เมื่อเร็ว ๆ นี้ผู้คนเชื่อว่าอะตอมเป็นอนุภาคที่แบ่งแยกไม่ได้ ต่อมาก็เห็นได้ชัดว่ามันประกอบด้วยนิวเคลียสและอิเล็กตรอนหมุนรอบตัวมัน ในเวลาเดียวกันภาคกลางได้รับการพิจารณาอีกครั้งแบ่งแยกและสำคัญ วันนี้เรารู้ว่ามันประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน ยิ่งกว่านั้นขึ้นอยู่กับจำนวนหลังสารเดียวกันอาจมีหลายไอโซโทป ไอโซโทป - มันคืออะไร? สารนี้คืออะไรวิธีการรับและใช้มัน?
ไอโซโทป - มันคืออะไร?
ไฮโดรเจนเป็นสารที่ง่ายที่สุดในธรรมชาติ ถ้าเราพูดถึงรูปแบบที่พบบ่อยที่สุดซึ่งจะกล่าวถึงในรายละเอียดเพิ่มเติมด้านล่างอะตอมของมันจะประกอบด้วยโปรตอนและอิเล็กตรอนเพียงอันเดียว อย่างไรก็ตามมันสามารถใช้อนุภาค "พิเศษ" ซึ่งค่อนข้างจะเปลี่ยนคุณสมบัติของมัน ดังนั้นนิวเคลียสไอโซโทปประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนสองตัว และถ้า protium นั่นคือรูปแบบที่ง่ายที่สุดของไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในเอกภพคุณก็ไม่สามารถพูดเกี่ยวกับเวอร์ชัน "ปรับปรุง" ของมัน - มันเกิดขึ้นตามธรรมชาติในปริมาณน้อย
ไอโซโทปไฮโดรเจนไอโซโทป (ชื่อนี้มาจากคำภาษากรีก "สาม") ถูกค้นพบในปี 1934 โดย Rutherford, Olyphant และ Hartek และในความเป็นจริงพวกเขาพยายามตามหาเขามานานและลำบาก ทันทีหลังจากการค้นพบดิวเทอเรียมและน้ำหนักในปี 1932 นักวิทยาศาสตร์เริ่มค้นหาไอโซโทปนี้โดยเพิ่มความไวของการวิเคราะห์สเปกตรัมในการศึกษาไฮโดรเจนสามัญ อย่างไรก็ตามแม้จะมีทุกอย่างความพยายามของพวกเขาก็ไร้ประโยชน์ - แม้ในตัวอย่างที่เข้มข้นที่สุดพวกเขาก็ไม่สามารถแม้แต่จะบอกใบ้ถึงการปรากฏตัวของสารเคมีที่มีอยู่จริง แต่ในที่สุดการค้นหาก็ยังประสบความสำเร็จ - โอลิแฟนท์สังเคราะห์องค์ประกอบโดยใช้น้ำปริมาณมากในห้องปฏิบัติการของรัทเธอร์ฟอร์ด
ในระยะสั้นคำจำกัดความของไอโซโทปมีดังนี้ไอโซโทปกัมมันตรังสีของไฮโดรเจนซึ่งประกอบด้วยแกนของโปรตอนและนิวตรอนสองตัว ดังนั้นสิ่งที่รู้เกี่ยวกับเขา
เกี่ยวกับไอโซโทปไฮโดรเจน
องค์ประกอบแรกของตารางธาตุพร้อมกันมากที่สุดในจักรวาล ยิ่งไปกว่านั้นในธรรมชาติมันเกิดขึ้นในรูปแบบของหนึ่งในสามของไอโซโทป: protium, ดิวเทอเรียมหรือทริเทียม นิวเคลียสของอันแรกประกอบด้วยโปรตอนหนึ่งอันซึ่งให้ชื่อมัน โดยวิธีการนี้เป็นองค์ประกอบที่มั่นคงเท่านั้นที่ไม่มีนิวตรอน ถัดไปในชุดของไอโซโทปไฮโดรเจนคือดิวทีเรียม นิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนและชื่อกลับไปที่คำภาษากรีก "ที่สอง"
แม้แต่ไอโซโทปไฮโดรเจนที่หนักกว่าซึ่งมีจำนวนมวลตั้งแต่ 4 ถึง 7 ยังได้รับในห้องปฏิบัติการครึ่งชีวิตของพวกเขานั้น จำกัด เพียงเสี้ยววินาที
มีสรรพคุณ
มวลอะตอมของไอโซโทปมีค่าประมาณ 3.02 a E. m. ในแง่ของคุณสมบัติทางกายภาพของสารนี้แทบจะไม่แตกต่างจากไฮโดรเจนธรรมดานั่นคือภายใต้สภาวะปกติมันเป็นก๊าซแสงที่ไม่มีสีรสชาติและกลิ่นและมีการนำความร้อนสูง ที่อุณหภูมิประมาณ -250 องศาเซลเซียสมันจะกลายเป็นแสงและของเหลวไม่มีสีไหล ช่วงที่อยู่ในสถานะของการรวมตัวนี้ค่อนข้างแคบ จุดหลอมเหลวประมาณ 259 องศาเซลเซียสด้านล่างซึ่งไฮโดรเจนจะกลายเป็นมวลเหมือนหิมะ นอกจากนี้องค์ประกอบนี้ละลายได้ค่อนข้างดีในโลหะบางชนิด
อย่างไรก็ตามมีความแตกต่างในคุณสมบัติ ประการแรกไอโซโทปที่สามมีปฏิกิริยาน้อยกว่าและประการที่สองไอโซโทปมีกัมมันตภาพรังสีจึงไม่เสถียร ครึ่งชีวิตน้อยกว่า 12 ปี ในกระบวนการของการแผ่รังสีมันจะกลายเป็นไอโซโทปฮีเลียมที่สามด้วยการปล่อยอิเล็กตรอนและแอนตินิวตริโน
แผนกต้อนรับ
ในธรรมชาติไอโซโทปนั้นมีอยู่ในปริมาณที่ไม่สำคัญและมักเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศส่วนบนในระหว่างการชนกันของอนุภาคในอวกาศและตัวอย่างเช่นอะตอมของไนโตรเจน อย่างไรก็ตามยังมีวิธีการอุตสาหกรรมสำหรับการผลิตองค์ประกอบนี้โดยการฉายรังสีลิเธียม -6 กับนิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
การสังเคราะห์ไอโซโทปในปริมาณประมาณ 1 กิโลกรัมมีราคาประมาณ 30 ล้านเหรียญ
การใช้งานของ
ดังนั้นเราจึงได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับไอโซโทป - สิ่งที่เป็นและคุณสมบัติของมัน แต่ทำไมถึงจำเป็น? ลองดูด้านล่าง ตามรายงานบางฉบับความต้องการใช้ไอโซโทปในเชิงพาณิชย์ทั่วโลกอยู่ที่ประมาณ 500 กรัมต่อปีและใช้เวลาประมาณ 7 กิโลกรัมสำหรับความต้องการทางทหาร
จากข้อมูลของสถาบันวิจัยพลังงานและสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกาพบว่าไฮโดรเจนเปอร์ไฮด์ 2.2 เปอร์เซ็นต์ถูกผลิตในสหรัฐอเมริกาตั้งแต่ปีพ. ศ. 2498 ถึง 2539 และสำหรับปี 2003 ปริมาณสำรองทั้งหมดขององค์ประกอบนี้อยู่ที่ประมาณ 18 กิโลกรัม พวกมันใช้ทำอะไร?
ประการแรกไอโซโทปจำเป็นต้องรักษาประสิทธิภาพการต่อสู้ของอาวุธนิวเคลียร์ซึ่งบางประเทศยังคงมีอยู่ ประการที่สองพลังงานความร้อนนิวเคลียร์ยังไม่สมบูรณ์หากปราศจากมัน ยังคงใช้ไอโซโทปในการศึกษาทางวิทยาศาสตร์บางอย่างเช่นในธรณีวิทยาด้วยความช่วยเหลือของน้ำธรรมชาติวันที่ วัตถุประสงค์อีกประการหนึ่งคือแหล่งจ่ายไฟแบ็คไลท์นาฬิกา นอกจากนี้ยังมีการทดลองเพื่อสร้างเครื่องกำเนิดไอโซโทปรังสีพลังงานต่ำพิเศษเช่นสำหรับเซ็นเซอร์กำลังอิสระ คาดว่าในกรณีนี้อายุการใช้งานจะอยู่ที่ประมาณ 20 ปี ค่าใช้จ่ายของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังกล่าวจะอยู่ที่ประมาณหนึ่งพันดอลลาร์
เครื่องประดับเล็ก ๆ ที่มีไอโซโทปจำนวนเล็กน้อยอยู่ข้างในนั้นก็เป็นของที่ระลึกดั้งเดิม พวกเขาเปล่งแสงและดูแปลกใหม่มากโดยเฉพาะถ้าคุณรู้เกี่ยวกับเนื้อหาภายใน
อันตราย
Tritium มีกัมมันตภาพรังสีซึ่งจะอธิบายคุณสมบัติและการใช้งานส่วนหนึ่งของมัน ครึ่งชีวิตของมันนั้นประมาณ 12 ปีในขณะที่ฮีเลียม -3 นั้นเกิดขึ้นจากการปล่อยแอนตินิวตริโนและอิเล็กตรอน ในช่วงปฏิกิริยานี้จะปล่อยพลังงาน 18.59 กิโลวัตต์และอนุภาคบีตาจะแพร่กระจายไปในอากาศ อาจเป็นเรื่องแปลกสำหรับคนธรรมดาที่ใช้ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีพูดเพื่อส่องสว่างนาฬิกาเพราะอาจเป็นอันตรายได้หรือไม่? ในความเป็นจริงไอโซโทปคุกคามสุขภาพของมนุษย์ไม่ได้อะไรเลยเนื่องจากอนุภาคบีตาในกระบวนการสลายตัวของมันแพร่กระจายได้สูงสุด 6 มิลลิเมตรและไม่สามารถเอาชนะอุปสรรคที่เรียบง่ายได้ อย่างไรก็ตามนี่ไม่ได้หมายความว่าการทำงานกับมันอย่างปลอดภัย - การกลืนกินกับอาหารอากาศหรือการดูดซึมผ่านผิวหนังสามารถนำไปสู่ปัญหา แม้ว่าในกรณีส่วนใหญ่จะถูกขับออกมาได้ง่ายและรวดเร็ว แต่ก็ไม่ได้เป็นเช่นนั้นเสมอไป ดังนั้นไอโซโทป - จากมุมมองของอันตรายจากรังสีคืออะไร?
มาตรการป้องกัน
แม้ว่าพลังงานไอโซโทปที่สลายตัวต่ำของไอโซโทปจะไม่อนุญาตให้มีการแพร่กระจายของรังสีอย่างจริงจังดังนั้นอนุภาคบีตาไม่สามารถทะลุผ่านผิวหนังได้อย่าละเลยสุขภาพของคุณ เมื่อทำงานกับไอโซโทปนี้แน่นอนว่าคุณไม่สามารถใช้ชุดป้องกันรังสีได้ แต่ต้องปฏิบัติตามกฎพื้นฐานเช่นเสื้อผ้าปิดและถุงมือผ่าตัด เนื่องจากอันตรายที่สำคัญของไอโซโทปคือเมื่อกลืนกินมันเป็นสิ่งสำคัญที่จะหยุดกิจกรรมที่เป็นไปได้ ที่เหลือก็ไม่มีอะไรต้องกังวล
หากยังคงมีการดูดซึมเข้าไปในเนื้อเยื่อของร่างกายในปริมาณมากการเจ็บป่วยจากรังสีเฉียบพลันหรือเรื้อรังอาจพัฒนาขึ้นอยู่กับระยะเวลาปริมาณรังสีและความสม่ำเสมอของการได้รับสัมผัส ในบางกรณีโรคนี้รักษาให้หายขาดได้สำเร็จ แต่ด้วยบาดแผลที่กว้างขวางทำให้เกิดผลลัพธ์ที่ร้ายแรง
ในร่างกายปกติใด ๆ มีร่องรอยของไอโซโทปแม้ว่าจะไม่มีนัยสำคัญและแทบจะไม่ส่งผลกระทบต่อรังสีพื้นหลัง สำหรับผู้ที่ชื่นชอบนาฬิกาที่มีมือที่ส่องสว่างระดับของมันจะสูงขึ้นหลายเท่าแม้ว่ามันจะยังถือว่าปลอดภัย
