Ізотопи

Ізотопи - це різновиди будь-якого хімічного елемента періодичної системи Менделєєва Д. І., що володіють різною атомною вагою. Різні ізотопи будь-якого хімічного елемента мають одне і те ж число протонів у ядрі і таке ж число електронів на оболонках атома, мають однаковий атомний номер і займають певні, властиві даному хімічному елементу, місця в таблиці Менделєєва Д. І..
Відмінність в атомному вазі у ізотопів пояснюється тим, що ядра їх атомів містять різне число нейтронів.
Ізотопи радіоактивні - ізотопи будь-якого елемента періодичної системи Менделєєва Д. І., атоми яких мають нестійкі ядра і переходять у стійкий стан шляхом радіоактивного розпаду, що супроводжується випромінюванням (див. Радіоактивність). Елементи з порядковим номером більше 82 всі ізотопи радіоактивні і розпадаються шляхом альфа - або бета-розпаду. Це - так звані природні радіоактивні ізотопи, що зустрічаються звичайно в природі. Атоми, що утворюються при розпаді цих елементів, якщо у них порядковий номер вище 82, в свою чергу піддаються радіоактивному розпаду, продукти якого також можуть бути радіоактивні. Виходить як би послідовна ланцюжок, або так зване сімейство радіоактивних ізотопів.
Відомо три природних радіоактивних сімейства, званих по першому елементу ряду сімействами урану, торію і актиноурана (або актинія). До сімейства урану належать радій (див.) і радон (див.). Останній елемент кожного ряду перетворюється у результаті розпаду в один із стійких ізотопів свинцю з порядковим номером 82. Крім цих сімейств, відомі окремі природні радіоактивні ізотопи елементів з порядковими номерами менше 82. Це калій-40 та деякі інші. З них важливий калій-40, так як він міститься в будь-якому живому організмі.
Радіоактивні ізотопи всіх хімічних елементів, можна отримати штучним шляхом. Це - штучно радіоактивні ізотопи. Існує кілька способів їх отримання. Радіоактивні ізотопи таких елементів, як стронцій, йод, бром та інші, що займають середні місця в періодичній системі, є продуктами поділу ядра урану. З суміші таких продуктів, отриманих в ядерному реакторі (див. Реактори ядерні), їх виділяють, користуючись радиохимическими та іншими методами. Радіоактивні ізотопи майже всіх елементів можуть бути отримані на прискорювачі заряджених частинок (див.) шляхом бомбардування певних стійких атомів протонами або дейтронами.
Поширений спосіб одержання радіоактивних ізотопів із стійких ізотопів того ж елемента шляхом опромінення нейтронами в ядерному реакторі. Спосіб заснований на так званій реакції радіаційного захоплення. Якщо речовина опромінюють нейтронами, останні, не маючи заряду, можуть безперешкодно наблизиться до ядра атома і як би «прилипнути» до нього, утворивши нове ядро того ж елемента, але з одним зайвим нейтроном. При цьому виділяється певна кількість енергії у вигляді гамма-випромінювання (див.), чому процес і називається радіаційним захопленням. Ядра з надлишком нейтронів нестійкі, тому одержаний радіоактивний ізотоп. За рідкісними винятками, таким шляхом можна отримати радіоактивні ізотопи будь-якого елемента.
При розпаді ізотопу може утворитися ізотоп, також радіоактивний. Наприклад, стронцій-90 перетворюється в ітрій-90, барій-140 - лантан-140 і т. п.
Штучним шляхом були отримані не відомі в природі трансуранові елементи з порядковим номером більше 92 (нептуній, плутоній, америцій, кюрій і т. д.), всі ізотопи яких радіоактивні. Один з них дає початок ще одному радіоактивного родини - родини нептунія.
При роботі реакторів і прискорювачів радіоактивні ізотопи утворюються в матеріалах і деталях цих установок і навколишнього обладнання. Ця «наведена активність», що зберігається більш або менш тривалий час після припинення роботи установок, являє небажаний джерело випромінювання. Наведена активність виникає і в живому організмі, піддаються впливу нейтронів, наприклад при аварії або при атомному вибуху.
Активність радіоактивних ізотопів вимірюється в одиницях кюрі (див. «Одиниці вимірювання») або похідних від неї - милликюри і микрокюри.
Виявляють і вимірюють кількість радіоактивних ізотопів по їх випромінюванню, користуючись для цього звичайним способом вимірювання радіоактивності (див. Дозиметрія, іонізуючих випромінювань). Ці способи дозволяють вимірювати активність порядку сотих і тисячних часток микрокюри, що відповідає ваговій кількості ізотопу менш мільярдних часток міліграма. З цього видно, що незначна домішка радіоактивних ізотопів елемента до його стійким атомів дозволяє легко виявити цей елемент. Його атоми стають, таким чином, міченими атомами. Їх міткою є випромінювання.
За хімічними та фізико-хімічними властивостями радіоактивні ізотопи практично не відрізняються від природних елементів; їх домішка до якого-небудь речовини не змінює його поведінки в живому організмі.
Можна такими міченими атомами замінювати стійкі ізотопи в різних хімічних сполуках. Властивості останніх від цього не зміняться, і, якщо ввести їх в організм, вони будуть вести себе як звичайні, немеченные речовини. Однак завдяки випромінюванню легко виявляти їх присутність в крові, тканинах, клітинах і т. п. Радіоактивні ізотопи в цих речовинах служать, таким чином, показниками, або індикаторами, розподілу і долі введених в організм речовин. Тому їх називають «радіоактивними індикаторами». Синтезовано багато неорганічних і органічних сполук, мічених різними радіоактивними ізотопами, для радіоізотопної діагностики (див.) і для різних експериментальних досліджень.
Багато радіоактивні ізотопи (йод-131, фосфор-32, золото-198 та ін) застосовуються для променевої терапії (див.).
Штучно радіоактивні ізотопи (кобальт-60, цезій-137 і деякі інші, є гамма-випромінювачами) повністю замінили радій, що застосовувався раніше в якості джерела випромінювання (див. Гамма-апарати) для медичних і технічних цілей. См. також статті за назвою елементів.