ОТРИМАННЯ РАДІОАКТИВНИХ ІЗОТОПІВ ТА ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ
Елементи, що не існують в природі.
За допомогою ядерних реакцій можна отримати радіоактивні ізотопи всіх хімічних елементів, що зустрічаються в природі тільки в стабільному стані. Елементи під номерами 43, 61, 85 і 87 не мають стабільних ізотопів і вперше отримані штучно.
За допомогою ядерних реакцій отримано також трансуранові елементи.
нептуний (Z = 93)
елементи під номерами 110, 111 і 112.
Елементи починаючи з номера 104 вперше синтезовані або в підмосковній Дубні, або в Німеччині.
Радіоактивні ізотопи - джерела випромінювань. Радіоактив-ні ізотопи широко застосовуються в науці, медицині та техніці як компактні джерела γ-променів. Головним чином використовується ра-радіоактивних кобальт 60 27 Со.
Отримання радіоактивних ізотопів. Отримують радіоактивні ізотопи в атомних реакторах і на прискорювачах елементарних частинок.
Радіоактивні ізотопи в біології та медицині.
Мічені атоми. Хімічні властивості радіоактивних ізотопів не відрізняються від властивостей нера-радіоактивних ізотопів тих же елементів, виявити радіоактивні ізотопи можна по їх випромінюванню. Радіоактивність є своєрідною міткою, з по-міццю якої можна простежити за поведінкою елемента при раз-особистих хімічних реакціях і фізичних перетвореннях речовин.
Одним з най-більш видатних досліджень, проведених за допомогою мічених атомів, було вивчення обміну речовин в організмах. За порівняно невеликий час організм подвер-гается майже повного оновлення. Лише залізо є винятком. Залізо входить до складу гемоглобіну червоних кров'яних кульок. При введенні в їжу радіоактивних атомів заліза 59 26 Fe було виявлено, що вони майже не надходять в кров. Тільки в тому випадку, коли запаси заліза в організмі вичерпуються, залізо починає засвоюватися організмом.
Якщо не існує досить довгоіснуючих радіоактивних з-топів, як, наприклад, у кисню та азоту, змінюють ізотопний склад стабільних елементів. Так, додаванням до кисню надлишку з-топа 18 8 О було встановлено, що вільний кисень, що виділяється при фотосинтезі, спочатку входив до складу води, а не вугле-кислого газу.
Радіоактивні ізотопи застосовуються в медицині як для по-становки діагнозу, так і для терапевтичних цілей.
Радіоактивний натрій, що вводиться в невеликих кількостях в кров, використовується для дослідження кровообігу.
Великі дози радіоактивного йоду викликають часткове руйнування аномально раз-Віва тканин, і тому радіоактивний йод використовують для лікування базедової хвороби.
Інтенсивне γ-випромінювання кобальту використовується при лікуванні ра-кових захворювань (кобальтова гармата).
Радіоактивні ізотопи в промисловості.
Опромінюючи порш-Невое кільце нейтронами, викликають в ньому ядерні реакції і роблять його радіоактивним. При роботі двигуна частинки матеріалу кільця потрапляють в мастило. Досліджуючи рівень радіоактивності мас-ла після певного часу роботи двигуна, визначають знос кільця.
Радіоактивні ізотопи дозволяють судити про дифузії металів, процесах в доменних печах і т. Д. Потужне γ-випромінювання радіоактивних-тивних препаратів використовують для дослідження внутрішньої струк-тури металевих виливків з метою виявлення в них дефектів.
Радіоактивні ізотопи в сільському господарстві. Все більше ши-рокое застосування отримують радіоактивні ізотопи в сільському хо-зяйстве. Опромінення насіння рослин невеликими дозами γ-променів від радіоактивних препаратів при-водить до помітного підвищення врожайності.
Великі дози радіації викликають мутації у рослин і мік-роорганізмов, що в окремих випадках призводить до появи му-ТАНТА з новими цінними властивостями (радіоселекція). Так виведені цінні сорти пшениці, квасолі та інших культур, а також отримані високопродуктивні мікроорганізми, що застосовуються у виробництві антибіотиків.
Гамма-випромінювання радіоактивних ізотопів использу-ється також для боротьби з шкідливими комахами і для консервації харчових продуктів.
Широке застосування отримали мічені атоми в агротехніці. Наприклад, щоб з'ясувати, яке з фосфорних добрив краще засвоюється рослиною, позначають різні добрива радіоактивним фосфором 32 15 Р. Досліджуючи потім рослини на радіоактивність, можна визначити кількість засвоєного ними фосфору з різних сортів добрива.
Радіоактивні ізотопи в археології.
У рослинах завжди є β-радіоактивний ізотоп вуглець-14 6 За з періодом напіврозпаду Т = 5700 років. З'єднуючись з киснем, цей вуглець утворює вуглекислий газ, що поглинається рослинами, а через них і тваринами. Один грам вуглецю з зразків молодого лісу випускає близько п'ятнадцяти β - частинок в секунду.
Радіоактивні ізотопи широко застосовуються в біології, міді-цине, промисловості, сільському господарстві і навіть у археології.
Біологічна дія радіоактивних випромінювань
Жива клітина - це складний механізм, який не здатний продол жати нормальну діяльність навіть при малих пошкодженнях від-ділових його ділянок. Тим часом і слабкі випромінювання здатні завдати клітинам істотні пошкодження і викликати небезпечні захворювання (променева хвороба). При великій інтенсивності випромінювання живі організми гинуть. Причина: випромі-чення іонізує атоми і молекули і це призводить до зміни їх хімічної ак-тивності. Найбільш чутливі до випромінювань ядра клітин, осо-бенно клітин, які швидко діляться. Тому в першу чергу випромінювання вражають кістковий мозок, через що порушується процес утворення крові. Далі настає ураження клітин піщеваріт-ного тракту та інших органів.
Сильний вплив робить опромінення на спадковість, по-ражая гени в хромосомах. У більшості випадків цей вплив яв-ляется несприятливим.
Опромінення живих організмів може надавати і певну користь. Бистроразмножающіхся клітини в злоякісних (ракових) пухлинах більш чутливі до опромінення, ніж нормальні. На цьому засновано придушення ракової пухлини γ -променями радіоактивних препаратів, які для цієї мети більш ефективні, ніж рент-геновскіе промені.
Доза випромінювання. Вплив випромінювань на живі організми ха-рактерізует дозою випромінювання. Поглиненою дозою випромінювання на-ни опиняються відношення поглиненої енергії Е іонізуючого випромінювання до маси m речовини, що опромінюється:
В СІ поглинену дозу випромінювання висловлюють в греях (Гр).
1 Гр - доза випромінювання, при якій опроміненому речовині масою 1 кг передається енергія иони-зірующего випромінювання 1 Дж: 1 Гр = 1Дж / кг.
Природний фон радіації (космічні промені, радіоактивність навколишнього середовища і людського тіла) становить за рік дозу випромінювання близько 2 · 10 -3 Гр на людину. Міжнародна комісія з радіаційного захисту встановила для осіб, що працюють з випромі-ням, гранично допустиму за рік дозу 0,05 Гр.
Променеву хворобу викликає доза 1-6 Гр.
Доза випромінювання 3-10 Гр, отримана за короткий час, смертельна.
Рентген (Р) - позасистемна одиниця експозиційної дози випромінювання.
Захист організмів від випромінювання.
Видалення персоналу від ис-точніка випромінювання на досить велику відстань.
Перешкоди з поглинаючих матеріалів.
Після аварії на Чорнобильській АЕС Міжнародним агентст-вом з атомної енергії (МАГАТЕ) за пропозицією нашої країни прийняті рекомендації щодо додаткових заходів безпеки енер-гетіческіх реакторів. Ці додаткові заходи приведуть до недо-торому підвищення витрат на отримання однієї кіловат-години елек-гії. Встановлено більш суворі регламенти робіт персоналу АЕС.
завдання
1. В результаті послідовної серії радіоактивних розпадів уран 235 92 U
перетворюється в свинець 206 82 Рb. Скільки а- і β - перетворень він при цьому відчуває?
2. Період напіврозпаду радію Т = 1600 років. Через якийсь час число атомів зменшиться в 4 рази?
3. У скільки разів зменшиться число атомів одного з ізотопів радону за 1,91 доби? Період напіврозпаду цього ізотопу радону Т = 3,82 доби.
4. Користуючись періодичною системою елементів Д. І. Менделєєва, визначте число протонів і число нейтронів в ядрах атомів фтору, брому, цезію і золота.