxid en masse på 18 g. Hvor mange liter af hver gas indeholder blandingen?
nr. 3. Når de udsættes for overskydende saltsyre, 8,24 g af en blanding af manganoxid (IV) med det ukendte oxid M02, som ikke reagerer med saltsyre, blev der opnået 1,344 liter gas ved omgivende betingelser. I et andet eksperiment blev det fastslået, at molforholdet mellem manganoxid (IV) til det ukendte oxid er 3:1. Bestem formlen for det ukendte oxid og beregn dets massefraktion i blandingen.
At studere fænomenet radioaktivitet, videnskabsmænd i det første årti af det 20. århundrede. opdaget en lang række radioaktive stoffer - omkring 40. Dem var der betydeligt flere af, end der var frie pladser i grundstoffernes periodiske system mellem bismuth og uran. Arten af disse stoffer har været kontroversiel. Nogle forskere anså dem for at være uafhængige kemiske grundstoffer, men i dette tilfælde viste spørgsmålet om deres placering i det periodiske system sig at være uopløseligt. Andre nægtede dem generelt retten til at blive kaldt elementer i klassisk forstand. I 1902 kaldte den engelske fysiker D. Martin sådanne stoffer for radioelementer. Da de blev undersøgt, blev det klart, at nogle radioelementer har nøjagtig de samme kemiske egenskaber, men adskiller sig i atommasse. Denne omstændighed var i modstrid med de grundlæggende bestemmelser i den periodiske lov. Den engelske videnskabsmand F. Soddy løste modsigelsen. I 1913 kaldte han kemisk lignende radioelementer isotoper (fra græske ord, der betyder "samme" og "sted"), det vil sige, at de indtager samme plads i det periodiske system. Radioelementerne viste sig at være isotoper af naturlige radioaktive grundstoffer. Alle af dem er kombineret i tre radioaktive familier, hvis forfædre er isotoper af thorium og uran.
Isotoper af oxygen. Isobarer af kalium og argon (isobarer er atomer af forskellige grundstoffer med samme massetal).
Antal stabile isotoper for lige og ulige elementer.
Det blev hurtigt klart, at andre stabile kemiske grundstoffer også har isotoper. Hovedæren for deres opdagelse tilhører den engelske fysiker F. Aston. Han opdagede stabile isotoper af mange grundstoffer.
Fra et moderne synspunkt er isotoper varianter af atomer af et kemisk element: de har forskellige atommasser, men den samme nukleare ladning.
Deres kerner indeholder altså det samme antal protoner, men forskelligt antal neutroner. For eksempel indeholder naturlige isotoper af oxygen med Z = 8 henholdsvis 8, 9 og 10 neutroner i deres kerner. Summen af antallet af protoner og neutroner i kernen af en isotop kaldes massetallet A. Følgelig er massetallene for de angivne iltisotoper 16, 17 og 18. I dag accepteres følgende betegnelse for isotoper: værdien Z er angivet nedenfor til venstre for elementsymbolet, værdien A er angivet øverst til venstre. For eksempel: 16 8 O, 17 8 O, 18 8 O.
Siden opdagelsen af fænomenet kunstig radioaktivitet er der produceret cirka 1.800 kunstige radioaktive isotoper ved hjælp af kernereaktioner for grundstoffer med Z fra 1 til 110. Langt de fleste kunstige radioisotoper har meget korte halveringstider, målt i sekunder og brøkdele af sekunder ; kun få har en forholdsvis lang levetid (f.eks. 10 Be - 2,7 10 6 år, 26 Al - 8 10 5 år osv.).
Stabile grundstoffer er repræsenteret i naturen af cirka 280 isotoper. Nogle af dem viste sig dog at være svagt radioaktive med enorme halveringstider (for eksempel 40 K, 87 Rb, 138 La, l47 Sm, 176 Lu, 187 Re). Levetiden for disse isotoper er så lang, at de kan betragtes som stabile.
Der er stadig mange udfordringer i verden af stabile isotoper. Det er således uklart, hvorfor deres antal varierer så meget mellem forskellige elementer. Omkring 25 % af de stabile grundstoffer (Be, F, Na, Al, P, Sc, Mn, Co, As, Y, Nb, Rh, I, Cs, Pt, Tb, Ho, Tu, Ta, Au) er til stede i naturen kun én type atom. Det er de såkaldte enkeltelementer. Det er interessant, at de alle (undtagen Be) har ulige Z-værdier. Generelt for ulige elementer overstiger antallet af stabile isotoper ikke to. I modsætning hertil består nogle lige-Z-elementer af et stort antal isotoper (for eksempel har Xe 9, Sn har 10 stabile isotoper).
Sættet af stabile isotoper af et givet grundstof kaldes en galakse. Deres indhold i galaksen svinger ofte meget. Det er interessant at bemærke, at det højeste indhold er af isotoper med massetal, der er multipla af fire (12 C, 16 O, 20 Ca osv.), selvom der er undtagelser fra denne regel.
Opdagelsen af stabile isotoper gjorde det muligt at løse det mangeårige mysterium om atommasser - deres afvigelse fra hele tal, forklaret med de forskellige procentdele af stabile isotoper af grundstoffer i galaksen.
I kernefysik er begrebet "isobarer" kendt. Isobarer er isotoper af forskellige grundstoffer (det vil sige med forskellige Z-værdier), som har de samme massetal. Studiet af isobarer bidrog til etableringen af mange vigtige mønstre i atomkerners adfærd og egenskaber. Et af disse mønstre er udtrykt af reglen formuleret af den sovjetiske kemiker S. A. Shchukarev og den tyske fysiker I. Mattauch. Den siger: hvis to isobarer adskiller sig i Z-værdier med 1, så vil en af dem helt sikkert være radioaktiv. Et klassisk eksempel på et par isobarer er 40 18 Ar - 40 19 K. I det er kaliumisotopen radioaktiv. Shchukarev-Mattauch-reglen gjorde det muligt at forklare, hvorfor der ikke er stabile isotoper i grundstofferne technetium (Z = 43) og promethium (Z = 61). Da de har ulige Z-værdier, kunne der ikke forventes mere end to stabile isotoper for dem. Men det viste sig, at isobarerne af technetium og promethium, henholdsvis isotoper af molybdæn (Z = 42) og ruthenium (Z = 44), neodym (Z = 60) og samarium (Z = 62), er repræsenteret i naturen ved stabile sorter af atomer i en bred vifte af massetal. Således forbyder fysiske love eksistensen af stabile isotoper af technetium og promethium. Dette er grunden til, at disse elementer faktisk ikke eksisterer i naturen og skulle syntetiseres kunstigt.
Forskere har længe forsøgt at udvikle et periodisk system af isotoper. Det er naturligvis baseret på andre principper end grundlaget for det periodiske system af grundstoffer. Men disse forsøg har endnu ikke ført til tilfredsstillende resultater. Det er sandt, at fysikere har bevist, at sekvensen af fyldning af proton- og neutronskaller i atomkerner i princippet ligner konstruktionen af elektronskaller og underskaller i atomer (se Atom).
Elektronskallene af isotoper af et givet grundstof er konstrueret på nøjagtig samme måde. Derfor er deres kemiske og fysiske egenskaber næsten identiske. Kun brintisotoper (protium og deuterium) og deres forbindelser udviser mærkbare forskelle i egenskaber. For eksempel fryser tungt vand (D 2 O) ved +3,8, koger ved 101,4 ° C, har en massefylde på 1,1059 g/cm 3 og understøtter ikke livet af dyr og planteorganismer. Under elektrolysen af vand til brint og oxygen nedbrydes overvejende H 2 0 molekyler, mens tungt vands molekyler forbliver i elektrolysatoren.
At adskille isotoper af andre grundstoffer er en ekstremt vanskelig opgave. Men i mange tilfælde kræves isotoper af individuelle grundstoffer med væsentligt ændrede forekomster sammenlignet med naturlig forekomst. For eksempel, når man løser problemet med atomenergi, blev det nødvendigt at adskille isotoperne 235 U og 238 U. Til dette formål blev massespektrometrimetoden først brugt, ved hjælp af hvilken de første kilogram uran-235 blev opnået i USA i 1944. Denne metode viste sig dog at være for dyr og blev erstattet af gasdiffusionsmetoden, som brugte UF 6. Der er nu flere metoder til at adskille isotoper, men de er alle ret komplekse og dyre. Og alligevel bliver problemet med at "dele det uadskillelige" løst med succes.
En ny videnskabelig disciplin er opstået - isotopkemi. Hun studerer adfærden af forskellige isotoper af kemiske grundstoffer i kemiske reaktioner og isotopudvekslingsprocesser. Som et resultat af disse processer omfordeles et givet grundstofs isotoper mellem de reagerende stoffer. Her er det enkleste eksempel: H 2 0 + HD = HD0 + H 2 (et vandmolekyle udskifter et protiumatom med et deuteriumatom). Isotopers geokemi er også under udvikling. Hun studerer variationer i den isotopiske sammensætning af forskellige grundstoffer i jordskorpen.
De mest anvendte er såkaldte mærkede atomer - kunstige radioaktive isotoper af stabile grundstoffer eller stabile isotoper. Ved hjælp af isotopiske indikatorer - mærkede atomer - studerer de elementernes bevægelsesveje i den livløse og levende natur, arten af fordelingen af stoffer og elementer i forskellige objekter. Isotoper bruges i nuklear teknologi: som materialer til konstruktion af atomreaktorer; som nukleart brændsel (isotoper af thorium, uran, plutonium); i termonuklear fusion (deuterium, 6 Li, 3 He). Radioaktive isotoper er også meget brugt som strålingskilder.
ISOTOPER(græsk, isos ens, identisk + topos sted) - varianter af det samme kemiske element, der indtager samme plads i Mendeleevs periodiske system af grundstoffer, dvs. har den samme nukleare ladning, men adskiller sig i atommasser. Når du nævner I., skal du sørge for at angive, hvilken isotop af kemikaliet. element han er. Udtrykket "isotop" bruges nogle gange i en bredere betydning - til at beskrive atomer af forskellige grundstoffer. Men for at betegne et hvilket som helst af atomerne, uanset dets tilhørsforhold til et bestemt element, er det sædvanligt at bruge udtrykket "nuklid".
I. tilhører et bestemt grundstof og grundkemikalier. egenskaber bestemmes af dets atomnummer Z eller antallet af protoner indeholdt i kernen (henholdsvis det samme antal elektroner i atomets skal) og dets nukleære fysiske. egenskaber bestemmes af totaliteten og forholdet mellem antallet af protoner og neutroner, der er inkluderet i det. Hver kerne består af Z protoner og N neutroner, og det samlede antal af disse partikler, eller nukleoner, er massetallet A = Z + N, som bestemmer kernens masse. Det er lig med masseværdien af et givet nuklid afrundet til et helt tal. Enhver nuklid bestemmes derfor af værdierne af Z og N, selvom nogle radioaktive nuklider med samme Z og N kan være i forskellige kerneenergitilstande og afvige i deres kernefysik. ejendomme; sådanne nuklider kaldes isomerer. Nuklider med det samme antal protoner kaldes isotoper.
I. er betegnet med symbolet for det tilsvarende kemikalie. element med indeks A placeret øverst til venstre - massenummer; nogle gange er antallet af protoner (Z) også angivet nederst til venstre. For eksempel betegnes radioaktivt fosfor med massetal 32 og 33: henholdsvis 32 P og 33 P eller 32 P og 33 P. Ved betegnelse af I. uden angivelse af grundstoffets symbol, angives massetallet f.eks. efter elementets betegnelse. phosphor-32, phosphor-33.
I. forskellige grundstoffer kan have samme massetal. Atomer med forskelligt antal protoner Z og neutroner N, men med samme massetal A kaldes isobarer (f.eks. 14 32 Si, 15 32 P, 16 32 S, 17 32 Cl-isobarer).
Navnet "isotop" blev foreslået af englænderne. videnskabsmand Soddy (F. Soddy). Eksistensen af jern blev først opdaget i 1906 under undersøgelsen af det radioaktive henfald af tunge naturligt radioaktive grundstoffer; i 1913 blev de også opdaget i det ikke-radioaktive grundstof neon, og derefter blev den isotopiske sammensætning af alle grundstoffer i det periodiske system bestemt ved hjælp af massespektrometri. I 1934 opnåede I. Joliot-Curie og F. Joliot-Curie først kunstigt radioaktive ionisatorer af nitrogen, silicium og fosfor, og efterfølgende ved hjælp af forskellige nukleare reaktioner på neutroner, ladede partikler og højenergifotoner, radioaktive ionisatorer af alle kendte grundstoffer og syntetiserede radioaktive 13 supertunge - transuran-elementer (med Z ≥ 93). Der er 280 kendte stabile, karakteriseret ved stabilitet, og mere end 1.500 radioaktive, dvs. ustabile, I., som undergår radioaktive transformationer i en eller anden hastighed. Varigheden af eksistensen af radioaktiv stråling er karakteriseret ved en halveringstid (se) - en tidsperiode T 1/2, hvor antallet af radioaktive kerner halveres.
I en naturlig blanding I. kemikalie. Forskellige elementer er indeholdt i forskellige mængder. Procentdelen af i. i et givet kemikalie. element kaldes deres relative overflod. Så for eksempel indeholder naturlig oxygen tre stabile oxygen: 16O (99,759%), 17O (0,037%) og 18O (0,204%). Mange kemi. elementer har kun én stabil I. (9 Be, 19 F, 23 Na, 31 P, 89 Y, 127 I osv.), og nogle (Tc, Pm, Lu og alle elementer med Z større end 82) har ingen af dem stabil I.
Den isotopiske sammensætning af naturligt forekommende grundstoffer på vores planet (og i hele solsystemet) er stort set konstant, men der er små variationer i mængden af lette grundstofatomer. Dette forklares ved, at forskellene i masserne af deres grundstoffer er relativt store, og derfor ændres isotopsammensætningen af disse elementer under påvirkning af forskellige naturlige processer som følge af isotopvirkninger (dvs. forskelle i egenskaberne ved de kemiske stoffer, der indeholder disse isotoper). Således er den isotopiske sammensætning af en række biologisk vigtige elementer (H, C, N, O, S) især forbundet med tilstedeværelsen af biosfæren og den vitale aktivitet af plante- og dyreorganismer.
Forskelle i sammensætningen og strukturen af atomkerner af samme kemikalie. grundstof (forskelligt antal neutroner) bestemmer forskellen i deres kernefysik. egenskaber, især det faktum, at nogle af dens i. kan være stabile, mens andre kan være radioaktive.
Radioaktive transformationer. Følgende typer radioaktive transformationer er kendte.
Alfa-henfald er en spontan transformation af kerner, ledsaget af emission af alfapartikler, dvs. to protoner og to neutroner, der danner heliumkernen 2 4 He. Som et resultat falder ladningen Z af den oprindelige kerne med 2, og det samlede antal nuklider eller massetal falder med 4 enheder, for eksempel:
88 226 Ra -> 86 222 Ra + 2 4 He
I dette tilfælde er den kinetiske energi af den undslippende alfapartikel bestemt af masserne af de indledende og endelige kerner (under hensyntagen til massen af selve alfapartiklerne) og deres energitilstand. Hvis den endelige kerne dannes i en exciteret tilstand, falder alfapartikelens kinetiske energi noget, og hvis den exciterede kerne henfalder, så stiger alfapartikelens energi tilsvarende (i dette tilfælde såkaldt langdistance alfa dannes partikler). Energispektret for alfapartikler er diskret og ligger i området 4-9 MeV for ca. 200 I. tunge grundstoffer og 2-4.5 MeV for næsten 20 alfa-radioaktive I. sjældne jordarters grundstoffer.
Beta-henfald er en spontan transformation af kerner, hvor ladningen Z af den oprindelige kerne ændres med én, men massetallet A forbliver det samme. beta-henfald er indbyrdes omdannelse af protoner (p) og neutroner (n), der indgår i kernen, ledsaget af emission eller absorption af elektroner (e -) eller positroner (e +), såvel som neutrinoer (v) og antineutrinoer (v) -). Der er tre typer beta-henfald:
1) elektronisk beta-henfald n -> p + e - + v -, ledsaget af en stigning i ladningen Z med 1 enhed, med transformation af en af neutronerne i kernen til f.eks. en proton.
2) positron beta henfald p -> n + e + + v, ledsaget af et fald i ladningen Z med 1 enhed, med transformation af en af protonerne i kernen til en neutron, for eksempel.
3) elektronindfangning p + e - -> n + v med den samtidige transformation af en af kernens protoner til en neutron, som i tilfælde af henfald med positronemission, også ledsaget af et fald i ladningen med 1 enhed, for eksempel.
I dette tilfælde sker elektronindfangning fra en af atomets elektronskaller, oftest fra den K-skal, der er tættest på kernen (K-fangst).
Beta-minus-henfald er karakteristisk for neutronrige kerner, hvor antallet af neutroner er større end i stabile kerner, og beta-plus-henfald og følgelig elektronfangst er karakteristisk for neutron-deficiente kerner, hvor antallet af neutroner er mindre end i stabile kerner, eller såkaldt beta-stabile kerner. Henfaldsenergien er fordelt mellem beta-partiklen og neutrinoen, og derfor er beta-spektret ikke diskret, som alfapartiklers, men kontinuerligt og indeholder beta-partikler med energier fra tæt på nul til en vis Emax, karakteristisk for hver radioaktiv og Beta-radioaktive ioner findes i alle elementer i det periodiske system.
Spontan fission er det spontane henfald af tunge kerner i to (nogle gange 3-4) fragmenter, der repræsenterer kernerne i de midterste elementer i det periodiske system (fænomenet blev opdaget i 1940 af de sovjetiske videnskabsmænd G.N. Flerov og K.A. Petrzhak).
Gammastråling er fotonstråling med et diskret energispektrum, der opstår under kernetransformationer, en ændring i atomkerners energitilstand eller under udslettelse af partikler. Emissionen af gammastråler ledsager radioaktiv transformation i tilfælde, hvor en ny kerne dannes i en exciteret energitilstand. Levetiden for sådanne kerner bestemmes af kernefysik. især moder- og datterkernernes egenskaber stiger med faldende energi af gamma-overgange og kan nå relativt store værdier i tilfælde af en metastabil exciteret tilstand. Energien af gammastråling udsendt af forskellige lasere spænder fra snesevis af keV til adskillige MeV.
Stabilitet af kerner. Under beta-henfald sker der gensidige transformationer af protoner og neutroner, indtil det energimæssigt mest gunstige forhold mellem p og n er opnået, hvilket svarer til kernens stabile tilstand. Alle nuklider er opdelt med hensyn til beta-henfald i beta-radioaktive og beta-stabile kerner. Beta-stabil refererer til enten stabile eller alfa-radioaktive nuklider, for hvilke beta-henfald er energetisk umuligt. Alle beta-resistente I. i chem. grundstoffer med atomnumre Z op til 83 er stabile (med få undtagelser), men tunge grundstoffer har ikke stabile i.s., og alle deres beta-stabile i.s. er alfa-radioaktive.
Under en radioaktiv omdannelse frigives energi svarende til forholdet mellem masserne af de indledende og endelige kerner, massen og energien af den udsendte stråling. Muligheden for at p-henfald forekommer uden at ændre massetallet A afhænger af forholdet mellem masserne af de tilsvarende isobarer. Isobarer med højere masse omdannes til isobarer med lavere masse som følge af beta-henfald; Desuden, jo mindre massen af isobaren er, jo tættere er den på den P-stabile tilstand. Den omvendte proces, på grund af loven om bevarelse af energi, kan ikke forekomme. Så for eksempel for de ovennævnte isobarer forløber transformationer i følgende retninger med dannelsen af den stabile isotop af svovl-32:
Kernerne af beta-henfaldsresistente nuklider indeholder mindst én neutron for hver proton (undtagelserne er 1 1 H og 2 3 He), og når atomnummeret stiger, stiger N/Z-forholdet og når en værdi på 1,6 for uran.
Når antallet N stiger, bliver kernen i et givet grundstof ustabil med hensyn til elektron beta-minus henfald (med transformationen n->p), derfor er neutronberigede kerner beta-aktive. Følgelig er neutrondeficiente kerner ustabile over for positron beta+ henfald eller elektronindfangning (med p->n-transformationen), og alfa-henfald og spontan fission observeres også i tunge kerner.
Adskillelse af stald og produktion af kunstige radioaktive isotoper. Separation af i. er berigelsen af en naturlig blanding af i. af et givet kemikalie. grundstof ved de individuelle bestanddele af dets sammensætning og isolering af rene forbindelser fra denne blanding. Alle adskillelsesmetoder er baseret på isotopeffekter, dvs. på forskelle i fysisk-kemiske. egenskaber af forskellige i. og kemikalier, der indeholder dem. forbindelser (styrke af kemiske bindinger, tæthed, viskositet, varmekapacitet, smeltepunkt, fordampning, diffusionshastighed osv.). Adskillelsesmetoderne er baseret på forskelle i opførsel af i. og de forbindelser, der indeholder dem i fysisk kemi. processer. Elektrolyse, centrifugering, gas- og termisk diffusion, diffusion i en dampstrøm, rektifikation, kemikalie bruges praktisk talt. og isotopudvekslinger, elektromagnetisk separation, laserseparation osv. Hvis en enkelt proces giver en lav effekt, dvs. en lav I. separationskoefficient, gentages den mange gange, indtil der opnås en tilstrækkelig grad af berigelse. Adskillelsen af lette elementer er mest effektiv på grund af de store relative forskelle i masserne af deres isotoper. For eksempel produceres "tungt vand", det vil sige vand beriget med tungt brint-deuterium, hvis masse er dobbelt så stor, i industriel skala i elektrolyseanlæg; Isoleringen af deuterium ved lavtemperaturdestillation er også yderst effektiv. Separationen af i. uran (for at opnå nukleart brændsel - 235 U) udføres på gasdiffusionsanlæg. En bred vifte af beriget stabilt jod opnås ved hjælp af elektromagnetiske separationsanlæg. I nogle tilfælde anvendes separation og berigelse af en blanding af radioaktivt jern, for eksempel til at opnå radioaktivt jern-55 med høj specifik aktivitet og radionuklid-renhed.
Kunstig radioaktiv stråling opnås som et resultat af nukleare reaktioner - samspillet mellem nuklider med hinanden og med nukleare partikler eller fotoner, som et resultat af hvilket dannelsen af andre nuklider og partikler opstår. En kernereaktion betegnes konventionelt som følger: Først angives symbolet for den oprindelige isotop, og derefter symbolet dannet som et resultat af denne kernereaktion. I parentes mellem dem angives først den påvirkende partikel og derefter den udsendte partikel eller strålingskvante (se tabel, kolonne 2).
Sandsynligheden for, at nukleare reaktioner opstår, er kvantitativt karakteriseret ved det såkaldte effektive tværsnit (eller tværsnit) af reaktionen, angivet med det græske bogstav o og udtrykt i stalde (10 -24 cm 2). At producere kunstigt radioaktive nuklider, atomreaktorer (se Atomreaktorer) og ladede partikelacceleratorer (se). Mange radionuklider, der anvendes i biologi og medicin, produceres i en atomreaktor gennem nuklear strålingsindfangningsreaktioner, dvs. indfangning af en neutron af en kerne med emission af et gammakvante (n, gamma), hvilket resulterer i dannelsen af en isotop af det samme grundstof med et massetal af enhed større end det oprindelige, for eksempel. 23 Na (n, y) 24 Na, 31 P(n, y) 32 P; ved reaktion (n, γ) med efterfølgende henfald af det resulterende radionuklid og dannelsen af en "datter", f.eks. 130 Te (n, y) 131 Te -> 131 I; ved reaktioner med frigivelse af ladede partikler (n, p), (n, 2n), (n, α); fx 14N (n, p) 14C; ved sekundære reaktioner med tritoner (t, p) og (t, n), for eksempel. 7 Li (n, a)3H og derefter 16O (t, n) 18F; ved f.eks. fissionsreaktion U (n, f). 90 Sr, 133 Xe osv. (se Nukleare reaktioner).
Nogle radionuklider kan enten slet ikke produceres i en atomreaktor, eller en sådan produktion er irrationel til medicinske formål. I de fleste tilfælde kan (n, y)-reaktionen ikke producere isotoper uden en bærer; Nogle reaktioner har en for lille tværsnitsværdi, og de bestrålede mål har et lavt relativt indhold af den initiale isotop i den naturlige blanding, hvilket fører til lave reaktionsudbytter og utilstrækkelig specifik aktivitet af lægemidlerne. Derfor anvendes mange vigtige radionuklider klinisk. radiodiagnostik, opnås med tilstrækkelig specifik aktivitet ved hjælp af isotopberigede mål. For at opnå calcium-47 bestråles f.eks. et mål beriget med calcium-46 fra 0,003 til 10-20 %, for at opnå jern-59 bestråles et mål med jern-58 beriget fra 0,31 til 80 % for at opnå kviksølv -197 - mål med kviksølv-196, beriget fra 0,15 til 40% osv.
I reaktoren kap. arr. radionuklider med et overskud af neutroner opnås, som henfalder med beta-stråling. Neutrondeficiente radionuklider, som dannes i kernereaktioner på ladede partikler (p, d, alfa) og fotoner og henfalder ved emission af positroner eller ved indfangning af elektroner, produceres i de fleste tilfælde i cyklotroner, lineære acceleratorer af protoner og elektroner (i sidstnævnte tilfælde bruges bremsstrahlung) ved energier af accelererede partikler af størrelsesordenen titusinder og hundreder af MeV. Sådan får de det for honning. målretter mod radionuklider ved reaktioner: 51 V (p, n) 51 Cr, 67 Zn (p, n) 67 Ga, 109 Ag (α, 2n) 111 In, 44 Ca (γ, p) 43 K, 68 Zn (γ, p) 67 Cu osv. En vigtig fordel ved denne metode til at opnå radionuklider er, at de som regel har et andet kemikalie. natur end materialet af det bestrålede mål kan isoleres fra sidstnævnte uden en bærer. Dette giver dig mulighed for at få de nødvendige radiofarmaka. lægemidler med høj specifik aktivitet og radionuklid renhed.
At opnå mange kortlivede radionuklider direkte i kliniske institutioner, de såkaldte. isotopgeneratorer, der indeholder et langlivet moderradionuklid, hvis henfald producerer det ønskede kortlivede datterradionuklid, for eksempel. 99m Tc, 87m Sr, 113m In, 132 I. Sidstnævnte kan gentagne gange frigives fra generatoren i løbet af modernuklidens levetid (se Generatorer af radioaktive isotoper).
Anvendelse af isotoper i biologi og medicin. Radioaktive og stabile ionisatorer er meget brugt i videnskabelig forskning. De bruges som et mærke til fremstilling af isotopindikatorer (se Mærkede forbindelser) - stoffer og forbindelser, der har en isotopsammensætning forskellig fra naturlige. Ved hjælp af metoden med isotopindikatorer studeres fordelingen, stierne og arten af bevægelse af mærkede stoffer i forskellige miljøer og systemer, deres kvantitative analyse udføres, og kemikaliernes struktur studeres. forbindelser og biologisk aktive stoffer, mekanismer af forskellige dynamiske processer, herunder deres metabolisme i kroppen af planter, dyr og mennesker (se Radioisotopforskning). Ved hjælp af metoden til isotopindikatorer udføres forskning i biokemi (studiet af metabolisme, strukturen og mekanismen for biosyntese af proteiner, nukleinsyrer, fedtstoffer og kulhydrater i en levende organisme, hastigheden af biokemiske reaktioner osv.); i fysiologi (migrering af ioner og forskellige stoffer, absorptionsprocesser fra mave-tarmkanalen af fedt og kulhydrater, udskillelse, blodcirkulation, opførsel og rolle af mikroelementer osv.); i farmakologi og toksikologi (undersøgelse af lægemidlers og giftige stoffers adfærd, deres absorption, veje og hastigheder for akkumulering, distribution, udskillelse, virkningsmekanisme osv.); i mikrobiologi, immunologi, virologi (undersøgelse af mikroorganismers biokemi, enzymatiske og immunkemiske mekanismer, reaktioner, interaktioner mellem vira og celler, virkningsmekanismer af antibiotika osv.); i hygiejne og økologi (undersøgelse af forurening med skadelige stoffer og dekontaminering af industrier og miljø, den økologiske kæde af forskellige stoffer, deres migration mv.). I. bruges også i andre medicinske biol. forskning (for at studere patogenesen af forskellige sygdomme, studere tidlige ændringer i stofskiftet osv.).
I honning I praksis bruges radionuklider til diagnosticering og behandling af forskellige sygdomme samt til strålingssterilisering af honning. materialer, produkter og medicin. Klinikker bruger mere end 130 radiodiagnostiske og 20 radioterapeutiske teknikker, der anvender åbne radiofarmaceutika. lægemidler (RP) og forseglede isotopstrålingskilder. Til disse formål har St. 60 radionuklider, ca. 30 af dem er de mest udbredte (tabel). Radiodiagnostiske lægemidler giver dig mulighed for at få information om funktionerne og den anatomiske tilstand af organer og systemer i den menneskelige krop. Grundlaget for radioisotopdiagnostik (se) er evnen til at overvåge biol, opførsel af kemikalier mærket med radionuklider. stoffer og forbindelser i en levende organisme uden at krænke dens integritet og ændre dens funktioner. Introduktion af den ønskede radioisotop af det tilsvarende grundstof i strukturen af et kemikalie. en forbindelse, praktisk talt uden at ændre dens egenskaber, gør det muligt at overvåge dens adfærd i en levende organisme ved ekstern påvisning af stråling, hvilket er en af de meget vigtige fordele ved den radioisotopdiagnostiske metode.
Dynamiske indikatorer for adfærden af en mærket forbindelse gør det muligt at vurdere funktionen og tilstanden af det organ eller system, der undersøges. Ifølge graden af fortynding af radiofarmaceutiske midler med 24 Na, 42 K, 51 Cr, 52 Fe, 131 I osv. i flydende medier, er volumenet af cirkulerende blod, erytrocytter, albumin, jernudveksling, vandudskiftning af elektrolytter, osv. bestemmes Ifølge indikatorer for akkumulering, bevægelse og fjernelse af radiofarmaceutiske stoffer i organer, kropssystemer eller i læsionen, kan du vurdere tilstanden af central og perifer hæmodynamik, bestemme funktionen af leveren, nyrerne, lungerne, undersøge jod stofskifte osv. Radiofarmaceutika med radioisotoper af jod og technetium giver dig mulighed for at studere alle funktioner i skjoldbruskkirtlen. Ved hjælp af 99m Tc, 113m In, 123 I, 131 I, 133 Xe, kan du udføre en omfattende undersøgelse af lungerne - undersøg fordelingen af blodgennemstrømning, lungernes og bronkiernes ventilationstilstand. Radiofarmaceutika med 43 K, 86 Rb, 99m Tc, 67 Ga, 131 I, 113m In, 197 Hg osv. gør det muligt at bestemme blodgennemstrømning og blodforsyning til hjerne, hjerte, lever, nyrer og andre organer. Radioaktive kolloide opløsninger og nogle organoiodpræparater gør det muligt at vurdere tilstanden af polygonale celler og hepatocytter (Kupffer-celler) og leverens antitoksiske funktion. Ved hjælp af radioisotopscanning udføres anatomisk og topografisk undersøgelse og bestemmelse af tilstedeværelsen, størrelsen, formen og positionen af pladsoptagende læsioner i leveren, nyrerne, knoglemarven, skjoldbruskkirtlen, parathyroid og spytkirtler, lunger, lymfeknuder; radionuklider 18 F, 67 Ga, 85 Sr, 87M Sr, 99M Tc gør det muligt at studere skeletsygdomme mv.
I USSR er strålingssikkerhedsstandarder blevet udviklet og sat i kraft for patienter, når de bruger radioaktive stoffer til diagnostiske formål, som strengt regulerer disse procedurer med hensyn til tilladte eksponeringsniveauer. Takket være dette, såvel som det rationelle valg af metoder og udstyr til forskellige typer undersøgelser og anvendelse i radiofarmaceutika af kortlivede radionuklider, som har gunstige strålingsegenskaber med hensyn til effektiviteten af deres registrering med minimal strålingseksponering, strålingsbelastninger på patientens krop under radioisotop diagnostiske procedurer er meget lavere doser , opnået under røntgenbilleder, undersøgelser, og i de fleste tilfælde ikke overstiger hundrededele og tiendedele af en rad.
I 70'erne 20. århundrede Radioisotoppræparater er i stigende grad blevet brugt til in vitro undersøgelser, hovedsageligt til immunkemiske undersøgelser. analyse. Radioimmunohim. metoder er baseret på meget specifikke immunokemiske. antigen-antistof-reaktioner, som et resultat af hvilke et stabilt kompleks af antistoffer og antigener dannes. Efter adskillelse af det resulterende kompleks fra uomsatte antistoffer eller antigener udføres kvantificering ved at måle deres radioaktivitet. Anvendelse af antigener eller antistoffer mærket med radioisotoper, f.eks. 125 I, øger følsomheden af immunokemiske. test titusinder og hundredvis af gange. Ved hjælp af disse tests kan du bestemme indholdet af hormoner, antistoffer, antigener, enzymer, enzymer, vitaminer og andre biologisk aktive stoffer i kroppen i koncentrationer på op til 0,1 mg/ml. På denne måde er det muligt at bestemme ikke kun forskellige patolforhold, men også meget små ændringer, der afspejler de indledende stadier af sygdommen. For eksempel er disse metoder med succes brugt til tidlig in vitro-diagnose af diabetes mellitus, infektiøs hepatitis,r, nogle allergiske og en række andre sygdomme. Sådanne radioisotoptests er ikke kun mere følsomme og enklere, men giver også mulighed for masseforskning og er fuldstændig sikre for patienter (se Radioisotopdiagnostik).
Med lech. Med henblik på radiofarmaceutiske midler og radionuklidstrålekilder, kap. arr. i onkologi, samt i behandling af betændelsessygdomme, eksem etc. (se Strålebehandling). Til disse formål anvendes både åbne radiofarmaceutiske midler, indført i kroppen, i væv, serøse hulrum, ledhuler, intravenøst, intraarterielt og i lymfesystemet, og lukkede strålekilder til ekstern, intrakavitær og interstitiel terapi. Ved hjælp af passende radiofarmaka, kap. arr. kolloider og suspensioner indeholdende 32P, 90Y, 131I, 198Au og andre radionuklider behandler sygdomme i det hæmatopoietiske system og forskellige tumorer, der virker lokalt på patolen, i fokus. Til kontaktbestråling (dermatol og oftalmiske beta-applikatorer) anvendes 32 P, 90 Sr, 90 Y, 147 Pm, 204 Tl i fjerntliggende gamma-terapeutiske apparater - kilder til 60 Co eller 137 Cs med høj aktivitet (hundrede og tusinder af curies) . Til interstitiel og intrakavitet bestråling anvendes nåle, granulat, tråde og andre specielle typer forseglede kilder med 60 Co, 137 Cs, 182 Ta, 192 Ir, 198 Au (se Radioaktive lægemidler).
Radioaktive nuklider bruges også til at sterilisere materialer og medicinske produkter. recepter og medicin. Den praktiske anvendelse af strålesterilisering er blevet mulig siden 50'erne, hvor kraftige kilder til ioniserende stråling dukkede op.Sammenlignet med traditionelle steriliseringsmetoder (se) har strålemetoden en række fordele. Da der med den sædvanlige steriliserende strålingsdosis (2-3 Mrad) ikke er nogen væsentlig stigning i temperaturen af den bestrålede genstand, bliver strålingssterilisering af termolabile genstande, herunder biol, lægemidler og produkter fremstillet af visse typer plast, mulig. Effekten af stråling på den bestrålede prøve forekommer samtidigt i hele dens volumen, og sterilisering udføres med en høj grad af pålidelighed. I dette tilfælde bruges farveindikatorer for den modtagne dosis til kontrol, placeret på overfladen af emballagen til den steriliserede genstand. Honning. produkter og produkter steriliseres ved slutningen af teknol. cyklus allerede i færdig form og i hermetisk emballage, herunder dem, der er fremstillet af polymermaterialer, hvilket eliminerer behovet for at skabe strengt aseptiske produktionsforhold og garanterer sterilitet efter virksomhedens produktion af produkter. Strålingssterilisering er især effektiv til honning. engangsprodukter (sprøjter, kanyler, katetre, handsker, sutur- og forbindingsmaterialer, blodopsamlings- og transfusionssystemer, biologiske produkter, kirurgiske instrumenter osv.), ikke-injicerbar medicin, tabletter og salver. Under strålingssterilisering af medicinske opløsninger bør man tage højde for muligheden for deres strålingsnedbrydning, hvilket fører til en ændring i sammensætning og egenskaber (se Sterilisering, kold).
Toksikologi af radioaktive isotoper er en gren af toksikologi, der studerer virkningen af inkorporerede radioaktive stoffer på levende organismer. Dens hovedformål er: at etablere acceptable niveauer af indhold og indtagelse af radionuklider i den menneskelige krop med luft, vand og mad, samt graden af uskadelighed af radioaktive stoffer, der indføres i kroppen under kiler, radiodiagnostiske undersøgelser; afklaring af de specifikke skader forårsaget af radionuklider afhængigt af arten af deres fordeling, energi og strålingstype, halveringstid, dosis, indgangsveje og rytme og finde effektive midler til at forhindre skade.
Indflydelsen på den menneskelige krop af radionuklider, der er udbredt i industri, forskning og medicin, studeres dybtgående. forskning, såvel som dem, der er dannet som følge af fission af nukleart brændsel.
Radioaktive isotopers toksikologi er organisk forbundet med radiobiologi (se), strålehygiejne (se) og medicinsk radiologi (se).
Radioaktive stoffer kan trænge ind i den menneskelige krop gennem luftvejene, gul-kish. kanal, hud, såroverflader og under injektioner - gennem blodkar, muskelvæv, artikulære overflader. Karakteren af fordelingen af radionuklider i kroppen afhænger af de grundlæggende kemikalier. grundstoffets egenskaber, formen af den administrerede forbindelse, indgangsvejen og fysiologi, kroppens tilstand.
Der er opdaget ret betydelige forskelle i fordelingen og elimineringsvejene for individuelle radionuklider. Opløselige forbindelser Ca, Sr, Ba, Ra, Y, Zr akkumuleres selektivt i knoglevæv; La, Ce, Pr, Pu, Am, Cm, Cf, Np - i leveren og knoglevævet; K, Cs, Rb - i muskelvæv; Nb, Ru, Te, Po er relativt jævnt fordelt, selv om de har tendens til at akkumulere i det retikuloendoteliale væv i milten, knoglemarven, binyrerne og lymfeknuderne; I og At - i skjoldbruskkirtlen.
Fordelingen i kroppen af elementer, der tilhører en bestemt gruppe af Mendeleevs periodiske system, har meget til fælles. Elementerne i den første hovedgruppe (Li, Na, K, Rb, Cs) absorberes fuldstændigt fra tarmen, fordeles relativt jævnt i hele organerne og udskilles hovedsageligt i urinen. Elementerne i den anden hovedgruppe (Ca, Sr, Ba, Ra) absorberes godt fra tarmene, aflejres selektivt i skelettet og udskilles i lidt større mængder med afføring. Elementer fra den tredje hoved- og fjerde sekundære gruppe, herunder lette lanthanider, actinider og transuran-elementer, absorberes praktisk talt ikke fra tarmen; som regel aflejres de selektivt i leveren og i mindre grad i skelettet, og udskilles hovedsageligt i afføring. Grundstofferne i den femte og sjette hovedgruppe i det periodiske system, med undtagelse af Po, absorberes relativt godt fra tarmen og udskilles næsten udelukkende i urinen i løbet af den første dag, på grund af hvilken de findes i relativt små mængder i organer.
Aflejringen af radionuklider i lungevæv under inhalation afhænger af størrelsen af de inhalerede partikler og deres opløselighed. Jo større aerosoler, jo større andel af dem, der tilbageholdes i nasopharynx, og jo mindre trænger der ind i lungerne. Dårligt opløselige forbindelser forlader lungerne langsomt. En høj koncentration af sådanne radionuklider findes ofte i lymfeknuderne i lungernes rødder. Tritiumoxid og opløselige forbindelser af alkaliske og jordalkalielementer absorberes meget hurtigt i lungerne. Pu, Am, Ce, Cm og andre tungmetaller absorberes langsomt i lungerne.
Strålingssikkerhedsstandarder (RSS) regulerer indtagelse og indhold af radionuklider i kroppen hos personer, hvis arbejde er forbundet med erhvervsmæssige farer, og enkeltpersoner fra befolkningen såvel som befolkningen som helhed og de tilladte koncentrationer af radionuklider i atmosfærisk luft og vand og fødevarer. Disse standarder er baseret på værdierne af maksimalt tilladelige doser (MAD) af stråling, der er fastsat for fire grupper af kritiske organer og væv (se Kritisk organ, Maksimal tilladte doser).
For personer, der arbejder under arbejdsbetingede forhold, er den accepterede værdi for maksimal bestråling af hele kroppen, kønskirtler og rød knoglemarv 5 rem/år, muskel- og fedtvæv, lever, nyrer, milt, kirtel. kanal, lunger, øjenlinser - 15 rem/år, knoglevæv, skjoldbruskkirtel og hud -30 rem/år, hænder, underarme, ankler og fødder -75 rem/år.
Standarder for individer fra befolkningen anbefales at være 10 gange lavere end for personer, der arbejder under arbejdsbetingede forhold. Bestråling af hele befolkningen er reguleret af en genetisk signifikant dosis, som ikke bør overstige 5 rem om 30 år. Denne dosis inkluderer ikke mulige strålingsdoser forårsaget af honning. procedurer og naturlig baggrundsstråling.
Værdien af det årlige maksimalt tilladte indtag af opløselige og uopløselige forbindelser (μCi/år) gennem luftvejene for personale, grænsen for det årlige indtag af radionuklider gennem luftvejene og fordøjelsessystemet for individer fra befolkningen, gennemsnitlige årlige tilladte koncentrationer ( AAC) af radionuklider i atmosfærisk luft og vand (curies/k) for individer fra befolkningen, samt indholdet af radionuklider i et kritisk organ svarende til det maksimalt tilladte indtagsniveau (μCi) for personale er angivet i standarderne.
Ved beregning af de tilladte niveauer af radionuklider, der kommer ind i kroppen, tages der også hensyn til den ofte ujævne fordeling af radionuklider i de enkelte organer og væv. Den ujævne fordeling af radionuklider, der fører til dannelsen af høje lokale doser, ligger til grund for alfa-emitternes høje toksicitet, som i vid udstrækning lettes af fraværet af genopretningsprocesser og den næsten fuldstændige summering af skader forårsaget af denne type stråling.
Betegnelser: β- - betastråling; β+ - positronstråling; n - neutron; p - proton; d - deuteron; t - triton; a - alfa-partikel; E.Z. - henfald ved elektronindfangning; γ - gammastråling (som regel er kun hovedlinjerne i γ-spektret givet); I.P. - isomer overgang; U (n, f) - uranfissionsreaktion. Den specificerede isotop er isoleret fra en blanding af fissionsprodukter; 90 Sr-> 90 Y - produktion af en datterisotop (90 Y) som følge af henfaldet af moderisotopen (90 Sr), herunder brug af en isotopgenerator.
Bibliografi: Ivanov I.I. et al. Radioaktive isotoper i medicin og biologi, M., 1955; Kam e n M. Radioaktive sporstoffer i biologi, trans. fra engelsk, M., 1948, bibliogr.; Levin V.I. At opnå radioaktive isotoper, M., 1972; Strålingssikkerhedsstandarder (NRB-69), M., 1972; Forberedelse i en reaktor og anvendelse af kortlivede isotoper, trans. med in., red. V.V. Bochkareva og B.V. Kurchatova, M., 1965; Produktion af isotoper, red. V. V. Bochkareva, M., 1973; Selinov I.P. Atomic nuclei and nuclear transformations, bind 1, M.-L., 1951, bibliogr.; Tumanyan M. A. og K og u-shansky D. A. Radiation sterilization, M., 1974, bibliogr.; Fateeva M. N. Essays on radioisotope diagnostics, M., 1960, bibliogr.; Hevesi G. Radioaktive sporstoffer, trans. fra engelsk, M., 1950, bibliogr.; Dynamiske studier med radioisotoper i medicin 1974, Proc, symp., v. 1-2, Wien, IAEA, 1975; L e d e g e g Ch. M., Hollander J. M. a. P e g 1 m a n I. Tables of isotopes, N. Y., 1967; Silver S. Radioaktive isotoper i klinisk medicin, New Engl. J. Med., v. 272, s. 569, 1965, bibliogr.
V. V. Bochkarev; Yu. I. Moskalev (aktuel), kompilator af tabellen. V.V. Bochkarev.
Da man studerede radioaktive grundstoffers egenskaber, blev det opdaget, at det samme kemiske grundstof kan indeholde atomer med forskellige kernemasser. Samtidig har de den samme nukleare ladning, det vil sige, at der ikke er tale om urenheder af fremmede stoffer, men det samme stof.
Hvad er isotoper og hvorfor eksisterer de?
I Mendeleevs periodiske system optager både dette grundstof og atomer af et stof med forskellige kernemasser én celle. Baseret på ovenstående fik sådanne sorter af det samme stof navnet "isotoper" (fra det græske isos - identisk og topos - sted). Så, isotoper- disse er varianter af et givet kemisk grundstof, der adskiller sig i massen af atomkerner.
Ifølge den accepterede neutron-proton-model af kernen var det muligt at forklare eksistensen af isotoper som følger: kernerne i nogle atomer af et stof indeholder forskellige antal neutroner, men det samme antal protoner. Faktisk er kerneladningen af isotoper af et grundstof den samme, derfor er antallet af protoner i kernen det samme. Kerner er forskellige i masse; følgelig indeholder de forskellige antal neutroner.
Stabile og ustabile isotoper
Isotoper kan være stabile eller ustabile. Til dato kendes omkring 270 stabile isotoper og mere end 2000 ustabile. Stabile isotoper- Det er varianter af kemiske grundstoffer, der kan eksistere selvstændigt i lang tid.
Mest af ustabile isotoper blev opnået kunstigt. Ustabile isotoper er radioaktive, deres kerner er udsat for processen med radioaktivt henfald, det vil sige spontan transformation til andre kerner, ledsaget af emission af partikler og/eller stråling. Næsten alle radioaktive kunstige isotoper har meget korte halveringstider, målt i sekunder eller endda brøkdele af sekunder.
Hvor mange isotoper kan en kerne indeholde?
Kernen kan ikke indeholde et vilkårligt antal neutroner. Følgelig er antallet af isotoper begrænset. Lige antal protoner grundstoffer, kan antallet af stabile isotoper nå ti. For eksempel har tin 10 isotoper, xenon har 9, kviksølv har 7, og så videre.
De elementer antallet af protoner er ulige, kan kun have to stabile isotoper. Nogle grundstoffer har kun én stabil isotop. Det er stoffer som guld, aluminium, fosfor, natrium, mangan og andre. Sådanne variationer i antallet af stabile isotoper af forskellige elementer er forbundet med den komplekse afhængighed af antallet af protoner og neutroner på kernens bindingsenergi.
Næsten alle stoffer i naturen findes i form af en blanding af isotoper. Antallet af isotoper i et stof afhænger af stoftype, atommasse og antallet af stabile isotoper af et givet kemisk grundstof.