ISOTOPS(ბერძნული, isos თანაბარი, იდენტური + topos ადგილი) - ერთი ქიმიური ელემენტის ჯიშები, რომლებიც ერთსა და იმავე ადგილს იკავებს მენდელეევის ელემენტების პერიოდულ სისტემაში, ანუ აქვთ იგივე ბირთვული მუხტი, მაგრამ განსხვავდება ატომური მასებით. ი.-ს ხსენებაზე აუცილებლად მიუთითეთ რომელი ქიმიური ნივთიერების რომელი იზოტოპი. ელემენტი ის არის. ტერმინი "იზოტოპი" ზოგჯერ გამოიყენება უფრო ფართო გაგებით - სხვადასხვა ელემენტების ატომების აღსაწერად. ამასთან, რომელიმე ატომის აღსანიშნავად, განურჩევლად იმისა, თუ რამდენად მიეკუთვნება იგი კონკრეტულ ელემენტს, ჩვეულებრივ გამოიყენება ტერმინი "ნუკლიდი".

ი.-ს მიეკუთვნება გარკვეული ელემენტი და მთავარი ქიმ. თვისებები განისაზღვრება მისი სერიული ნომრით Z ან ბირთვში შემავალი პროტონების რაოდენობით (შესაბამისად, და იგივე რაოდენობის ელექტრონები ატომის გარსში) და მისი ბირთვულ-ფიზიკური. თვისებები განისაზღვრება მასში შემავალი პროტონებისა და ნეიტრონების რაოდენობის მთლიანობითა და თანაფარდობით. თითოეული ბირთვი შედგება Z პროტონებისა და N ნეიტრონებისაგან და ამ ნაწილაკების, ანუ ნუკლეონების საერთო რაოდენობა არის მასური რიცხვი A = Z + N, რომელიც განსაზღვრავს ბირთვის მასას. იგი უდრის მოცემული ნუკლიდის მასის მნიშვნელობას, რომელიც დამრგვალებულია უახლოეს მთელ რიცხვამდე. ამრიგად, ნებისმიერი ნუკლიდი განისაზღვრება Z და N მნიშვნელობებით, თუმცა ზოგიერთი რადიოაქტიური ნუკლიდი იგივე Z და N შეიძლება იყოს ბირთვული ენერგიის სხვადასხვა მდგომარეობაში და განსხვავდებოდეს მათი ბირთვული ფიზიკურით. თვისებები; ასეთ ნუკლიდებს იზომერებს უწოდებენ. ნუკლიდებს პროტონების იგივე რაოდენობის მქონე იზოტოპები ეწოდება.

და. მითითებულია შესაბამისი ქიმიური ნივთიერების სიმბოლოთი. ელემენტი A ინდექსით, რომელიც მდებარეობს ზედა მარცხენა მხარეს - მასის ნომერი; ზოგჯერ პროტონების რაოდენობა (Z) ასევე მოცემულია ქვედა მარცხნივ. მაგალითად, რადიოაქტიური I. ფოსფორი მასობრივი ნომრებით 32 და 33 აღნიშნავს: 32 P და 33 P ან 32 P და 33 P, შესაბამისად. ელემენტის სიმბოლოს მითითების გარეშე I.-ის აღნიშვნისას ელემენტის აღნიშვნის შემდეგ მასობრივი რიცხვი იწერება, მაგ. ფოსფორი-32, ფოსფორი-33.

I. სხვადასხვა ელემენტს შეიძლება ჰქონდეს ერთი და იგივე მასობრივი რიცხვი. ატომებს სხვადასხვა რაოდენობის პროტონებით Z და ნეიტრონები N, მაგრამ იგივე მასის ნომრით A, ეწოდება იზობარები (მაგ. 14 32 Si, 15 32 P, 16 32 S, 17 32 Cl-იზობარები).

სახელი „იზოტოპი“ ინგლისელებმა შემოგვთავაზეს. მეცნიერები სოდი (F. Soddy). ი-ის არსებობა პირველად 1906 წელს აღმოაჩინეს მძიმე ბუნებრივი რადიოაქტიური ელემენტების რადიოაქტიური დაშლის შესწავლისას; 1913 წელს ისინი ასევე აღმოაჩინეს არარადიოაქტიურ ელემენტში ნეონში, შემდეგ კი მასობრივი სპექტრომეტრიის გამოყენებით დადგინდა პერიოდული სისტემის ყველა ელემენტის იზოტოპური შემადგენლობა. 1934 წელს I. Joliot-Curie-მ და F. Joliot-Curie-მ პირველებმა მიიღეს აზოტის, სილიციუმის და ფოსფორის ხელოვნურად რადიოაქტიური გამოსხივება და შემდგომში ნეიტრონების, დამუხტული ნაწილაკების და მაღალი ენერგიის ფოტონების სხვადასხვა ბირთვული რეაქციების გამოყენებით, რადიოაქტიური. ყველა ცნობილი ელემენტის გამოსხივება და სინთეზირებული რადიოაქტიური I. 13 ზემძიმე - ტრანსურანის ელემენტები (Z≥ 93-ით). ცნობილია 280 სტაბილური, რომლებიც ხასიათდება სტაბილურობით და 1500-ზე მეტი რადიოაქტიური, ანუ არასტაბილური, I., რომლებიც განიცდიან რადიოაქტიურ გარდაქმნებს ამა თუ იმ სიჩქარით. რადიოაქტიური I.-ის არსებობის ხანგრძლივობას ახასიათებს ნახევარგამოყოფის პერიოდი (იხ.) - დროის T 1/2 პერიოდი, რომლის დროსაც რადიოაქტიური ბირთვების რაოდენობა განახევრებულია.

ნატურალურ ნარევში I. ქიმ. სხვადასხვა I. ელემენტები სხვადასხვა რაოდენობით შეიცავს. პროცენტი და.ამ ქიმიურ ნივთიერებაში. ელემენტს ეწოდება მათი ფარდობითი სიმრავლე. მაგალითად, ბუნებრივი ჟანგბადი შეიცავს სამ სტაბილურ ჟანგბადს: 16O (99,759%), 17O (0,037%) და 18O (0,204%). ბევრი ქიმ. ელემენტებს აქვთ მხოლოდ ერთი სტაბილური I. (9 Be, 19 F, 23 Na, 31 P, 89 Y, 127 I და ა.შ.), ზოგიერთს (Tc, Pm, Lu და ყველა ელემენტს Z 82-ზე მეტი) არ აქვს. რომელიმე სტაბილური მე.

ბუნებრივი ელემენტების იზოტოპური შემადგენლობა ჩვენს პლანეტაზე (და მზის სისტემაში) ძირითადად მუდმივია, მაგრამ მსუბუქი ელემენტების ატომების სიმრავლეში მცირე რყევებია. ეს აიხსნება იმით, რომ მათ მასებში განსხვავებები შედარებით დიდია და, შესაბამისად, ამ ელემენტების იზოტოპური შემადგენლობა იცვლება სხვადასხვა ბუნებრივი პროცესების გავლენის ქვეშ, იზოტოპური ზემოქმედების შედეგად (ანუ ქიმიური ნივთიერებების თვისებებში განსხვავებები. შეიცავს ამ იზოტოპებს). ამრიგად, რიგი ბიოლოგიურად მნიშვნელოვანი ელემენტების (H, C, N, O, S) იზოტოპური შემადგენლობა დაკავშირებულია, კერძოდ, ბიოსფეროს არსებობასთან და მცენარეთა და ცხოველთა ორგანიზმების სასიცოცხლო აქტივობასთან.

განსხვავება ატომის ბირთვების შედგენილობასა და აგებულებაში ერთი და იგივე ქიმიკატის I.. ელემენტი (ნეიტრონების განსხვავებული რაოდენობა) განსაზღვრავს განსხვავებას მათ ბირთვულ და ფიზიკურს შორის. თვისებები, კერძოდ ის ფაქტი, რომ ზოგიერთი მისი I. შეიძლება იყოს სტაბილური, ზოგი კი რადიოაქტიური.

რადიოაქტიური გარდაქმნები. ცნობილია რადიოაქტიური გარდაქმნების შემდეგი ტიპები.

ალფა დაშლა არის ბირთვების სპონტანური ტრანსფორმაცია, რომელსაც თან ახლავს ალფა ნაწილაკების ემისია, ანუ ორი პროტონი და ორი ნეიტრონი, რომლებიც ქმნიან ჰელიუმის ბირთვს 2 4 He. შედეგად, თავდაპირველი ბირთვის მუხტი Z მცირდება 2-ით, ხოლო ნუკლიდების მთლიანი რაოდენობა ან მასის რაოდენობა - 4 ერთეულით, მაგალითად:

88 226 Ra -> 86 222 Ra + 2 4 He

ამ შემთხვევაში, გამოსხივებული ალფა ნაწილაკების კინეტიკური ენერგია განისაზღვრება საწყისი და საბოლოო ბირთვების მასებით (თვით ალფა ნაწილაკების მასის გათვალისწინებით) და მათი ენერგეტიკული მდგომარეობით. თუ საბოლოო ბირთვი წარმოიქმნება აღგზნებულ მდგომარეობაში, მაშინ ალფა ნაწილაკების კინეტიკური ენერგია გარკვეულწილად მცირდება, ხოლო თუ აღგზნებული ბირთვი იშლება, მაშინ შესაბამისად იზრდება ალფა ნაწილაკების ენერგია (ამ შემთხვევაში, ე.წ. წარმოიქმნება ალფა ნაწილაკები). ალფა ნაწილაკების ენერგეტიკული სპექტრი დისკრეტულია და დევს 4-9 მევ დიაპაზონში დაახლოებით 200 I მძიმე ელემენტისთვის და 2-4,5 მევ-ის ფარგლებში თითქმის 20 ალფა რადიოაქტიური I. იშვიათი დედამიწის ელემენტებისთვის.

ბეტა დაშლა არის ბირთვების სპონტანური ტრანსფორმაცია, რომლის დროსაც საწყისი ბირთვის მუხტი Z იცვლება ერთით, ხოლო მასობრივი რიცხვი A უცვლელი რჩება. ბეტა დაშლა არის პროტონების (p) და ნეიტრონების (n) გადაქცევა, რომლებიც ქმნიან ბირთვს, რომელსაც თან ახლავს ელექტრონების (e -) ან პოზიტრონების (e +) ემისია ან შთანთქმა, ასევე ნეიტრინოები (v) და ანტინეიტრინოები ( v -). არსებობს სამი სახის ბეტა დაშლა:

1) ელექტრონული ბეტა დაშლა n -> p + e - + v - , რომელსაც თან ახლავს მუხტის Z ზრდა 1 ერთეულით, მაგალითად, ბირთვის ერთ-ერთი ნეიტრონის პროტონად გადაქცევით.

2) პოზიტრონის ბეტა დაშლა p -> n + e + + v, რომელსაც თან ახლავს მუხტის Z შემცირება 1 ერთეულით, მაგალითად, ბირთვის ერთ-ერთი პროტონის ნეიტრონად გადაქცევით.

3) ელექტრონული დაჭერა p + e - -> n + v ბირთვის ერთ-ერთი პროტონის ერთდროული ტრანსფორმირებით ნეიტრონად, როგორც პოზიტრონის ემისიით დაშლის შემთხვევაში, რომელსაც ასევე ახლავს მუხტის შემცირება. 1 ერთეული, მაგალითად.

ამ შემთხვევაში, ელექტრონის დაჭერა ხდება ატომის ერთ-ერთი ელექტრონული გარსიდან, ყველაზე ხშირად ბირთვთან ყველაზე ახლოს K- გარსიდან (K-capture).

ბეტა-მინუს დაშლა ტიპიურია ნეიტრონით მდიდარი ბირთვებისთვის, რომლებშიც ნეიტრონების რაოდენობა უფრო მეტია ვიდრე სტაბილურ ბირთვებში, ხოლო ბეტა-პლუს დაშლა და, შესაბამისად, ელექტრონის დაჭერა, ნეიტრონით დეფიციტური ბირთვებისთვის, რომლებშიც ნეიტრონების რაოდენობაა. ნაკლები ვიდრე სტაბილურ ბირთვებში, ან ე.წ ბეტა-სტაბილური, ბირთვები. დაშლის ენერგია ნაწილდება ბეტა ნაწილაკსა და ნეიტრინოს შორის და, შესაბამისად, ბეტა სპექტრი არ არის დისკრეტული, ისევე როგორც ალფა ნაწილაკების, არამედ უწყვეტი და შეიცავს ბეტა ნაწილაკებს ენერგიით ნულამდე ენერგიით, თითოეული რადიოაქტიური ნაწილაკისთვის დამახასიათებელ Emax-ის გარკვეულ მახასიათებლამდე. ბეტა-რადიოაქტიური გამოსხივება გვხვდება პერიოდული სისტემის ყველა ელემენტში.

სპონტანური გაყოფა არის მძიმე ბირთვების სპონტანური დაშლა ორ (ზოგჯერ 3-4) ფრაგმენტად, რომლებიც წარმოადგენს პერიოდული სისტემის შუა ელემენტების ბირთვებს (ფენომენი აღმოაჩინეს 1940 წელს საბჭოთა მეცნიერებმა გ. ნ. ფლეროვმა და კ. ა. პეტრჟაკმა).

გამა გამოსხივება - ფოტონის გამოსხივება დისკრეტული ენერგიის სპექტრით, ხდება ბირთვული გარდაქმნების, ატომის ბირთვების ენერგეტიკული მდგომარეობის ცვლილების ან ნაწილაკების განადგურების დროს. გამა კვანტების ემისია თან ახლავს რადიოაქტიურ ტრანსფორმაციას, როდესაც ახალი ბირთვი იქმნება აღგზნებულ ენერგეტიკულ მდგომარეობაში. ასეთი ბირთვების სიცოცხლეს განსაზღვრავს ბირთვული ფიზიკა. მშობლისა და ქალიშვილის ბირთვების თვისებები, კერძოდ, იზრდება გამა გადასვლების ენერგიის შემცირებით და შეიძლება მიაღწიოს შედარებით დიდ მნიშვნელობებს მეტასტაბილური აღგზნებული მდგომარეობის შემთხვევაში. სხვადასხვა P.-ის მიერ გამოსხივებული გამა გამოსხივების ენერგია მერყეობს ათობით კევ-დან რამდენიმე მევ-მდე.

ბირთვული სტაბილურობა. ბეტა დაშლის დროს ხდება პროტონებისა და ნეიტრონების ურთიერთ გარდაქმნები, სანამ არ მიიღწევა p და n-ის ენერგიულად ყველაზე ხელსაყრელი თანაფარდობა, რაც შეესაბამება ბირთვის სტაბილურ მდგომარეობას. ყველა ნუკლიდი ბეტა დაშლის მიმართ იყოფა ბეტა-რადიოაქტიურ და ბეტა-სტაბილურ ბირთვებად. ბეტა-სტაბილური ეხება სტაბილურ ან ალფა-რადიოაქტიურ ნუკლიდებს, რომლებისთვისაც ბეტა დაშლა ენერგიულად შეუძლებელია. ყველა ბეტა-რეზისტენტული I. ქიმ. ელემენტები Z-დან 83-მდე ატომური რიცხვებით სტაბილურია (რამდენიმე გამონაკლისის გარდა), ხოლო მძიმე ელემენტებს არ აქვთ სტაბილური I. და ყველა მათი ბეტა-სტაბილური I. ალფა-რადიოაქტიურია.

რადიოაქტიური ტრანსფორმაციის დროს გამოიყოფა ენერგია, რაც შეესაბამება საწყისი და საბოლოო ბირთვების მასების თანაფარდობას, გამოსხივებული გამოსხივების მასას და ენერგიას. p-დაშლის შესაძლებლობა, რომ მოხდეს მასის A რიცხვის შეცვლის გარეშე, დამოკიდებულია შესაბამისი იზობარების მასების თანაფარდობაზე. უფრო დიდი მასის მქონე იზობარები ბეტა დაშლის შედეგად გადაიქცევა უფრო მცირე მასის იზობარებად; რაც უფრო მცირეა იზობარის მასა, მით უფრო ახლოს არის ის P- სტაბილურ მდგომარეობასთან. საპირისპირო პროცესი, ენერგიის შენარჩუნების კანონის ძალით, ვერ გაგრძელდება. ასე რომ, მაგალითად, ზემოთ ნახსენები იზობარებისთვის, ტრანსფორმაციები მიმდინარეობს შემდეგი მიმართულებებით გოგირდ-32-ის სტაბილური იზოტოპის წარმოქმნით:

ბეტა დაშლისადმი მდგრადი ნუკლიდების ბირთვები შეიცავს მინიმუმ ერთ ნეიტრონს თითოეული პროტონისთვის (გამონაკლისია 1 1 H და 2 3 He), ხოლო ატომური რიცხვის მატებასთან ერთად იზრდება N/Z თანაფარდობა და აღწევს ურანის 1,6 მნიშვნელობას.

N რიცხვის მატებასთან ერთად, ამ ელემენტის ბირთვი ხდება არასტაბილური ელექტრონული ბეტა-მინუს დაშლის მიმართ (n->p ტრანსფორმაციისას), ამიტომ ნეიტრონით გამდიდრებული ბირთვები ბეტა-აქტიურია. შესაბამისად, ნეიტრონის დეფიციტი ბირთვები არამდგრადია პოზიტრონის ბეტა+ დაშლის ან ელექტრონის დაჭერის მიმართ (p->n ტრანსფორმაციით), ხოლო ალფა დაშლა და სპონტანური გაყოფა ასევე შეინიშნება მძიმე ბირთვებში.

სტაბილური გამოყოფა და ხელოვნურად რადიოაქტიური იზოტოპების წარმოება. ი-ის გამოყოფა არის ამ ქიმიური ნივთიერების ი-ს ბუნებრივი ნარევის გამდიდრება. ელემენტი I.-ს ცალკეული შემადგენელი კომპონენტებით და ამ ნარევიდან სუფთა I.-ის გამოყოფა. გამოყოფის ყველა მეთოდი ეფუძნება იზოტოპურ ეფექტებს, ანუ ფიზიკურ და ქიმიურ განსხვავებებს. თვისებები სხვადასხვა And. და მათ შემცველი ქიმიური. ნაერთები (ქიმიური ბმების სიმტკიცე, სიმკვრივე, სიბლანტე, თბოტევადობა, დნობის ტემპერატურა, აორთქლება, დიფუზიის სიჩქარე და ა.შ.). გაყოფის გზები ასევე ემყარება ქცევის და. და მათ შემცველ კავშირებს ფიზ.-ქიმიის განსხვავებაზე. პროცესები. პრაქტიკულად გამოიყენება ელექტროლიზი, ცენტრიფუგაცია, გაზის და თერმული დიფუზია, დიფუზია ორთქლის ნაკადში, რექტიფიკაცია, ქიმიური. და იზოტოპური გაცვლები, ელექტრომაგნიტური განცალკევება, ლაზერული გამოყოფა და ა.შ. თუ ერთი პროცესი იძლევა დაბალ ეფექტს, ანუ მცირე გამოყოფის კოეფიციენტს I., ის ბევრჯერ მეორდება, სანამ არ მიიღება გამდიდრების საკმარისი ხარისხი. I. მსუბუქი ელემენტების გამოყოფა ყველაზე ეფექტურია მათი იზოტოპების მასებში დიდი ფარდობითი განსხვავებების გამო. მაგალითად, „მძიმე წყალი“, ანუ მძიმე I. წყალბად-დეიტერიუმით გამდიდრებული წყალი, რომლის მასა ორჯერ დიდია, სამრეწველო მასშტაბით მიიღება ელექტროლიზის ქარხნებში; ასევე ძალიან ეფექტურია დეიტერიუმის მოპოვება დაბალი ტემპერატურის დისტილაციით. ი.ურანის გამოყოფა (ატომური საწვავის მისაღებად - 235 U) ხორციელდება გაზის დიფუზიის ქარხნებში. ელექტრომაგნიტურ გამოყოფის ქარხნებზე მიიღება გამდიდრებული სტაბილური ი. ზოგიერთ შემთხვევაში, რადიოაქტიური გამოსხივების ნარევის გამოყოფა და გამდიდრება გამოიყენება, მაგალითად, რკინის-55-ის რადიოაქტიური გამოსხივების მისაღებად მაღალი სპეციფიკური აქტივობით და რადიონუკლიდური სისუფთავით.

ხელოვნურად რადიოაქტიური გამოსხივება მიიღება ბირთვული რეაქციების შედეგად - ნუკლიდების ურთიერთქმედება ერთმანეთთან და ბირთვულ ნაწილაკებთან ან ფოტონებთან, რაც იწვევს სხვა ნუკლიდების და ნაწილაკების წარმოქმნას. ბირთვული რეაქცია პირობითად აღინიშნება შემდეგნაირად: ჯერ მითითებულია საწყისი იზოტოპის სიმბოლო, შემდეგ კი ამ ბირთვული რეაქციის შედეგად წარმოქმნილი იზოტოპის სიმბოლო. მათ შორის ფრჩხილებში ჯერ მითითებულია მოქმედი ნაწილაკი ან გამოსხივების კვანტი, რასაც მოჰყვება გამოსხივებული ნაწილაკი ან გამოსხივების კვანტი (იხ. ცხრილი, სვეტი 2).

ბირთვული რეაქციების განხორციელების ალბათობა რაოდენობრივად ხასიათდება რეაქციის ეგრეთ წოდებული ეფექტური კვეთით (ან განივი კვეთით), რომელიც აღინიშნება ბერძნული ასო ო-ით და გამოიხატება ბეღლებში (10 -24 სმ 2). ხელოვნურად რადიოაქტიური ნუკლიდების მისაღებად გამოიყენება ბირთვული რეაქტორები (იხ. ბირთვული რეაქტორები) და დამუხტული ნაწილაკების ამაჩქარებლები (იხ.). ბიოლოგიასა და მედიცინაში გამოყენებული მრავალი რადიონუკლიდი მიიღება ბირთვულ რეაქტორში რადიაციული დაჭერის ბირთვული რეაქციებით, ანუ ნეიტრონის ბირთვის მიერ გამა კვანტის (n, გამა) გამოსხივებით, რის შედეგადაც წარმოიქმნება იზოტოპი. იგივე ელემენტი, მაგალითად, ერთეულის მასის მასით, ვიდრე ორიგინალი. 23 Na (n, γ) 24 Na, 31 P(n, γ) 32 P; რეაქციის მიხედვით (n, γ), რასაც მოჰყვება მიღებული რადიონუკლიდის დაშლა და „ქალიშვილის“ წარმოქმნა, მაგალითად. 130 Te (n, γ) 131 Te -> 131 I; დამუხტული ნაწილაკების ემისიის მქონე რეაქციებისთვის (n, p), (n, 2n), (n, α); მაგ., 14 N (n, p) 14 C; მეორადი რეაქციებით ტრიტონებთან (t, p) და (t, n), მაგალითად. 7 Li (n, α) 3 H და შემდეგ 16O (t, n) 18 F; დაშლის რეაქციის მიხედვით U (n, f), მაგალითად. 90 Sr, 133 Xe და ა.შ. (იხ. ბირთვული რეაქციები).

ზოგიერთი რადიონუკლიდი ან საერთოდ ვერ მოიპოვება ბირთვულ რეაქტორში, ან მათი წარმოება ირაციონალურია სამედიცინო მიზნებისთვის. რეაქციის მიხედვით (n, γ) უმეტეს შემთხვევაში შეუძლებელია იზოტოპების მიღება მატარებლის გარეშე; ზოგიერთ რეაქციას აქვს ძალიან მცირე ჯვარი განყოფილება a, და დასხივებულ სამიზნეებს აქვთ საწყისი იზოტოპის დაბალი ფარდობითი შემცველობა ბუნებრივ ნარევში, რაც იწვევს დაბალი რეაქციის გამოსავლიანობას და პრეპარატების არასაკმარის სპეციფიკურ აქტივობას. ამიტომ, კლინიკურად გამოიყენება მრავალი მნიშვნელოვანი რადიონუკლიდი რადიოდიაგნოსტიკა, მიღებულია საკმარისი სპეციფიკური აქტივობით იზოტოპიურად გამდიდრებული სამიზნეების გამოყენებით. მაგალითად, კალციუმ-47-ის მისაღებად, დასხივდება კალციუმ-46-ით გამდიდრებული სამიზნე 0,003-დან 10-20%-მდე; რკინის-59-ის მისაღებად, 0,31-დან 80%-მდე გამდიდრებული რკინით სამიზნე დასხივებულია ვერცხლისწყლის მისაღებად. 197 - სამიზნე ვერცხლისწყლით-196 გამდიდრებული 0,15-დან 40%-მდე და ა.შ.

რეაქტორში arr. მიიღოს რადიონუკლიდები ნეიტრონების ჭარბი რაოდენობით, იშლება ბეტა-მირუს_გამოსხივებით. ნეიტრონოდეფიციტური რადიონუკლიდები, რომლებიც წარმოიქმნება ბირთვულ რეაქციებში დამუხტულ ნაწილაკებზე (p, d, alpha) და ფოტონებზე და იშლება პოზიტრონების ემისიით ან ელექტრონების დაჭერით, უმეტეს შემთხვევაში მიიღება ციკლოტრონებზე, პროტონებისა და ელექტრონების ხაზოვან ამაჩქარებლებზე. ამ უკანასკნელ შემთხვევაში გამოიყენება bremsstrahlung) აჩქარებული ნაწილაკების ენერგიებზე ათობით და ასეულ მევ-ის რიგის. ასე რომ, მიიღეთ თაფლი. რადიონუკლიდები რეაქციების მიხედვით: 51 V (р, n) 51 Cr, 67 Zn (р, n) 67 Ga, 109 Ag (α, 2n) 111 In, 44 Ca (γ, p) 43 K, 68 Zn (γ, p ) 67 Cu და ა.შ. რადიონუკლიდების მიღების ამ მეთოდის მნიშვნელოვანი უპირატესობაა ის, რომ მათ აქვთ, როგორც წესი, განსხვავებული ქიმიური ნივთიერება. ბუნება, ვიდრე დასხივებული სამიზნის მასალა შეიძლება იზოლირებული იყოს ამ უკანასკნელისგან მატარებლის გარეშე. ეს საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ საჭირო რადიოფერმები. წამლები მაღალი სპეციფიკური აქტივობით და რადიონუკლიდური სისუფთავით.

მრავალი ხანმოკლე რადიონუკლიდის მისაღებად უშუალოდ კლინიკურ დაწესებულებებში ე.წ. იზოტოპის გენერატორები, რომლებიც შეიცავს ხანგრძლივ მშობელ რადიონუკლიდს, რომლის დაშლის დროს წარმოიქმნება, მაგალითად, სასურველი ხანმოკლე შვილობილი რადიონუკლიდი. 99m Tc, 87m Sr, 113m In, 132 I. ეს უკანასკნელი შეიძლება განმეორებით იქნას ამოღებული გენერატორიდან ძირითადი ნუკლიდის სიცოცხლის განმავლობაში (იხ. რადიოაქტიური იზოტოპის გენერატორები).

იზოტოპების გამოყენება ბიოლოგიასა და მედიცინაში. რადიოაქტიური და სტაბილური გამოსხივება ფართოდ გამოიყენება სამეცნიერო კვლევებში. ეტიკეტის სახით გამოიყენება იზოტოპური ინდიკატორების მოსამზადებლად (იხ. მარკირებული ნაერთები) - ნივთიერებები და ნაერთები, რომლებსაც აქვთ ბუნებრივისგან განსხვავებული იზოტოპური შემადგენლობა. იზოტოპური ინდიკატორების მეთოდი გამოიყენება სხვადასხვა გარემოსა და სისტემებში მარკირებული ნივთიერებების გადაადგილების განაწილების, გზებისა და ბუნების შესასწავლად, მათი რაოდენობრივი ანალიზის, ქიმიური ნივთიერების სტრუქტურის შესასწავლად. ნაერთები და ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებები, სხვადასხვა დინამიური პროცესების მექანიზმები, მათ შორის მათი მეტაბოლიზმი მცენარეების, ცხოველების და ადამიანების ორგანიზმში (იხ. რადიოიზოტოპის კვლევა). იზოტოპური ინდიკატორების მეთოდით ატარებენ კვლევებს ბიოქიმიაში (ცოცხალ ორგანიზმში ცილების, ნუკლეინური ტო-ტ, ცხიმებისა და ნახშირწყლების ბიოსინთეზის, ცოცხალ ორგანიზმში ნაკადის ბიოქიმიური, რეაქციების და ა.შ. მეტაბოლიზმის, სტრუქტურისა და ბიოსინთეზის მექანიზმის შესწავლა. ); ფიზიოლოგიაში (იონების და სხვადასხვა ნივთიერებების მიგრაცია, ცხიმებისა და ნახშირწყლების კუჭ-ნაწლავის ტრაქტიდან შეწოვის პროცესები, გამოყოფა, მიმოქცევა, მიკროელემენტების ქცევა და როლი და ა.შ.); ფარმაკოლოგიასა და ტოქსიკოლოგიაში (ნარკოტიკების და ტოქსიკური ნივთიერებების ქცევის შესწავლა, მათი შეწოვა, დაგროვების გზები და სიჩქარე, განაწილება, გამოყოფა, მოქმედების მექანიზმი და სხვ.); მიკრობიოლოგიაში, იმუნოლოგიაში, ვირუსოლოგიაში (მიკროორგანიზმების ბიოქიმიის შესწავლა, ფერმენტული და იმუნოქიმიური რეაქციების მექანიზმები, ვირუსებისა და უჯრედების ურთიერთქმედება, ანტიბიოტიკების მოქმედების მექანიზმები და სხვ.); ჰიგიენასა და ეკოლოგიაში (მავნე ნივთიერებებით დაბინძურების შესწავლა და მრეწველობისა და გარემოს დეკონტამინაცია, სხვადასხვა ნივთიერების ეკოლოგიური ჯაჭვი, მათი მიგრაცია და ა.შ.). ასევე გამოიყენება სხვა სამკურნალო ბიოლშიც. კვლევა (სხვადასხვა დაავადების პათოგენეზის შესწავლა, ნივთიერებათა ცვლის ადრეული ცვლილებების შესწავლა და ა.შ.).

თაფლში. პრაქტიკაში რადიონუკლიდები გამოიყენება სხვადასხვა დაავადების დიაგნოსტიკისა და სამკურნალოდ, ასევე თაფლის რადიაციული სტერილიზაციისთვის. მასალები, პროდუქტები და მედიკამენტები. კლინიკები იყენებენ 130-ზე მეტ რადიოდიაგნოსტიკურ და 20 რადიოთერაპიულ ტექნიკას ღია რადიოფარმაცევტული საშუალებების გამოყენებით. პრეპარატები (RFP) და დალუქული იზოტოპური გამოსხივების წყაროები. ამ მიზნით წმ. 60 რადიონუკლიდი, დაახლ. მათგან 30 ყველაზე გავრცელებულია (ცხრილი). რადიოდიაგნოსტიკური პრეპარატები შესაძლებელს ხდის ინფორმაციის მიღებას ადამიანის სხეულის ორგანოებისა და სისტემების ფუნქციებისა და ანატომიური მდგომარეობის შესახებ. რადიოიზოტოპური დიაგნოსტიკის ცენტრში (იხ.) ბიოლის თვალყურის დევნების შესაძლებლობა დევს რადიონუკლიდებით მონიშნული ქიმიური ნივთიერების ქცევას. ნივთიერებები და ნაერთები ცოცხალ ორგანიზმში მისი მთლიანობის დარღვევისა და ფუნქციების შეცვლის გარეშე. შესაბამისი ელემენტის სასურველი რადიოიზოტოპის შეყვანა ქიმიური ნივთიერების სტრუქტურაში. ნაერთები, პრაქტიკულად მისი თვისებების შეცვლის გარეშე, შესაძლებელს ხდის ცოცხალ ორგანიზმში მისი ქცევის მონიტორინგს რადიაციული გამოსხივების გარეგანი გამოვლენით, რაც რადიოიზოტოპური დიაგნოსტიკის მეთოდის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი უპირატესობაა.

ეტიკეტირებული ნაერთის ქცევის დინამიური ინდიკატორები შესაძლებელს ხდის შესასწავლი ორგანოს ან სისტემის ფუნქციის, მდგომარეობის შეფასებას. ასე რომ, თხევად გარემოში რადიოფარმაცევტული 24 Na, 42 K, 51 Cr, 52 Fe, 131 I და ა.შ. განზავების ხარისხის მიხედვით, მოცირკულირე სისხლის მოცულობა, ერითროციტები, ალბუმინის, რკინის, წყლის გაცვლა. განისაზღვრება ელექტროლიტების და ა.შ. და რადიოფარმაცევტული საშუალებების გამოყოფა ორგანოებში, სხეულის სისტემებში ან დაზიანებაში, შესაძლებელია ცენტრალური და პერიფერიული ჰემოდინამიკის მდგომარეობის შეფასება, ღვიძლის, თირკმელების, ფილტვების ფუნქციის დადგენა, იოდის ცვლის შესწავლა, და ა.შ.რადიოფარმაცევტული საშუალებები იოდისა და ტექნეციუმის რადიოიზოტოპებით შესაძლებელს ხდის ფარისებრი ჯირკვლის ყველა ფუნქციის შესწავლას. 99m Tc, 113m In, 123 I, 131 I, 133 Xe-ის დახმარებით შეგიძლიათ ჩაატაროთ ფილტვების ყოვლისმომცველი კვლევა - შეისწავლოთ სისხლის ნაკადის განაწილება, ფილტვებისა და ბრონქების ვენტილაციის მდგომარეობა. რადიოფარმაცევტული საშუალებები 43 K, 86 Rb, 99m Tc, 67 Ga, 131 I, 113m In, 197 Hg და ა.შ. შესაძლებელს ხდის ტვინში, გულში, ღვიძლში, თირკმელებსა და სხვა ორგანოებში სისხლის ნაკადის და სისხლის მიწოდების განსაზღვრას. რადიოაქტიური კოლოიდური ხსნარები და ზოგიერთი იოდის ორგანული პრეპარატი შესაძლებელს ხდის შეფასდეს პოლიგონური უჯრედების და ჰეპატოციტების (კუპფერის უჯრედები) მდგომარეობა და ღვიძლის ანტიტოქსიკური ფუნქცია. რადიოიზოტოპური სკანირების დახმარებით ტარდება ანატომიური და ტოპოგრაფიული შესწავლა და ღვიძლის, თირკმელების, ძვლის ტვინის, ფარისებრი ჯირკვლის, პარათირეოიდული და სანერწყვე ჯირკვლების, ფილტვების, ლიმფური კვანძების მოცულობითი დაზიანებების არსებობის, ზომის, ფორმისა და პოზიციის დადგენა. ; რადიონუკლიდები 18 F, 67 Ga, 85 Sr, 87M Sr, 99M Tc შესაძლებელს ხდის ჩონჩხის დაავადებების გამოკვლევას და ა.შ.

სსრკ-ში შემუშავდა და ამოქმედდა რადიაციული უსაფრთხოების სტანდარტები პაციენტებისთვის, რომლებიც იყენებენ რადიოაქტიურ ნივთიერებებს დიაგნოსტიკური მიზნებისთვის, რომლებიც მკაცრად არეგულირებს ამ პროცედურებს დასაშვები ზემოქმედების დონეების თვალსაზრისით. ამის გამო, ისევე როგორც მეთოდებისა და აღჭურვილობის რაციონალური არჩევანი სხვადასხვა სახის გამოკვლევისთვის და რადიოფარმაცევტულ საშუალებებში, თუ ეს შესაძლებელია, ხანმოკლე რადიონუკლიდების გამოყენება, რომლებსაც აქვთ ხელსაყრელი რადიაციული მახასიათებლები მათი რეგისტრაციის ეფექტურობის თვალსაზრისით მინიმალური რადიაციის ექსპოზიციით. რადიაციული ზემოქმედება პაციენტის სხეულზე რადიოიზოტოპური დიაგნოსტიკური პროცედურების დროს გაცილებით დაბალია, ვიდრე რენტგენოლის, ინსპექტირების დროს მიღებული დოზები და უმეტეს შემთხვევაში არ აღემატება სიამოვნების მეასედ და მეათედს.

70-იან წლებში. მე -20 საუკუნე რადიოიზოტოპური პრეპარატები უფრო ფართოდ გამოიყენება ინ ვიტრო კვლევებისთვის, ძირითადად იმუნოქიმიისთვის. ანალიზი. რადიოიმუნოქიმია. მეთოდები დაფუძნებულია მაღალ სპეციფიკურ იმუნოქიმიურ საფუძველზე. რეაქციების ანტიგენი - ანტისხეული, რის შედეგადაც წყდება სტაბილური კომპლექსი ანტისხეულისგან და წარმოიქმნება ანტიგენი. არარეაგირებული ანტისხეულებისგან ან ანტიგენებისგან მიღებული კომპლექსის გამოყოფის შემდეგ ხდება რაოდენობრივი განსაზღვრა მათი რადიოაქტიურობის გაზომვით. რადიოიზოტოპებით მარკირებული ანტიგენების ან ანტისხეულების გამოყენება, მაგ. 125 I, ზრდის იმუნოქიმიის მგრძნობელობას. ტესტები ათობით და ასობით ჯერ. ამ ტესტების გამოყენებით შესაძლებელია ორგანიზმში ჰორმონების, ანტისხეულების, ანტიგენების, ფერმენტების, ფერმენტების, ვიტამინების და სხვა ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებების შემცველობის დადგენა 0,1 მგ/მლ-მდე კონცენტრაციით. ამრიგად, შესაძლებელია განისაზღვროს არა მხოლოდ სხვადასხვა პატოლი, მდგომარეობა, არამედ ძალიან მცირე ცვლილებები, რომლებიც ასახავს დაავადების საწყის ეტაპებს. მაგალითად, ეს ტექნიკა წარმატებით გამოიყენება შაქრიანი დიაბეტის, ინფექციური ჰეპატიტის, ნახშირწყლების მეტაბოლიზმის დარღვევის, ზოგიერთი ალერგიული და რიგი სხვა დაავადებების ადრეული ინ ვიტრო დიაგნოსტიკისთვის. ასეთი რადიოიზოტოპური ტესტები არა მხოლოდ უფრო მგრძნობიარეა, უფრო მარტივი, არამედ იძლევა მასობრივი კვლევის საშუალებას და სრულიად უსაფრთხოა პაციენტებისთვის (იხ. რადიოიზოტოპური დიაგნოსტიკა).

თან დადონ. რადიოფარმაცევტული და რადიონუკლიდური წყაროების დანიშნულება გამოიყენება ჩ. arr. ონკოლოგიაში, ასევე ანთებითი დაავადებების, ეგზემის და სხვა (იხ. რადიაციული თერაპია). ამ მიზნებისათვის გამოიყენება როგორც სხეულში, ქსოვილებში, სეროზულ ღრუებში, სახსრების ღრუში, ინტრავენურად, ინტრაარტერიულად და ლიმფურ სისტემაში შეყვანილი ღია რადიოფარმაცევტული საშუალებები, ასევე გამოსხივების დახურული წყაროები გარე, ინტრაკავიტარული და ინტერსტიციული თერაპიისთვის. შესაბამისი რადიოფარმაცევტული საშუალებების დახმარებით ჩ. arr. კოლოიდები და სუსპენზიები, რომლებიც შეიცავს 32 P, 90 Y, 131 I, 198 Au და სხვა რადიონუკლიდებს, მკურნალობენ ჰემატოპოეზური სისტემის დაავადებებს და სხვადასხვა სიმსივნეებს, რომლებიც ადგილობრივად მოქმედებენ პატოლზე, ფოკუსზე. კონტაქტური დასხივებით (დერმატოლი და ოფთალმოლოგიური ბეტა-აპლიკატორები) გამოიყენება 32 P, 90 Sr, 90 Y, 147 Pm, 204 Tl, დისტანციურ გამა თერაპიულ მოწყობილობებში - 60 Co ან 137 Cs მაღალი აქტივობის წყაროები (ასობით და ათასობით). კურიოზების). ინტერსტიციული და ინტრაკავიტარული დასხივებისთვის გამოიყენება ნემსები, გრანულები, მავთული და სხვა სპეციალური ტიპის დალუქული წყაროები 60 Co, 137 Cs, 182 Ta, 192 Ir, 198 Au (იხ. რადიოაქტიური პრეპარატები).

რადიოაქტიური ნუკლიდები ასევე გამოიყენება მასალების, სამედიცინო პროდუქტების სტერილიზაციისთვის. რეცეპტები და მედიკამენტები. რადიაციული სტერილიზაციის პრაქტიკული გამოყენება შესაძლებელი გახდა 50-იანი წლებიდან, როდესაც გამოჩნდა მაიონებელი გამოსხივების მძლავრი წყაროები, სტერილიზაციის ტრადიციულ მეთოდებთან შედარებით (იხ.) რადიაციულ მეთოდს არაერთი უპირატესობა აქვს. იმის გამო, რომ გამოსხივების ჩვეულებრივი სტერილიზაციის დოზით (2-3 Mrad) არ არის დასხივებული ობიექტის ტემპერატურის მნიშვნელოვანი მატება, შესაძლებელი ხდება თერმოლბილური ობიექტების რადიაციული სტერილიზაცია, მათ შორის ბიოლი, პრეპარატები და ზოგიერთი სახის პლასტმასის პროდუქტები. დასხივებულ ნიმუშზე რადიაციის ეფექტი ერთდროულად ხდება მთელ მოცულობაში და სტერილიზაცია ხორციელდება მაღალი საიმედოობით. ამავდროულად, კონტროლისთვის გამოიყენება მიღებული დოზის ფერის ინდიკატორები, რომლებიც განთავსებულია სტერილიზებული ნივთის შეფუთვის ზედაპირზე. თაფლი. პროდუქტები და საშუალებები სტერილიზდება ტექნოლის ბოლოს. ციკლი უკვე მზა ფორმაში და ჰერმეტულ შეფუთვაში, მათ შორის პოლიმერული მასალებისგან, რაც გამორიცხავს წარმოების მკაცრად ასეპტიკური პირობების შექმნის აუცილებლობას და გარანტირებულია უნაყოფობის გარანტია საწარმოს მიერ პროდუქციის გამოშვების შემდეგ. თაფლისთვის განსაკუთრებით ეფექტურია რადიაციული სტერილიზაცია. ერთჯერადი პროდუქტები (შპრიცები, ნემსები, კათეტერები, ხელთათმანები, ნაკერები და სახვევები, სისხლის შეგროვებისა და გადასხმის სისტემები, ბიოლოგიური პროდუქტები, ქირურგიული ინსტრუმენტები და ა.შ.), არაინექციური მედიკამენტები, ტაბლეტები და მალამოები. სამკურნალო ხსნარების რადიაციული სტერილიზაციის დროს მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული მათი რადიაციული დაშლის შესაძლებლობა, რაც იწვევს შემადგენლობისა და თვისებების ცვლილებას (იხ. სტერილიზაცია, ცივი).

რადიოაქტიური იზოტოპების ტოქსიკოლოგია - ტოქსიკოლოგიის დარგი, რომელიც შეისწავლის რადიოაქტიური ნივთიერებების ზემოქმედებას ცოცხალ ორგანიზმებზე. მისი ძირითადი ამოცანებია: ადამიანის ორგანიზმში რადიონუკლიდების შენარჩუნებისა და მიღების დასაშვები დონის დადგენა ჰაერით, წყლით და საკვებით, აგრეთვე ორგანიზმში სოლით შეყვანილი RV-ის უვნებლობის ხარისხი, რადიოდიაგნოსტიკური კვლევები; რადიონუკლიდების მიერ დაზიანების სპეციფიკის გარკვევა მათი განაწილების ბუნებიდან, ენერგიისა და რადიაციის სახეობიდან, ნახევარგამოყოფის პერიოდის, დოზის, მარშრუტებისა და მიღების რიტმის მიხედვით და დაზიანების თავიდან ასაცილებლად ეფექტური საშუალებების ძიება.

რადიონუკლიდების გავლენა ადამიანის სხეულზე, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში, სამეცნიერო და თაფლში, ყველაზე ღრმად არის შესწავლილი. კვლევა, ისევე როგორც ბირთვული საწვავის დაშლის შედეგად.

რადიოაქტიური იზოტოპების ტოქსიკოლოგია ორგანულად არის დაკავშირებული რადიობიოლოგიასთან (იხ.), რადიაციულ ჰიგიენასთან (იხ.) და სამედიცინო რადიოლოგიასთან (იხ.).

რადიოაქტიური ნივთიერებები ადამიანის ორგანიზმში სასუნთქი გზებით შეიძლება მოხვდეს, - კიში. ტრაქტი, კანი, ჭრილობის ზედაპირები და ინექციებით - სისხლძარღვების, კუნთოვანი ქსოვილის, სასახსრე ზედაპირების მეშვეობით. ორგანიზმში რადიონუკლიდების განაწილების ბუნება დამოკიდებულია ძირითად ქიმიურ ნივთიერებაზე. ელემენტის თვისებები, შეყვანილი ნაერთის ფორმა, შესვლის გზა და ფიზიოლი, ორგანიზმის მდგომარეობა.

საკმაოდ მნიშვნელოვანი განსხვავებები იქნა ნაპოვნი ცალკეული რადიონუკლიდების განაწილებასა და გამოყოფის მარშრუტებში. ხსნადი ნაერთები Ca, Sr, Ba, Ra, Y, Zr შერჩევით გროვდება ძვლოვან ქსოვილში; La, Ce, Pr, Pu, Am, Cm, Cf, Np - ღვიძლში და ძვლოვან ქსოვილში; K, Cs, Rb - კუნთოვან ქსოვილში; Nb, Ru, Te, Po ნაწილდებიან შედარებით თანაბრად, თუმცა მიდრეკილნი არიან დაგროვდნენ ელენთა, ძვლის ტვინში, თირკმელზედა ჯირკვლებში და ლიმფურ კვანძებში; მე და ატ - ფარისებრი ჯირკვალში.

მენდელეევის პერიოდული სისტემის გარკვეული ჯგუფის კუთვნილი ელემენტების სხეულში განაწილებას ბევრი საერთო აქვს. პირველი ძირითადი ჯგუფის ელემენტები (Li, Na, K, Rb, Cs) მთლიანად შეიწოვება ნაწლავიდან, შედარებით თანაბრად ნაწილდება მთელ ორგანოებში და გამოიყოფა ძირითადად შარდით. მეორე ძირითადი ჯგუფის ელემენტები (Ca, Sr, Ba, Ra) კარგად შეიწოვება ნაწლავებიდან, შერჩევით დეპონირდება ჩონჩხში და გამოიყოფა გარკვეულწილად დიდი რაოდენობით განავლით. მესამე ძირითადი და მეოთხე გვერდითი ჯგუფების ელემენტები, მათ შორის მსუბუქი ლანთანიდები, აქტინიდები და ტრანსურანის ელემენტები, პრაქტიკულად არ შეიწოვება ნაწლავიდან, როგორც წესი, ისინი შერჩევით დეპონირდება ღვიძლში და, უფრო მცირე ზომით, ჩონჩხში და გამოიყოფა ძირითადად განავლით. პერიოდული სისტემის მეხუთე და მეექვსე ძირითადი ჯგუფების ელემენტები, გარდა Po-ისა, შედარებით კარგად შეიწოვება ნაწლავებიდან და გამოიყოფა თითქმის ექსკლუზიურად შარდით პირველი დღის განმავლობაში, რის გამოც ისინი შედარებით მცირე რაოდენობით გვხვდება ორგანოებში. .

რადიონუკლიდების დეპონირება ფილტვის ქსოვილში ინჰალაციის დროს დამოკიდებულია ჩასუნთქული ნაწილაკების ზომაზე და მათ ხსნადობაზე. რაც უფრო დიდია აეროზოლები, მით უფრო დიდია მათი პროპორცია ნაზოფარინქსში და უფრო პატარა აღწევს ფილტვებში. მსუბუქი, ცუდად ხსნადი ნაერთები ნელ-ნელა ტოვებს. ასეთი რადიონუკლიდების მაღალი კონცენტრაცია ხშირად გვხვდება ლიმფში, ფილტვების ფესვების კვანძებში. ძალიან სწრაფად შეიწოვება ფილტვებში ტრიტიუმის ოქსიდი, ტუტე და ტუტე მიწის ელემენტების ხსნადი ნაერთები. Pu, Am, Ce, Cm და სხვა მძიმე ლითონები ნელა შეიწოვება ფილტვებში.

რადიაციული უსაფრთხოების სტანდარტები (RSRs) არეგულირებს რადიონუკლიდების მიღებას და შემცველობას იმ პირთა ორგანიზმში, რომელთა მუშაობა დაკავშირებულია პროფესიულ საფრთხეებთან და მოსახლეობისგან, ისევე როგორც მთლიანად მოსახლეობისგან, რადიონუკლიდების დასაშვებ კონცენტრაციას ატმოსფერულ ჰაერში. და წყალი, საკვები პროდუქტები. ეს ნორმები ეფუძნება ექსპოზიციის მაქსიმალური დასაშვები დოზების (MPD) მნიშვნელობებს, რომლებიც დადგენილია კრიტიკული ორგანოებისა და ქსოვილების ოთხი ჯგუფისთვის (იხ. კრიტიკული ორგანო, მაქსიმალური დასაშვები დოზები).

პროფესიული საშიშროების პირობებში მომუშავე პირებისთვის, SDA-ს მიღებული მნიშვნელობა მთელი სხეულის, სასქესო ჯირკვლების და წითელი ძვლის ტვინის დასხივებისთვის არის 5 რემ/წელიწადში, კუნთოვანი და ცხიმოვანი ქსოვილი, ღვიძლის, თირკმელების, ელენთა, ჟელ.-კიში. ტრაქტი, ფილტვები, თვალის ლინზა - 15 რემ/წელიწადში, ძვლოვანი ქსოვილი, ფარისებრი ჯირკვალი და კანი - 30 რემ/წელიწადში, ხელები, წინამხრები, ტერფები და ფეხები - 75 რემ/წელიწადში.

პოპულაციის ცალკეულ პირთათვის ნორმები რეკომენდებულია 10-ჯერ დაბალი, ვიდრე პროფესიული საფრთხის პირობებში მომუშავე პირებისთვის. მთელი მოსახლეობის დასხივება რეგულირდება გენეტიკურად მნიშვნელოვანი დოზით, რომელიც არ უნდა აღემატებოდეს 5 რემ 30 წელიწადში. ეს დოზა არ შეიცავს თაფლის გამოსხივების შესაძლო დოზებს. პროცედურები და ბუნებრივი ფონის რადიაცია.

ხსნადი და უხსნადი ნაერთების წლიური მაქსიმალური დასაშვები მიღების მნიშვნელობა (μCi/წელი) რესპირატორული ორგანოების მეშვეობით პერსონალისთვის, რადიონუკლიდების წლიური მიღების ზღვარი სასუნთქი და საჭმლის მომნელებელი ორგანოებიდან ცალკეული მოსახლეობისთვის, საშუალო წლიური დასაშვები კონცენტრაციები. რადიონუკლიდების (MACs) ატმოსფერულ ჰაერში და წყალში (კური / კ) პოპულაციის ინდივიდებისთვის, ასევე რადიონუკლიდების შემცველობა კრიტიკულ ორგანოში, რომელიც შეესაბამება პერსონალისთვის მაქსიმალური დასაშვებ დონეს (mCi), მოცემულია რეგულაციები.

ორგანიზმში რადიონუკლიდების მიღების დასაშვები დონის გაანგარიშებისას ასევე გათვალისწინებულია ცალკეულ ორგანოებსა და ქსოვილებში რადიონუკლიდების განაწილების არათანაბარი ბუნებაც. რადიონუკლიდების არათანაბარი განაწილება, რაც იწვევს მაღალი ადგილობრივი დოზების შექმნას, საფუძვლად უდევს ალფა ემიტერების მაღალ ტოქსიკურობას, რასაც დიდწილად უწყობს ხელს აღდგენის პროცესების არარსებობა და ამ ტიპის გამოსხივებით გამოწვეული ზიანის თითქმის სრული ჯამი.

აღნიშვნები: β- - ბეტა გამოსხივება; β+ - პოზიტრონის გამოსხივება; n - ნეიტრონი; p - პროტონი; d - დეიტრონი; t - ტრიტონი; α - ალფა ნაწილაკი; ე.ზ. - დაშლა ელექტრონის დაჭერით; γ - გამა გამოსხივება (როგორც წესი, მოცემულია γ სპექტრის მხოლოდ ძირითადი ხაზები); I. P. - იზომერული გადასვლა; U (n, f) - ურანის დაშლის რეაქცია. მითითებული იზოტოპი იზოლირებულია დაშლის პროდუქტების ნარევიდან; 90 Sr-> 90 Y - შვილობილი იზოტოპის მიღება (90 Y) მშობელი იზოტოპის (90 Sr) დაშლის შედეგად, მათ შორის იზოტოპის გენერატორის გამოყენებით.

ბიბლიოგრაფია: Ivanov I. I. და სხვები რადიოაქტიური იზოტოპები მედიცინასა და ბიოლოგიაში, მ., 1955; Kamen M. Radioactive tracers in biology, trans. ინგლისურიდან, მ., 1948, ბიბლიოგრაფია; Levin V. I. რადიოაქტიური იზოტოპების მიღება, M., 1972; რადიაციული უსაფრთხოების სტანდარტები (NRB-69), მ., 1972; რეაქტორში მიღება და ხანმოკლე იზოტოპების გამოყენება, ტრანს. შიგნიდან, რედ. ვ.ვ.ბოჭკარევა და ბ.ვ.კურჩატოვი.მოსკოვი,1965წ. იზოტოპის წარმოება, რედ. ვ.ვ.ბოჭკარევა.მოსკოვი,1973წ. Selinov I. P. ატომური ბირთვები და ბირთვული ტრანსფორმაციები, t. 1, M.-L., 1951, ბიბლიოგრ.; Tumanyan M. A. and Kaushansky D. A. Radiation sterilization, M., 1974, ბიბლიოგრ.; Fateeva M. N. ნარკვევები რადიოიზოტოპური დიაგნოსტიკის შესახებ, M., 1960, ბიბლიოგრ.; Heveshi G. Radioactive tracers, trans. ინგლისურიდან, მ., 1950, ბიბლიოგრაფია; დინამიური კვლევები რადიოიზოტოპებით მედიცინაში 1974, Proc, symp., v. 1-2, ვენა, IAEA, 1975; ლ ე დ ე გ ე გ ჩ. მ., ჰოლანდერ ჯ.მ.ა. P e g 1 m and n I. იზოტოპების ცხრილები, N. Y., 1967; Silver S. რადიოაქტიური იზოტოპები კლინიკურ მედიცინაში, New Engl. J. Med., v. 272, გვ. 569, 1965, ბიბლიოგრ.

ვ.ვ.ბოჭკარევი; იუ ი. მოსკალევი (ტოკს.), ცხრილის შემდგენელი. ვ.ვ.ბოჭკარევი.

გაიმეორეთ თემის „ქიმიის ძირითადი ცნებები“ ძირითადი დებულებები და ამოხსენით შემოთავაზებული ამოცანები. გამოიყენეთ #6-17.

საკვანძო პუნქტები

1. ნივთიერება(მარტივი და რთული) არის ატომებისა და მოლეკულების ნებისმიერი კომბინაცია, რომელიც არის აგრეგაციის გარკვეულ მდგომარეობაში.

ნივთიერებების გარდაქმნას, რომელსაც თან ახლავს მათი შემადგენლობის და (ან) სტრუქტურის ცვლილება, ე.წ ქიმიური რეაქციები .

2. სტრუქტურული ერთეულები ნივთიერებები:

· ატომი- ქიმიური ელემენტისა და მარტივი ნივთიერების უმცირესი ელექტრულად ნეიტრალური ნაწილაკი, რომელსაც აქვს ყველა მისი ქიმიური თვისება და შემდგომ ფიზიკურად და ქიმიურად განუყოფელია.

· მოლეკულა- ნივთიერების ყველაზე პატარა ელექტრულად ნეიტრალური ნაწილაკი, რომელსაც აქვს ყველა მისი ქიმიური თვისება, ფიზიკურად განუყოფელი, მაგრამ ქიმიურად იყოფა.

3. ქიმიური ელემენტი ატომის ტიპი გარკვეული ბირთვული მუხტით.

4. კომპოზიცია ატომი :

ნაწილაკი	როგორ განვსაზღვროთ?	დატენვა		წონა
		კლ	ჩვეულებრივი ერთეულები		a.u.m.
ელექტრონი	Რიგითი ნომერი (N)	1.6 ∙ 10 -19		9.10 ∙ 10 -28	0.00055
პროტონი	Რიგითი ნომერი (N)	1.6 ∙ 10 -19		1.67 ∙ 10 -24	1.00728
ნეიტრონი	არ-ნ			1.67 ∙ 10 -24	1.00866

5. კომპოზიცია ატომის ბირთვი :

ბირთვი შედგება ელემენტარული ნაწილაკებისგან ( ნუკლეონები) –

პროტონები(1 1 p ) და ნეიტრონები(10n).

· იმიტომ ატომის თითქმის მთელი მასა კონცენტრირებულია ბირთვში მ გვ ≈ m n≈ 1 ამუ, მაშინ მომრგვალებული მნიშვნელობარქიმიური ელემენტის ტოლია ბირთვში არსებული ნუკლეონების საერთო რაოდენობა.

7. იზოტოპები- ერთი და იგივე ქიმიური ელემენტის ატომების მრავალფეროვნება, რომლებიც ერთმანეთისგან განსხვავდება მხოლოდ მათი მასით.

იზოტოპების აღნიშვნა: ელემენტის სიმბოლოს მარცხნივ მიუთითეთ მასის ნომერი (ზედა) და ელემენტის სერიული ნომერი (ქვედა).

რატომ აქვთ იზოტოპებს განსხვავებული მასა?

დავალება: ქლორის იზოტოპების ატომური შედგენილობის დადგენა: 35 17კლდა 37 17კლ?

იზოტოპებს აქვთ განსხვავებული მასა მათ ბირთვებში ნეიტრონების განსხვავებული რაოდენობის გამო.

8. ბუნებაში ქიმიური ელემენტები არსებობს იზოტოპების ნარევების სახით.

ერთი და იგივე ქიმიური ელემენტის იზოტოპური შემადგენლობა გამოიხატება ატომური ფრაქციები(ω at.), რომლებიც მიუთითებენ რა ნაწილია მოცემული იზოტოპის ატომების რაოდენობა მოცემული ელემენტის ყველა იზოტოპის ატომების ჯამური რიცხვიდან, აღებული როგორც ერთი ან 100%.

Მაგალითად:

ω at (35 17 კლ) = 0,754

ω at (37 17 Cl) = 0.246

9. პერიოდული ცხრილი აჩვენებს ქიმიური ელემენტების შედარებითი ატომური მასების საშუალო მნიშვნელობებს მათი იზოტოპური შემადგენლობის გათვალისწინებით. ამიტომ ცხრილში მითითებული A r არის წილადი.

როთხ= ω at.(1) ∙ არ (1) + … + ω ზე.(ნ ) ∙ არ ( ნ )

Მაგალითად:

როთხ(Cl) \u003d 0,754 ∙ 35 + 0,246 ∙ 37 \u003d 35,453

10. ამოსახსნელი ამოცანა:

No1. განსაზღვრეთ ბორის ფარდობითი ატომური მასა, თუ ცნობილია, რომ 10 B იზოტოპის მოლური წილი არის 19,6%, ხოლო 11 B იზოტოპი 80,4%.

11. ატომებისა და მოლეკულების მასები ძალიან მცირეა. ამჟამად მიღებულია ერთიანი საზომი სისტემა ფიზიკასა და ქიმიაში.

1 ამუ =მ(დილით) = 1/12 მ(12C) = 1.66057 ∙ 10 -27 კგ \u003d 1,66057 ∙ 10 -24 გ.

ზოგიერთი ატომის აბსოლუტური მასა:

მ( C) \u003d 1,99268 ∙ 10 -23 გ

მ( ჰ) \u003d 1,67375 ∙ 10 -24 გ

მ( ო) \u003d 2.656812 ∙ 10 -23 გ

რ- გვიჩვენებს, რამდენჯერ არის მოცემული ატომი უფრო მძიმე ვიდრე 12 C ატომის 1/12. Ბატონი∙ 1,66 ∙ 10 -27 კგ

13. ნივთიერების ჩვეულებრივ ნიმუშებში ატომების და მოლეკულების რაოდენობა ძალიან დიდია, ამიტომ ნივთიერების რაოდენობის დახასიათებისას გამოიყენება საზომი ერთეული -მოლი .

· მოლი (ν)- ნივთიერების რაოდენობის ერთეული, რომელიც შეიცავს იმდენ ნაწილაკს (მოლეკულას, ატომს, იონს, ელექტრონს) რამდენი ატომია იზოტოპის 12 გ-ში. 12 C

1 ატომის მასა 12 Cარის 12 ამუ, ანუ ატომების რაოდენობა იზოტოპის 12 გ-ში 12 Cუდრის:

ნ ა= 12 გ / 12 ∙ 1,66057 ∙ 10 -24 გ = 6,0221 ∙ 10 23

· ფიზიკური რაოდენობა ნ ადაურეკა მუდმივი ავოგადრო (ავოგადროს რიცხვი) და აქვს განზომილება [ N A ] = mol -1 .

14. ძირითადი ფორმულები:

მ = Ბატონი = ρ ∙ ვმ(ρ - სიმკვრივე; V m - მოცულობა n.c.)

ამოცანები დამოუკიდებელი გადაწყვეტისთვის

No1. გამოთვალეთ აზოტის ატომების რაოდენობა 100 გ ამონიუმის კარბონატში, რომელიც შეიცავს 10% არააზოტის მინარევებს.

No2. ნორმალურ პირობებში ამიაკისა და ნახშირორჟანგისგან შემდგარ 12 ლიტრ აირის ნარევს აქვს 18 გ მასა, რამდენ ლიტრს შეიცავს თითოეული გაზიდან ნარევი?

No3. მარილმჟავას ჭარბი ზემოქმედებით 8,24 გ მანგანუმის ოქსიდის ნარევზე (IV) უცნობი ოქსიდით MO 2, რომელიც არ რეაგირებს მარილმჟავასთან, 1,344 ლ აირი ნ.ო. სხვა ექსპერიმენტში აღმოჩნდა, რომ მანგანუმის ოქსიდის მოლური თანაფარდობა (IV) უცნობი ოქსიდის მიმართ არის 3:1. დააყენეთ უცნობი ოქსიდის ფორმულა და გამოთვალეთ მისი მასური წილი ნარევში.

დადგენილია, რომ ბუნებაში ნაპოვნი ყველა ქიმიური ელემენტი არის იზოტოპების ნაზავი (აქედან გამომდინარე, მათ აქვთ წილადი ატომური მასები). იმის გასაგებად, თუ როგორ განსხვავდებიან იზოტოპები ერთმანეთისგან, აუცილებელია დეტალურად განვიხილოთ ატომის სტრუქტურა. ატომი ქმნის ბირთვს და ელექტრონულ ღრუბელს. ატომის მასაზე გავლენას ახდენს ელექტრონები, რომლებიც მოძრაობენ შემაძრწუნებელი სიჩქარით ორბიტებზე ელექტრონის ღრუბელში, ნეიტრონები და პროტონები, რომლებიც ქმნიან ბირთვს.

რა არის იზოტოპები

იზოტოპებიქიმიური ელემენტის ატომის ტიპი. ნებისმიერ ატომში ყოველთვის არის ელექტრონების და პროტონების თანაბარი რაოდენობა. ვინაიდან მათ აქვთ საპირისპირო მუხტები (ელექტრონები უარყოფითია, პროტონები კი დადებითი), ატომი ყოველთვის ნეიტრალურია (ეს ელემენტარული ნაწილაკი არ ატარებს მუხტს, ის ნულის ტოლია). როდესაც ელექტრონი იკარგება ან იტაცებს, ატომი კარგავს ნეიტრალიტეტს და ხდება უარყოფითი ან დადებითი იონი.
ნეიტრონებს არ აქვთ მუხტი, მაგრამ მათი რიცხვი ერთი და იგივე ელემენტის ატომურ ბირთვში შეიძლება განსხვავებული იყოს. ეს არ მოქმედებს ატომის ნეიტრალიტეტზე, მაგრამ გავლენას ახდენს მის მასაზე და თვისებებზე. მაგალითად, წყალბადის ატომის თითოეულ იზოტოპს აქვს თითო ელექტრონი და თითო პროტონი. და ნეიტრონების რაოდენობა განსხვავებულია. პროტიუმს აქვს მხოლოდ 1 ნეიტრონი, დეიტერიუმს აქვს 2 ნეიტრონი, ხოლო ტრიტიუმს აქვს 3 ნეიტრონი. ეს სამი იზოტოპი მკვეთრად განსხვავდება ერთმანეთისგან თვისებებით.

იზოტოპების შედარება

რით განსხვავდება იზოტოპები? მათ აქვთ ნეიტრონების განსხვავებული რაოდენობა, განსხვავებული მასა და განსხვავებული თვისებები. იზოტოპებს აქვთ ელექტრონული გარსების იდენტური სტრუქტურა. ეს ნიშნავს, რომ ისინი საკმაოდ მსგავსია ქიმიური თვისებებით. ამიტომ მათ პერიოდულ სისტემაში ერთი ადგილი ენიჭებათ.
ბუნებაში ნაპოვნია სტაბილური და რადიოაქტიური (არასტაბილური) იზოტოპები. რადიოაქტიური იზოტოპების ატომების ბირთვებს შეუძლიათ სპონტანურად გარდაიქმნას სხვა ბირთვებად. რადიოაქტიური დაშლის პროცესში ისინი ასხივებენ სხვადასხვა ნაწილაკებს.
ელემენტების უმეტესობას აქვს ორ ათეულზე მეტი რადიოაქტიური იზოტოპი. გარდა ამისა, რადიოაქტიური იზოტოპები ხელოვნურად სინთეზირებულია აბსოლუტურად ყველა ელემენტისთვის. იზოტოპების ბუნებრივ ნარევში მათი შემცველობა ოდნავ იცვლება.
იზოტოპების არსებობამ შესაძლებელი გახადა იმის გაგება, თუ რატომ აქვთ, ზოგიერთ შემთხვევაში, უფრო დაბალი ატომური მასის ელემენტებს უფრო მაღალი სერიული ნომერი, ვიდრე უფრო დიდი ატომური მასის ელემენტებს. მაგალითად, არგონ-კალიუმის წყვილში არგონი მოიცავს მძიმე იზოტოპებს, ხოლო კალიუმი მოიცავს მსუბუქ იზოტოპებს. ამიტომ, არგონის მასა კალიუმის მასაზე მეტია.

ImGist-მა დაადგინა, რომ იზოტოპებს შორის განსხვავება შემდეგია:

მათ აქვთ სხვადასხვა რაოდენობის ნეიტრონები.
იზოტოპებს აქვთ ატომების სხვადასხვა მასა.
იონების ატომების მასის მნიშვნელობა გავლენას ახდენს მათ მთლიან ენერგიასა და თვისებებზე.

რადიოაქტიური ელემენტების თვისებების შესწავლისას დადგინდა, რომ სხვადასხვა ბირთვული მასის მქონე ატომები გვხვდება იმავე ქიმიურ ელემენტში. ამავდროულად, მათ აქვთ იგივე ბირთვული მუხტი, ანუ ეს არ არის მესამე მხარის ნივთიერებების მინარევები, არამედ იგივე ნივთიერება.

რა არის იზოტოპები და რატომ არსებობენ ისინი

მენდელეევის პერიოდულ სისტემაში, როგორც მოცემული ელემენტი, ასევე სხვადასხვა ბირთვული მასის ნივთიერების ატომები ერთ უჯრედს იკავებს. ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარე, ერთი და იმავე ნივთიერების ასეთ ჯიშებს მიენიჭათ სახელწოდება „იზოტოპები“ (ბერძნულიდან isos - იგივე და ტოპოსი - ადგილი). Ისე, იზოტოპები- ეს არის მოცემული ქიმიური ელემენტის ჯიშები, რომლებიც განსხვავდება ატომის ბირთვების მასით.

მიღებული ნეიტრონის მიხედვით ბირთვის როტონული მოდელიახსნას იზოტოპების არსებობა შემდეგნაირად: მატერიის ზოგიერთი ატომის ბირთვი შეიცავს სხვადასხვა რაოდენობის ნეიტრონებს, მაგრამ იგივე რაოდენობის პროტონებს. სინამდვილეში, ერთი ელემენტის იზოტოპების ბირთვული მუხტი იგივეა, შესაბამისად, ბირთვში პროტონების რაოდენობა იგივეა. ბირთვები განსხვავდება მასით, შესაბამისად, ისინი შეიცავს სხვადასხვა რაოდენობის ნეიტრონებს.

სტაბილური და არასტაბილური იზოტოპები

იზოტოპები ან სტაბილურია ან არასტაბილური. დღეისათვის ცნობილია დაახლოებით 270 სტაბილური იზოტოპი და 2000-ზე მეტი არასტაბილური. სტაბილური იზოტოპები- ეს არის ქიმიური ელემენტების ჯიშები, რომლებიც შეიძლება დამოუკიდებლად არსებობდეს დიდი ხნის განმავლობაში.

უმეტესობა არასტაბილური იზოტოპებიხელოვნურად იქნა მიღებული. არასტაბილური იზოტოპები რადიოაქტიურია, მათი ბირთვები ექვემდებარება რადიოაქტიური დაშლის პროცესს, ანუ სპონტანურ ტრანსფორმაციას სხვა ბირთვებად, რასაც თან ახლავს ნაწილაკების და/ან გამოსხივება. თითქმის ყველა რადიოაქტიურ ხელოვნურ იზოტოპს აქვს ძალიან მოკლე ნახევარგამოყოფის პერიოდი, რომელიც იზომება წამებში და თუნდაც წამების ნაწილებში.

რამდენ იზოტოპს შეიძლება შეიცავდეს ბირთვი

ბირთვი არ შეიძლება შეიცავდეს ნეიტრონების თვითნებურ რაოდენობას. შესაბამისად, იზოტოპების რაოდენობა შეზღუდულია. პროტონების რაოდენობაშიც კიელემენტები, სტაბილური იზოტოპების რაოდენობამ შეიძლება მიაღწიოს ათს. მაგალითად, კალას აქვს 10 იზოტოპი, ქსენონს აქვს 9, ვერცხლისწყალს აქვს 7 და ა.შ.

იმ ელემენტების პროტონების რაოდენობა უცნაურია, შეიძლება ჰქონდეს მხოლოდ ორი სტაბილური იზოტოპი. ზოგიერთ ელემენტს აქვს მხოლოდ ერთი სტაბილური იზოტოპი. ეს არის ნივთიერებები, როგორიცაა ოქრო, ალუმინი, ფოსფორი, ნატრიუმი, მანგანუმი და სხვა. სხვადასხვა ელემენტისთვის სტაბილური იზოტოპების რაოდენობის ასეთი ცვალებადობა დაკავშირებულია პროტონებისა და ნეიტრონების რაოდენობის კომპლექსურ დამოკიდებულებასთან ბირთვის შეკვრის ენერგიაზე.

ბუნებაში თითქმის ყველა ნივთიერება არსებობს იზოტოპების ნარევის სახით. ნივთიერების შემადგენლობაში იზოტოპების რაოდენობა დამოკიდებულია ნივთიერების ტიპზე, ატომურ მასაზე და მოცემული ქიმიური ელემენტის სტაბილური იზოტოპების რაოდენობაზე.

უძველესი ფილოსოფოსებიც კი ვარაუდობდნენ, რომ მატერია აგებულია ატომებისგან. თუმცა, ის ფაქტი, რომ თავად სამყაროს "აგური" შედგება უმცირესი ნაწილაკებისგან, მეცნიერებმა დაიწყეს გამოცნობა მხოლოდ მე -19 და მე -20 საუკუნეების მიჯნაზე. ამის დამადასტურებელმა ექსპერიმენტებმა თავის დროზე ნამდვილი რევოლუცია მოახდინა მეცნიერებაში. ეს არის შემადგენელი ნაწილების რაოდენობრივი თანაფარდობა, რომელიც განასხვავებს ერთ ქიმიურ ელემენტს მეორისგან. თითოეულ მათგანს აქვს თავისი ადგილი სერიული ნომრის მიხედვით. მაგრამ არსებობს ატომების ჯიშები, რომლებიც იკავებენ იმავე უჯრედებს ცხრილში, მიუხედავად მასისა და თვისებების განსხვავებისა. რატომ არის ეს ასე და რა იზოტოპებია ქიმიაში, მოგვიანებით განვიხილავთ.

ატომი და მისი ნაწილაკები

ალფა ნაწილაკებით დაბომბვის გზით მატერიის სტრუქტურის შესწავლისას ე. რეზერფორდმა 1910 წელს დაამტკიცა, რომ ატომის მთავარი სივრცე სავსეა სიცარიელეებით. და მხოლოდ ცენტრში არის ბირთვი. ნეგატიური ელექტრონები მოძრაობენ მის გარშემო ორბიტაზე და ქმნიან ამ სისტემის გარსს. ასე შეიქმნა მატერიის „აგურის“ პლანეტარული მოდელი.

რა არის იზოტოპები? გახსოვდეთ ქიმიის კურსიდან, რომ ბირთვს ასევე აქვს რთული სტრუქტურა. იგი შედგება დადებითი პროტონებისა და დაუმუხტველი ნეიტრონებისგან. პირველის რაოდენობა განსაზღვრავს ქიმიური ელემენტის ხარისხობრივ მახასიათებლებს. ეს არის პროტონების რაოდენობა, რომელიც განასხვავებს ნივთიერებებს ერთმანეთისგან, ანიჭებს მათ ბირთვებს გარკვეული მუხტით. და ამის საფუძველზე მათ ენიჭებათ სერიული ნომერი პერიოდულ ცხრილში. მაგრამ ნეიტრონების რაოდენობა იმავე ქიმიურ ელემენტში განასხვავებს მათ იზოტოპებად. ამრიგად, ამ კონცეფციის ქიმიაში განმარტება შეიძლება შემდეგი იყოს. ეს არის ატომების ჯიშები, რომლებიც განსხვავდებიან ბირთვის შემადგენლობით, აქვთ იგივე მუხტი და სერიული ნომრები, მაგრამ აქვთ განსხვავებული მასის ნომრები ნეიტრონების რაოდენობის განსხვავების გამო.

აღნიშვნა

მე-9 კლასში ქიმიისა და იზოტოპების შესწავლით, სტუდენტები გაეცნობიან მიღებულ კონვენციებს. ასო Z აღნიშნავს ბირთვის მუხტს. ეს მაჩვენებელი ემთხვევა პროტონების რაოდენობას და, შესაბამისად, მათი მაჩვენებელია. ამ ელემენტების ჯამი ნეიტრონებთან, რომელიც აღინიშნება N ნიშნით, არის A - მასის რიცხვი. ერთი ნივთიერების იზოტოპების ოჯახი, როგორც წესი, მითითებულია იმ ქიმიური ელემენტის ხატით, რომელიც პერიოდულ სისტემაში დაჯილდოვებულია სერიული ნომრით, რომელიც ემთხვევა მასში არსებული პროტონების რაოდენობას. მითითებულ ხატულზე დამატებული მარცხენა ზედნაწერი შეესაბამება მასის რაოდენობას. მაგალითად, 238 U. ელემენტის მუხტი (ამ შემთხვევაში, ურანი, მონიშნულია სერიული ნომრით 92) ქვემოთ მსგავსი ინდექსით არის მითითებული.

ამ მონაცემების ცოდნა, ადვილად შეიძლება გამოვთვალოთ ნეიტრონების რაოდენობა მოცემულ იზოტოპში. ის უდრის მასურ რიცხვს გამოკლებული სერიული ნომერი: 238 - 92 \u003d 146. ნეიტრონების რაოდენობა შეიძლება იყოს ნაკლები, აქედან ეს ქიმიური ელემენტი არ შეწყვეტს ურანს. უნდა აღინიშნოს, რომ ყველაზე ხშირად სხვა, უფრო მარტივ ნივთიერებებში პროტონებისა და ნეიტრონების რაოდენობა დაახლოებით ერთნაირია. ასეთი ინფორმაცია გვეხმარება იმის გაგებაში, თუ რა არის იზოტოპი ქიმიაში.

ნუკლეონები

ეს არის პროტონების რაოდენობა, რომელიც აძლევს ინდივიდუალობას გარკვეულ ელემენტს და ნეიტრონების რაოდენობა მასზე არანაირად არ მოქმედებს. მაგრამ ატომური მასა შედგება ამ ორი მითითებული ელემენტისგან, რომლებსაც აქვთ საერთო სახელი "ნუკლეონები", რაც წარმოადგენს მათ ჯამს. თუმცა, ეს მაჩვენებელი არ არის დამოკიდებული მათზე, ვინც ატომის უარყოფითად დამუხტულ გარსს ქმნის. რატომ? უბრალოდ შედარება ღირს.

პროტონის მასური წილი ატომში დიდია და არის დაახლოებით 1 ა.ე. u m ან 1.672 621 898 (21) 10 -27 კგ. ნეიტრონი ახლოსაა ამ ნაწილაკების პარამეტრებთან (1,674 927 471(21) 10 -27 კგ). მაგრამ ელექტრონის მასა ათასჯერ მცირეა, ის უმნიშვნელოდ ითვლება და მხედველობაში არ მიიღება. სწორედ ამიტომ, ქიმიაში ელემენტის ზედამხედველობის ცოდნა, იზოტოპების ბირთვის შემადგენლობის გარკვევა არ არის რთული.

წყალბადის იზოტოპები

გარკვეული ელემენტების იზოტოპები იმდენად კარგად არის ცნობილი და გავრცელებული ბუნებით, რომ მათ მიიღეს საკუთარი სახელები. ამის ყველაზე ნათელი და მარტივი მაგალითია წყალბადი. ბუნებრივ პირობებში, ის გვხვდება პროტიუმის ყველაზე გავრცელებულ ფორმაში. ამ ელემენტს აქვს მასის რიცხვი 1, ხოლო მისი ბირთვი შედგება ერთი პროტონისაგან.

რა არის წყალბადის იზოტოპები ქიმიაში? მოგეხსენებათ, ამ ნივთიერების ატომებს აქვთ პირველი რიცხვი პერიოდულ სისტემაში და, შესაბამისად, ბუნებაში დაჯილდოვებულია მუხტის რიცხვით 1. მაგრამ ატომის ბირთვში ნეიტრონების რაოდენობა მათთვის განსხვავებულია. დეიტერიუმს, როგორც მძიმე წყალბადს, პროტონის გარდა, აქვს კიდევ ერთი ნაწილაკი ბირთვში, ანუ ნეიტრონი. შედეგად, ეს ნივთიერება ავლენს საკუთარ ფიზიკურ თვისებებს, პროტიუმისგან განსხვავებით, აქვს საკუთარი წონა, დნობის წერტილი და დუღილის წერტილი.

ტრიტიუმი

ტრიტიუმი ყველაზე რთულია. ეს არის ზემძიმე წყალბადი. ქიმიაში იზოტოპების განმარტების შესაბამისად, მას აქვს მუხტის ნომერი 1, მაგრამ მასობრივი რიცხვი 3. მას ხშირად უწოდებენ ტრიტონს, რადგან ერთი პროტონის გარდა, მას აქვს ორი ნეიტრონი ბირთვში, ე.ი. იგი შედგება სამი ელემენტისგან. ამ ელემენტის სახელი, რომელიც 1934 წელს აღმოაჩინეს რეზერფორდმა, ოლიფანტმა და ჰარტეკმა, შესთავაზეს მის აღმოჩენამდეც კი.

ეს არის არასტაბილური ნივთიერება, რომელიც ავლენს რადიოაქტიურ თვისებებს. მის ბირთვს აქვს უნარი გაიყოს ბეტა ნაწილაკისა და ელექტრონული ანტინეიტრინოს გამოთავისუფლებით. ამ ნივთიერების დაშლის ენერგია არც თუ ისე მაღალია და შეადგენს 18,59 კევ-ს. ამიტომ, ასეთი გამოსხივება არ არის ძალიან საშიში ადამიანისთვის. ჩვეულებრივი ტანსაცმელი და ქირურგიული ხელთათმანები შეიძლება დაიცვან მისგან. და საკვებით მიღებული ეს რადიოაქტიური ელემენტი სწრაფად გამოიყოფა ორგანიზმიდან.

ურანის იზოტოპები

გაცილებით სახიფათოა ურანის სხვადასხვა სახეობა, რომელთაგან დღეს მეცნიერებისთვის ცნობილია 26. ამიტომ, როდესაც ვსაუბრობთ იმაზე, თუ რა არის იზოტოპები ქიმიაში, შეუძლებელია არ ვახსენოთ ეს ელემენტი. ურანის სახეობების მრავალფეროვნების მიუხედავად, ბუნებაში მისი იზოტოპებიდან მხოლოდ სამი გვხვდება. მათ შორისაა 234 U, 235 U, 238 U. პირველი მათგანი, შესაბამისი თვისებების მქონე, აქტიურად გამოიყენება როგორც საწვავი ბირთვულ რეაქტორებში. და ეს უკანასკნელი - პლუტონიუმ-239-ის წარმოებისთვის, რომელიც თავის მხრივ, შეუცვლელია, როგორც ყველაზე ძვირფასი საწვავი.

თითოეულ რადიოაქტიურ ელემენტს ახასიათებს თავისი, ეს არის დროის ხანგრძლივობა, რომლის დროსაც ნივთიერება იყოფა ½ თანაფარდობით. ანუ ამ პროცესის შედეგად ნივთიერების შენახული ნაწილის რაოდენობა განახევრდება. ურანის ეს პერიოდი უზარმაზარია. მაგალითად, იზოტოპ-234-ისთვის ის შეფასებულია 270 ათასწლეულზე, ხოლო დანარჩენი ორი მითითებული ჯიშისთვის ის ბევრად უფრო მნიშვნელოვანია. რეკორდული ნახევარგამოყოფის პერიოდი არის ურანი-238, რომელიც გრძელდება მილიარდობით წელი.

ნუკლიდები

ატომის ყველა ტიპი, რომელსაც ახასიათებს პროტონებისა და ელექტრონების საკუთარი და მკაცრად განსაზღვრული რაოდენობა, არ არის ისეთი სტაბილური, რომ მინიმუმ გარკვეული პერიოდი საკმარისი იყოს მისი შესწავლისთვის. შედარებით სტაბილურებს ნუკლიდებს უწოდებენ. ამ ტიპის სტაბილური წარმონაქმნები არ განიცდიან რადიოაქტიურ დაშლას. არასტაბილურს უწოდებენ რადიონუკლიდებს და, თავის მხრივ, ასევე იყოფა ხანმოკლე და ხანგრძლივ. როგორც ცნობილია მე-11 კლასის ქიმიის გაკვეთილებიდან იზოტოპური ატომების სტრუქტურის შესახებ, ოსმიუმს და პლატინს აქვს რადიონუკლიდების ყველაზე დიდი რაოდენობა. კობალტს და ოქროს თითოეულს აქვს ერთი სტაბილური ნუკლიდი, ხოლო კალას აქვს ყველაზე მეტი სტაბილური ნუკლიდი.

იზოტოპის სერიული ნომრის გამოთვლა

ახლა შევეცადოთ შევაჯამოთ ადრე აღწერილი ინფორმაცია. იმის გაგებით, თუ რა არის იზოტოპები ქიმიაში, დროა გაერკვნენ, თუ როგორ შეგიძლიათ გამოიყენოთ მიღებული ცოდნა. მოდით შევხედოთ ამას კონკრეტული მაგალითით. დავუშვათ, ცნობილია, რომ გარკვეულ ქიმიურ ელემენტს აქვს 181 მასობრივი რიცხვი. ამავდროულად, ამ ნივთიერების ატომის გარსი შეიცავს 73 ელექტრონს. როგორ შეიძლება პერიოდული ცხრილის გამოყენებით გაირკვეს მოცემული ელემენტის სახელი, აგრეთვე მის ბირთვში პროტონებისა და ნეიტრონების რაოდენობა?

დავიწყოთ პრობლემის გადაჭრა. თქვენ შეგიძლიათ განსაზღვროთ ნივთიერების სახელი მისი სერიული ნომრის გაცნობით, რომელიც შეესაბამება პროტონების რაოდენობას. ვინაიდან ატომში დადებითი და უარყოფითი მუხტების რაოდენობა ტოლია, ეს არის 73. ასე რომ, ეს არის ტანტალი. უფრო მეტიც, ნუკლეონების საერთო რაოდენობა სულ არის 181, რაც ნიშნავს, რომ ამ ელემენტის პროტონები არის 181 - 73 = 108. უბრალოდ.

გალიუმის იზოტოპები

ელემენტს გალიუმს აქვს ატომური ნომერი 71. ბუნებაში ამ ნივთიერებას აქვს ორი იზოტოპი - 69 Ga და 71 Ga. როგორ განვსაზღვროთ გალიუმის ჯიშების პროცენტი?

ქიმიაში იზოტოპებზე ამოცანების ამოხსნა თითქმის ყოველთვის დაკავშირებულია პერიოდული ცხრილიდან მიღებული ინფორმაციასთან. ამჯერად თქვენც იგივე უნდა გააკეთოთ. მოდით განვსაზღვროთ საშუალო ატომური მასა მითითებული წყაროდან. ის უდრის 69,72-ს. x-ისთვის და y-ისთვის პირველი და მეორე იზოტოპების რაოდენობრივი შეფარდების აღნიშვნით ვიღებთ მათ ჯამს 1-ის ტოლი. ასე რომ, განტოლების სახით დაიწერება: x + y = 1. აქედან გამომდინარეობს, რომ 69x + 71y = 69.72. y-ს x-ით გამოსახატავად და პირველი განტოლების მეორეში ჩანაცვლებით მივიღებთ, რომ x = 0,64 და y = 0,36. ეს ნიშნავს, რომ 69 Ga შეიცავს ბუნებაში 64%, ხოლო 71 Ga-ს პროცენტი არის 34%.

იზოტოპური გარდაქმნები

იზოტოპების რადიოაქტიური დაშლა სხვა ელემენტებად გარდაქმნით იყოფა სამ ძირითად ტიპად. პირველი მათგანი არის ალფა დაშლა. ეს ხდება ნაწილაკების ემისიით, რომელიც არის ჰელიუმის ატომის ბირთვი. ანუ ეს წარმონაქმნი, რომელიც შედგება ნეიტრონებისა და პროტონების წყვილებისგან. ვინაიდან ამ უკანასკნელის რიცხვი განსაზღვრავს მუხტის რაოდენობას და ნივთიერების ატომის რაოდენობას პერიოდულ სისტემაში, ამ პროცესის შედეგად ხდება ერთი ელემენტის თვისებრივი გარდაქმნა მეორეში, ხოლო ცხრილში ის მარცხნივ გადადის. ორი უჯრედით. ამ შემთხვევაში, ელემენტის მასობრივი რაოდენობა მცირდება 4 ერთეულით. ჩვენ ეს ვიცით იზოტოპების ატომების სტრუქტურიდან.

როდესაც ატომის ბირთვი კარგავს ბეტა ნაწილაკს, რომელიც არსებითად არის ელექტრონი, მისი შემადგენლობა იცვლება. ერთ-ერთი ნეიტრონი გარდაიქმნება პროტონად. ეს ნიშნავს, რომ ნივთიერების ხარისხობრივი მახასიათებლები კვლავ იცვლება და ელემენტი ცხრილში ერთი უჯრედით მარჯვნივ გადაინაცვლებს, პრაქტიკულად მასის დაკარგვის გარეშე. როგორც წესი, ასეთი ტრანსფორმაცია დაკავშირებულია ელექტრომაგნიტურ გამა გამოსხივებასთან.

რადიუმის იზოტოპის კონვერტაცია

ზემოთ მოყვანილი ინფორმაცია და ცოდნა მე-11 კლასის ქიმიიდან იზოტოპების შესახებ კვლავ ეხმარება პრაქტიკული პრობლემების გადაჭრას. მაგალითად, შემდეგი: 226 Ra დაშლის დროს გადაიქცევა IV ჯგუფის ქიმიურ ელემენტად, რომლის მასობრივი რიცხვია 206. რამდენი ალფა და ბეტა ნაწილაკი უნდა დაკარგოს ამ შემთხვევაში?

შვილობილი ელემენტის მასისა და ჯგუფის ცვლილებების გათვალისწინებით, პერიოდული ცხრილის გამოყენებით, ადვილია იმის დადგენა, რომ დაშლის დროს წარმოქმნილი იზოტოპი იქნება ტყვიის მუხტი 82 და მასობრივი რიცხვი 206. და მუხტის ნომრის გათვალისწინებით. ამ ელემენტისა და ორიგინალური რადიუმის, უნდა ვივარაუდოთ, რომ მისმა ბირთვმა დაკარგა ხუთი ალფა ნაწილაკი და ოთხი ბეტა ნაწილაკი.

რადიოაქტიური იზოტოპების გამოყენება

ყველამ კარგად იცის რა ზიანს აყენებს რადიოაქტიური გამოსხივება ცოცხალ ორგანიზმებს. თუმცა, რადიოაქტიური იზოტოპების თვისებები სასარგებლოა ადამიანისთვის. ისინი წარმატებით გამოიყენება მრავალ ინდუსტრიაში. მათი დახმარებით შესაძლებელია გაჟონვის აღმოჩენა საინჟინრო და სამშენებლო კონსტრუქციებში, მიწისქვეშა მილსადენებსა და ნავთობსადენებში, საცავის ავზებში, ელექტროსადგურებში სითბოს გადამცვლელებში.

ეს თვისებები ასევე აქტიურად გამოიყენება სამეცნიერო ექსპერიმენტებში. მაგალითად, ცეცე ბუზი მრავალი სერიოზული დაავადების მატარებელია ადამიანებისთვის, პირუტყვისა და შინაური ცხოველებისთვის. ამის თავიდან ასაცილებლად ამ მწერების მამრებს სუსტი რადიოაქტიური გამოსხივების საშუალებით სტერილიზებენ. იზოტოპები ასევე შეუცვლელია გარკვეული ქიმიური რეაქციების მექანიზმების შესწავლისას, რადგან ამ ელემენტების ატომებს შეუძლიათ წყლისა და სხვა ნივთიერებების მარკირება.

ბიოლოგიურ კვლევაში ხშირად გამოიყენება ეტიკეტირებული იზოტოპები. მაგალითად, სწორედ ამ გზით დადგინდა, თუ როგორ მოქმედებს ფოსფორი ნიადაგზე, კულტივირებული მცენარეების ზრდა-განვითარებაზე. იზოტოპების თვისებები წარმატებით გამოიყენება მედიცინაშიც, რამაც შესაძლებელი გახადა კიბოს სიმსივნეების და სხვა სერიოზული დაავადებების მკურნალობა და ბიოლოგიური ორგანიზმების ასაკის დადგენა.