Πυρηνική Χημεία και Ραδιενέργεια

Ακτινοβολία

Η ακτινοβολία είναι ενέργεια που παράγεται από μια πηγή και ταξιδεύει στο διάστημα με την ταχύτητα του φωτός. Αυτή η ενέργεια έχει τόσο ηλεκτρικά όσο και μαγνητικά πεδία συνδεδεμένα με αυτήν και επίσης έχει ιδιότητες που μοιάζουν με κύμα. Η ακτινοβολία μπορεί επίσης να ονομαστεί  «ηλεκτρομαγνητικά κύματα». Υπάρχουν τέσσερις κύριοι τύποι ακτινοβολίας: άλφα, βήτα, νετρόνια και ηλεκτρομαγνητικά κύματα, όπως οι ακτίνες γάμμα, και το Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα χωρίζεται γενικά σε επτά περιοχές, με τη σειρά του μειούμενου μήκους κύματος και της αύξησης της ενέργειας και της συχνότητας, μερικές από αυτές τις κοινές ονομασίες είναι: ραδιοκύματα, μικροκύματα, υπέρυθρες, ορατό φως, υπεριώδεις ακτίνες, ακτίνες Χ και ακτίνες γάμμα.

Ραδιενέργεια

Η ραδιενέργεια είναι μια ιδιότητα που παρουσιάζεται από ορισμένους τύπους ύλης να εκπέμπουν ενέργεια και υποατομικά σωματίδια αυθόρμητα. Είναι συνήθως ένα χαρακτηριστικό μεμονωμένων ατομικών πυρήνων.

Τα ραδιοϊσότοπα είναι ραδιενεργά ισότοπα ενός στοιχείου. Μπορούν επίσης να οριστούν ως άτομα που περιέχουν έναν ασταθή συνδυασμό νετρονίων και πρωτονίων ή που έχουν υπερβολικά ποσά ενέργειας στον πυρήνα τους. Τα ισότοπα είναι άτομα που έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων αλλά διαφέρουν ως προς τον αριθμό των νετρονίων. Σκεφτείτε για παράδειγμα, το κοβάλτιο-59, με 27 πρωτόνια και 32 νετρόνια, και το κοβάλτιο-60, με 27 πρωτόνια και 33 νετρόνια. Το πιο κοινό ραδιοϊσότοπο που χρησιμοποιείται στη διάγνωση είναι το τεχνήτιο-99 που γράφεται ως Tc-99 και χρησιμοποιείται στην πυρηνική ιατρική παγκοσμίως.

Ραδιοϊσοτόπια θεραπεία 

Η θεραπεία με ραδιοϊσότοπο είναι μια θεραπεία που περιλαμβάνει την έγχυση ή την έγχυση ενός υγρού τύπου ακτινοβολίας στο σώμα. Ο κύριος σκοπός του RIT είναι η θεραπεία καρκινικών κυττάρων με ελάχιστη βλάβη στον φυσιολογικό περιβάλλοντα ιστό που υπάρχει στο ανθρώπινο σώμα. Αυτές οι θεραπείες συνήθως δεν θεωρούνται ως η πρώτη προσέγγιση για την καταπολέμηση του καρκίνου ενός ασθενούς.

Χρήση ραδιενέργειας και ραδιοϊσοτόπων στην καθημερινή ζωή

Στην ιατρική

Τα ραδιοϊσότοπα ήταν εξαιρετικά χρήσιμα στη διάγνωση και τη θεραπεία, και έτσι ένα νέο πεδίο αναπτύχθηκε γρήγορα και ονομάζεται πυρηνική ιατρική. Αυτά τα ραδιενεργά ισότοπα είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικά ως ιχνηθέτες σε ορισμένες διαγνωστικές διαδικασίες. Καθώς τα ραδιοϊσότοπα ταυτίζονται χημικά με σταθερά ισότοπα του ίδιου στοιχείου, μπορούν να πάρουν τη θέση των τελευταίων στη φυσιολογική διαδικασία, λόγω της ραδιενέργειας τους, μπορούν εύκολα να εντοπιστούν ακόμη και σε μικρές ποσότητες με ορισμένες συσκευές ανίχνευσης όπως φασματόμετρα ακτίνων γάμμα και αναλογικές μετρητές. Αν και πολλά ραδιοϊσότοπα χρησιμοποιούνται ως ιχνηθέτες, το ιώδιο-131 και ο φώσφορος-32 είναι τα πιο σημαντικά. Οι γιατροί χρησιμοποιούν το ιώδιο-131 για να προσδιορίσουν την καρδιακή παροχή, τον όγκο του πλάσματος και τον μεταβολισμό του λίπους και ιδιαίτερα για να μετρήσουν τη δραστηριότητα του θυρεοειδούς αδένα όπου συσσωρεύεται αυτό το ισότοπο. Επειδή τα άρρωστα κύτταρα συλλέγουν φωσφορικά άλατα περισσότερο από τα φυσιολογικά κύτταρα, το Phosphorus-32 είναι ευεργετικό για τον εντοπισμό κακοήθων όγκων. Το κοβάλτιο-60 και το καίσιο-137 είναι δύο ραδιοϊσότοπα που χρησιμοποιούνται συνήθως για τη θεραπεία του καρκίνου.

Στη βιομηχανία

Οι πιο σημαντικές βιομηχανικές εφαρμογές είναι η παραγωγή ενέργειας που βασίζεται στην απελευθέρωση της ενέργειας σχάσης του ουρανίου. Άλλες εφαρμογές είναι η μέτρηση και ο έλεγχος του πάχους ή της πυκνότητας μεταλλικών και πλαστικών φύλλων, η διέγερση της διασύνδεσης πολυμερών, η πρόκληση μεταλλάξεων έτσι ώστε να δημιουργηθούν πιο σκληρά είδη και χρησιμοποιούνται επίσης για τη διατήρηση ορισμένων ειδών τροφής με τη θανάτωση τους μικροοργανισμούς που προκαλούν αλλοίωση. Στην περίπτωση εφαρμογών ιχνηθέτη, χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της αποτελεσματικότητας των λιπαντικών κινητήρα στην ικανότητα φθοράς των κραμάτων για δακτυλίους εμβόλων και τοιχώματα κυλίνδρων σε κινητήρες αυτοκινήτων.

Στην επιστήμη

Οι ερευνητές στις επιστήμες της γης χρησιμοποιούν τεχνικές, οι οποίες βασίζονται στην αρχή ότι ένα συγκεκριμένο ραδιοϊσότοπο σε γεωλογικό υλικό διασπάται με σταθερό γνωστό ρυθμό στα θυγατρικά ισότοπα. Χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνική, οι ερευνητές μπόρεσαν να προσδιορίσουν τις ηλικίες διαφόρων πετρωμάτων και σχηματισμών βράχων.

Συμπέρασμα

Η πυρηνική χημεία είναι το υποπεδίο της χημείας που σχετίζεται με τη ραδιενέργεια, τις πυρηνικές διεργασίες και τους μετασχηματισμούς στους πυρήνες των ατόμων, όπως η πυρηνική μεταστοιχείωση και οι πυρηνικές ιδιότητες. Η πυρηνική χημεία είναι η μελέτη διαφόρων πυρηνικών αντιδράσεων και οι χρήσεις τους στη χημεία. Η πυρηνική χημεία επηρεάζει τη ζωή μας με διάφορους τρόπους. Τα ραδιενεργά στοιχεία χρησιμοποιούνται ευρέως στην ιατρική ως διαγνωστικά εργαλεία και ως μέσο θεραπείας, ειδικά για τον καρκίνο. Η ραδιενεργή αποσύνθεση είναι μια εξαιρετικά εξωενεργητική, πρώτης τάξης διαδικασία που συμβαίνει με μια μικρή ποσότητα μάζας που μετατρέπεται σε ενέργεια. Η πυρηνική χημεία είναι η μελέτη του τρόπου με τον οποίο οι ατομικοί πυρήνες μπορούν να μετατραπούν σε νέους πυρήνες, το ίδιο το άτομο μελέτης αλλάζει σε πυρηνικές αντιδράσεις, με συμβατικές χημικές αντιδράσεις και πώς μια πυρηνική αντίδραση συνοδεύεται από ενεργειακές αλλαγές.

Ως εκ τούτου, ο ενεργός ατομικός αριθμός αυτής της ένωσης είναι 36, που είναι ίσος με τον ατομικό αριθμό του κρυπτόν(36).