Radioattivo gli isotopi alla fine decadono o si disintegrano in materiali innocui. Alcuni isotopi decadono in ore o addirittura minuti, ma altri decadono molto lentamente.
Gli esempi di isotopi radioattivi sono elencati di seguito:
Radioattivo gli isotopi sono isotopi instabili di elementi chimici che hanno una massa atomica diversa da quella definita dalla tavola periodica.
Lo stronzio-90 e il cesio-137 hanno un'emivita di circa 30 anni (la metà della radioattività decade in 30 anni). Il plutonio-239 ha un'emivita di 24,000 anni.
L'instabile decadimento degli isotopi radioattivi emettendo raggi alfa, beta o gamma per formare i nuclei stabili o talvolta un altro nucleo instabile o radionuclei come viene comunemente chiamato. I tempi di decadimento di un radionuclei variano ampiamente ed è indicato dalla sua emivita.
Circa 2400 radionuclei hanno un'emivita inferiore a 60 minuti, la maggior parte dei quali sono prodotti artificialmente. Alcuni dei radionuclei hanno un'emivita molto alta che va oltre i 100 milioni di anni come l'uranio e il torio. Possono verificarsi sia naturalmente che sintetizzati artificialmente.
Radioattivo Isotopi Esempi dettagliati Spiegazioni
Esempi di isotopi radioattivi e del loro utilizzo si possono trovare in quasi tutti i campi della scienza moderna, che si tratti di medicina, biologia, conservazione degli alimenti, estrazione mineraria, applicazioni industriali, astronomia, fisica delle particelle ecc.
trizio
L'isotopo radioattivo più leggero è quello dell'idrogeno, che ha un numero di massa 3 e si chiama Trizio. Ha 2 neutroni nel suo nucleo e un protone. Il trizio è un isotopo presente in natura, il che significa che si forma naturalmente per mezzo dei raggi cosmici che cadono sulla molecola di azoto rompendola per formare il trizio. Il trizio si forma anche nei reattori nucleari che effettuano reazioni di fissione come sottoprodotti o attraverso varie esplosioni di armi nucleari. Ha un'emivita di circa 12.3 anni. È anche disponibile in natura in quantità molto piccole. Reagendo con l'ossigeno si converte in acqua e fa parte della catena alimentare.
carbonio-14
Il carbonio-14 è l'isotopo radioattivo del carbonio con 6 protoni e 8 neutroni. L'uso di gran lunga più comune del carbonio-14 è nella datazione archeologica. L'ora della morte di un organismo può essere stimata facilmente determinando la quantità di carbonio-14 disponibile in un organismo morto. L'interazione dei raggi cosmici e degli atomi di azoto provoca la formazione di carbonio-14 naturalmente nell'atmosfera.
L'anidride carbonica formata dal carbonio-14 viene assorbita dalle piante e trasmessa alla catena alimentare. Il carbonio-14 in un organismo viene continuamente reintegrato fino a quando l'organismo è vivo e la sua quantità inizia a ridursi per emissione di raggi beta. Ha un'emivita di circa 5700 anni.
Cobalto-60
Il cobalto 60 è un isotopo del cobalto. Non si forma naturalmente può essere prodotto artificialmente bombardando una sorgente di cobalto-59 con una sorgente di neutroni lenti e dalle operazioni del reattore nucleare. Il cobalto-60 decade emettendo raggi gamma, con un'intensità relativamente alta. Il cobalto-60 quando ingerito viene in parte escreto nelle feci, ma una parte di esso viene anche assorbito dai reni e dal fegato, il che porta allo sviluppo delle cellule tumorali.
L'esposizione esterna ad alti livelli di radiazioni gamma emesse dal cobalto-60 provoca anche ustioni cutanee, malattie acute da radiazioni e morte. Ha un'emivita di 5.3 anni.
Iodio-129
Lo iodio-129 si trova naturalmente in piccole quantità, ma ha acquisito notorietà a causa della sua formazione durante i test sulle armi nucleari e come prodotto dei reattori a fissione nucleare insieme alla sua lunghissima emivita che si estende a milioni di anni.
La lunga emivita dello iodio-129 lo rende adatto alla datazione di meteoriti e acque sotterranee. Lo iodio è normalmente assorbito dalla tiroide e viene utilizzato per produrre ormoni. Lo iodio radioattivo viene ingerito dall'uomo, verrebbe assorbito dalla tiroide glna d portando al cancro della tiroide.
Iodio-131
Come lo iodio -129, anche lo iodio-131 è prodotto come prodotto della fissione nucleare e dei test sulle armi nucleari. Commercialmente è prodotto dall'irradiazione di neutroni del tellurio presente in natura. Ha un'emivita di circa 8 giorni e quindi considerato meno pericoloso dello iodio-129. L'esposizione allo iodio-131 ha gli stessi impatti di quella allo iodio-129.
Torio-232
Il torio-232 è un isotopo dell'elemento torio e ha l'emivita più lunga tra i radionuclei di oltre 14 miliardi di anni e quindi si trova naturalmente. Subisce un decadimento alfa per formare il radio-228. Tra gli isotopi del torio, il torio-232 è il più abbondante.
Il torio-232 può essere convertito in Th-233 catturando un neutrone che è instabile. Il torio-233 produce l'isotopo fissile uranio-33 subendo due decadimenti beta consecutivi.
Uranio-235
L'uranio-235 esce naturalmente e quindi è chiamato isotopo radioattivo primordiale. L'abbondanza di U-235 nell'isotopo predominante U-238 è di circa lo 0.7%. L'uranio-235 è fissile, cioè può sostenere una reazione nucleare a catena e quindi è il combustibile predominante nei reattori nucleari di tutto il mondo. Ha un'emivita di circa 700 milioni di anni.
Plutonio-239
Il plutonio è uno dei tre isotopi radioattivi fissili che possono essere utilizzati sia per armi nucleari che per reattori nucleari. Gli altri due sono l'uranio-235 e l'uranio-233.
Tra gli isotopi radioattivi fissili, il plutonio-239 ha la massa critica più piccola: - che può essere spiegata come la quantità minima di materiale fissile per sostenere la reazione di fissione nucleare. Il plutonio-239 può essere sintetizzato nel reattore nucleare dall'uranio-239 e ha un'emivita di oltre 24000 anni
Xeno-135
L'isotopo Xenon-135 si forma nei reattori nucleari nella reazione di fissione dell'uranio-235. È un isotopo instabile con un'emivita di 9.2 ore. Nei reattori nucleari U-235, agisce come un veleno di reazione in virtù della sua capacità di assorbimento dei neutroni.
In effetti, lo Xenon-135 è il più potente assorbitore di neutroni conosciuto e la reazione di fissione dell'uranio produce circa il 6% di Xenon-135, che rallenta temporaneamente e inibisce la reazione nucleare mentre inizia a costruire il nucleo.
Il fenomeno della diminuzione della reattività del reattore all'uranio dovuto all'accumulo di Xenon-135 è chiamato pozzo di iodio. Il nome iodio deriva dal fatto che, nella catena di decadimento dell'uranio, lo Xenon-135 è formato dal decadimento beta dello iodio-135.
Radon-222
Il radon-22 è l'isotopo del gas radon. Si forma nella catena di decadimento dell'uranio-238, il più abbondante degli isotopi dell'uranio. Il radon-222 si trova quindi in natura. L'immediato precursore del Radon-22 nella catena di decadimento dell'U-238 nel radio-226. Ha un'emivita di 3.2 giorni.
A causa della sua origine naturale e della sua presenza ed essendo di natura gassosa, il rischio di esposizione alle radiazioni al pubblico in generale è elevato per il radon-222. Può formarsi nel terreno e nella roccia sottostanti dal decadimento dell'uranio-238 e permeare attraverso aperture e cervici fino agli edifici soprastanti. L'esposizione a lungo termine alle radiazioni al Radon-222 provoca il cancro ai polmoni.
Usi degli isotopi radioattivi
Gli isotopi radioattivi trovano impiego in vari campi, principalmente energia, archeologia e scienze mediche.
Nel corso degli anni, la radioattività e gli isotopi radioattivi hanno trovato impiego in vari campi. I vari usi delle sostanze radioattive possono essere classificati in linea di massima come segue:
- Energia nucleare e armi
- Datazione al radiocarbonio e all'esposizione superficiale
- Uso medico e ricerca
- Uso industriale
La radioattività come fenomeno è stata scoperta verso la fine del 19th di secolo; tuttavia ha ottenuto l'attenzione mondiale sul suo uso nella produzione e nell'uso di armi nucleari durante la seconda guerra mondiale.
Energia nucleare e armi
Gli isotopi radioattivi possono produrre energia nucleare per mezzo della reazione di fissione nucleare e quei radioisotopi che possono sostenere una reazione a catena di fissione nucleare sono chiamati fissili.
I radioisotopi comunemente usati per questo scopo sono l'uranio-233, l'uranio-235 e il plutonio-239. L'energia prodotta dalla fissione nucleare può essere utilizzata per produrre elettricità in una centrale nucleare, alimentare sottomarini navali o fabbricare testate nucleari da utilizzare nei missili.
Datazione al radiocarbonio e all'esposizione superficiale
La datazione al radiocarbonio e la datazione per esposizione, entrambe le tecnologie di datazione sono utilizzate per determinare l'età di un oggetto. Questo perché, quando un organismo è vivo, la sua componente di carbonio-14 è in equilibrio con quella presente nell'ambiente poiché l'organismo scambia continuamente carbonio attraverso il cibo nel caso degli animali e attraverso la fotosintesi nel caso delle piante.
Quando l'organismo muore, il carbonio -14 inizia il decadimento radioattivo con un'emivita di circa 5700 anni. Quindi, misurando la quantità di carbonio-14 rimasta in un tronco d'albero morto o in un pezzo di osso, è possibile determinare il periodo in cui l'organismo era in vita.
La datazione dell'esposizione superficiale viene utilizzata per determinare l'esposizione di una roccia o di una superficie all'atmosfera o per quanto tempo è stata tenuta sepolta.
Un certo numero di isotopi radioattivi come berillio-10, alluminio-26, iodio-129, calcio-41 ecc. sono formati dall'interazione dei raggi cosmici con il suo isotopo genitore. Quindi, misurando la quantità di questi radioisotopi in campioni di roccia o acqua, è possibile determinarne l'età.
Uso medico e ricerca
Gli isotopi radioattivi trovano un uso numerabile nei campi della ricerca medica e biomedica dal trattamento medico sotto forma di medicina nucleare, dalla diagnosi allo studio della funzione cellulare e della formazione ossea negli animali.
In campo medico, Iodio-123 e Iodio -131 sono utilizzati per il trattamento dei disturbi della tiroide, mentre lo iodio-125 e lo iodio-129 sono usati per la diagnosi dei disturbi della tiroide. I radioisotopi Cesio-137, Cobalto-60 e Rame-67 sono usati per il trattamento del cancro.
I radioisotopi Phosphorus-32 e Phophorus-33 sono utilizzati nella biologia molecolare e nella ricerca genetica. Altri come il selenio-75 e lo stronzio-85 sono utilizzati in vari studi di scienze della vita come la formazione ossea, il metabolismo ecc.
Uso industriale
Gli isotopi radioattivi trovano un'ampia gamma di usi industriali.
Iridium-192 viene utilizzato per controllare l'integrità della saldatura di tubazioni, navi, parti di aeromobili, ecc. L'Amricum-241 viene utilizzato nei rilevatori di fumo. Californium-252 viene utilizzato per verificare la presenza di esplosivi nascosti nei bagagli in aeroporto.
Tipi di isotopi radioattivi
Gli isotopi radioattivi possono essere classificati in due tipi: – naturali e sintetici
Gli isotopi radioattivi presenti in natura sono quelli che si trovano naturalmente e le cui tracce si possono trovare nell'ambiente e non sono stati creati a causa di alcuna attività umana. Radioisotopi sintetici sono quelli che si formano come sottoprodotto di reazione di fissione nucleare o sintetizzata deliberatamente nei reattori nucleari e acceleratori di particelle.
Isotopi radioattivi presenti in natura possono essere ulteriormente classificati in: isotopi primordiali, secondari e cosmogonici.
Isotopi radioattivi primordiali sono quelli che si sono formati con la formazione dell'universo e le loro emivite sono così grandi che il completo decadimento degli isotopi figli non è stato completato. Quindi, possono essere trovati in natura, come gli isotopi dell'uranio e del torio.
Isotopi radioattivi secondari sono quelli, che sono formati dal decadimento radioattivo degli isotopi radioattivi primordiali. Si tratta di isotopi radioattivi intermedi nella catena di decadimento degli isotopi primordiali, ad esempio polonio e radio.
Isotopi cosmogonici sono quelli che sono formati dall'impatto dei raggi cosmici su un elemento stabile. Ad esempio il radioisotopo carbonio-14 è formato dall'impatto dei raggi cosmici sull'azoto.
Radioisotopi sintetici sono prodotti anche a causa di esplosioni nucleari avvenute in passato.
Alcuni degli esempi di isotopi radioattivi sintetizzati sono plutonio-238, plutonio -239, americio-241, gadolinio-153 ecc.
Proprietà degli isotopi radioattivi
Le proprietà chimiche di un isotopo radioattivo sono simili a quelle dell'isotopo stabile non radioattivo dello stesso elemento; tuttavia è instabile a causa dell'eccesso di energia nucleare.
Il nucleo di un isotopo radioattivo ha un neutrone in più e quindi ha una massa atomica maggiore ma ha lo stesso numero di elettroni di quello dell'isotopo stabile. Poiché la reazione chimica dipende dagli elettroni, le proprietà chimiche sono le stesse per tutti gli isotopi di un elemento.
L'energia in eccesso di un radioisotopo viene rilasciata per mezzo del decadimento di radiazioni alfa, beta o gamma. Il decadimento della radiazione di un radioisotopo provoca la formazione dell'isotopo di un altro elemento o dello stesso elemento, che può essere un isotopo stabile o instabile. Se l'isotopo risultante è instabile, si verifica un ulteriore decadimento fino a diventare un elemento stabile. Il decadimento simultaneo di un isotopo radioattivo instabile è anche chiamato catena di decadimento.
Tutti gli isotopi radioattivi sono definiti dalla loro emivita o dalla quantità di tempo necessaria per decadere al 50% della sua massa originale. L'emivita dei radioisotopi è specifica di un isotopo e questa proprietà è utilizzata per vari studi scientifici che vanno dalla datazione dell'età di materiale organico morto alla datazione dell'esposizione di rocce, acque sotterranee ecc.
Alcuni radioisotopi hanno un'emivita di pochi secondi o minuti, mentre altri hanno un'emivita grande quanto l'età dell'universo
Sono Sangeeta Das. Ho completato il mio Master in Ingegneria Meccanica con specializzazione in Motori IC e Automobili. Ho circa dieci anni di esperienza nell'industria e nel mondo accademico. La mia area di interesse comprende motori IC, aerodinamica e meccanica dei fluidi. Puoi contattarmi a
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