ISOTOPS(Griyego, isos equal, identical + topos place) - mga uri ng isang elemento ng kemikal na sumasakop sa parehong lugar sa periodic system ng mga elemento ni Mendeleev, iyon ay, pagkakaroon ng parehong nuclear charge, ngunit naiiba sa atomic mass. Sa pagbanggit ng I., siguraduhing ipahiwatig kung aling isotope ang kemikal. elemento siya. Ang terminong "isotope" ay minsan ginagamit sa mas malawak na kahulugan - upang ilarawan ang mga atomo ng iba't ibang elemento. Gayunpaman, upang italaga ang alinman sa mga atomo, anuman ang pag-aari nito sa isang partikular na elemento, kaugalian na gamitin ang terminong "nuclide".

I.'s belonging to a certain element and the main chem. Ang mga katangian ay tinutukoy ng serial number nito na Z o ang bilang ng mga proton na nasa nucleus (ayon sa pagkakabanggit, at ang parehong bilang ng mga electron sa shell ng isang atom), at ang nuclear-physical nito. Ang mga katangian ay tinutukoy ng kabuuan at ratio ng bilang ng mga proton at neutron na kasama dito. Ang bawat nucleus ay binubuo ng Z proton at N neutron, at ang kabuuang bilang ng mga particle na ito, o nucleon, ay ang mass number A = Z + N, na tumutukoy sa masa ng nucleus. Ito ay katumbas ng halaga ng masa ng ibinigay na nuclide na bilugan sa pinakamalapit na buong numero. Anumang nuclide, sa gayon, ay tinutukoy ng mga halaga ng Z at N, bagaman ang ilang mga radioactive nuclides na may parehong Z at N ay maaaring nasa iba't ibang mga estado ng enerhiyang nuklear at naiiba sa kanilang pisikal na nuklear. ari-arian; ang mga naturang nuclides ay tinatawag na isomer. Ang mga nuclides na may parehong bilang ng mga proton ay tinatawag na isotopes.

At. ay itinalaga ng simbolo ng kaukulang kemikal. elemento na may index A na matatagpuan sa kaliwang tuktok - numero ng masa; minsan ang bilang ng mga proton (Z) ay ibinibigay din sa kaliwang ibaba. Halimbawa, ang radioactive I. phosphorus na may mass number na 32 at 33 ay tumutukoy: 32 P at 33 P o 32 P at 33 P, ayon sa pagkakabanggit. Kapag itinalaga ang I. nang hindi ipinapahiwatig ang simbolo ng elemento, ang mass number ay ibinibigay pagkatapos ng pagtatalaga ng elemento, halimbawa. posporus-32, posporus-33.

I. maaaring magkaroon ng parehong mass number ang iba't ibang elemento. Ang mga atom na may magkakaibang bilang ng mga proton Z at mga neutron N, ngunit may parehong bilang ng masa A, ay tinatawag na mga isobar (hal. 14 32 Si, 15 32 P, 16 32 S, 17 32 Cl-isobars).

Ang pangalang "isotope" ay iminungkahi ng mga Ingles. mga siyentipiko na si Soddy (F. Soddy). Ang pagkakaroon ng I. ay unang natuklasan noong 1906 habang pinag-aaralan ang radioactive decay ng mabibigat na natural radioactive elements; noong 1913, natagpuan din ang mga ito sa non-radioactive element na neon, at pagkatapos, gamit ang mass spectrometry, ang isotopic na komposisyon ng lahat ng elemento ng periodic system ay natukoy. Noong 1934, sina I. Joliot-Curie at F. Joliot-Curie ang unang nakakuha ng artipisyal na radioactive radiation ng nitrogen, silicon, at phosphorus, at pagkatapos, gamit ang iba't ibang nuclear reactions sa mga neutron, charged particle, at high-energy photon, radioactive radiation ng lahat ng kilalang elemento at synthesized radioactive I. 13 superheavy - mga elemento ng transuranium (na may Z≥ 93). Mayroong 280 kilalang stable, na nailalarawan sa pamamagitan ng katatagan, at higit sa 1,500 radioactive, ibig sabihin, hindi matatag, I., na sumasailalim sa radioactive transformations sa isang rate o iba pa. Ang tagal ng pagkakaroon ng radioactive I. ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang kalahating buhay (tingnan) - isang tagal ng panahon T 1/2, kung saan ang bilang ng radioactive nuclei ay nahahati.

Sa isang natural na pinaghalong I. chem. iba't ibang I. elemento ay nakapaloob sa iba't ibang dami. Porsiyento At.sa kemikal na ito. elemento ay tinatawag na kanilang kamag-anak na kasaganaan. Kaya, halimbawa, ang natural na oxygen ay naglalaman ng tatlong matatag na oxygen: 16O (99.759%), 17O (0.037%), at 18O (0.204%). Maraming chem. ang mga elemento ay mayroon lamang isang stable na I. (9 Be, 19 F, 23 Na, 31 P, 89 Y, 127 I, atbp.), at ang ilan (Tc, Pm, Lu at lahat ng elemento na may Z na higit sa 82) ay walang kahit sinong matatag I.

Ang isotopic na komposisyon ng mga natural na elemento sa ating planeta (at sa loob ng solar system) ay karaniwang pare-pareho, ngunit may mga maliit na pagbabago sa kasaganaan ng mga atomo ng mga light elements. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga pagkakaiba sa kanilang mga masa ay medyo malaki, at samakatuwid ang isotopic na komposisyon ng mga elementong ito ay nagbabago sa ilalim ng impluwensya ng iba't ibang mga natural na proseso, bilang isang resulta ng mga epekto ng isotope (i.e., mga pagkakaiba sa mga katangian ng mga kemikal na sangkap na naglalaman ng mga isotopes na ito). Kaya, ang isotopic na komposisyon ng isang bilang ng mga biologically mahalagang elemento (H, C, N, O, S) ay nauugnay, sa partikular, sa pagkakaroon ng biosphere at ang mahahalagang aktibidad ng mga organismo ng halaman at hayop.

Ang pagkakaiba sa komposisyon at istraktura ng atomic nuclei I. ng parehong kemikal. elemento (ibang bilang ng mga neutron) ang tumutukoy sa pagkakaiba sa pagitan ng kanilang nuklear at pisikal. katangian, sa partikular, ang katotohanan na ang ilan sa I. nito ay maaaring maging matatag, habang ang iba ay maaaring radioactive.

radioactive na pagbabago. Ang mga sumusunod na uri ng radioactive transformations ay kilala.

Ang pagkabulok ng alpha ay isang kusang pagbabagong-anyo ng nuclei, na sinamahan ng paglabas ng mga particle ng alpha, ibig sabihin, dalawang proton at dalawang neutron na bumubuo ng isang helium nucleus 2 4 He. Bilang resulta, ang singil Z ng orihinal na nucleus ay nabawasan ng 2, at ang kabuuang bilang ng mga nuclides o mass number ay nabawasan ng 4 na yunit, halimbawa:

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

Sa kasong ito, ang kinetic energy ng emitted alpha particle ay tinutukoy ng mga masa ng paunang at panghuling nuclei (isinasaalang-alang ang masa ng alpha particle mismo) at ang kanilang estado ng enerhiya. Kung ang panghuling nucleus ay nabuo sa isang nasasabik na estado, kung gayon ang kinetic energy ng alpha particle ay medyo bumababa, at kung ang excited na nucleus ay nabubulok, ang enerhiya ng alpha particle ay tumataas nang naaayon (sa kasong ito, ang tinatawag na long-range nabuo ang mga particle ng alpha). Ang spectrum ng enerhiya ng mga alpha particle ay discrete at nasa hanay na 4-9 MeV para sa humigit-kumulang 200 I. heavy elements at 2-4.5 MeV para sa halos 20 alpha radioactive I. rare-earth elements.

Ang beta decay ay isang kusang pagbabagong-anyo ng nuclei, kung saan ang singil Z ng orihinal na nucleus ay nagbabago ng isa, habang ang mass number A ay nananatiling pareho. Ang beta decay ay ang interconversion ng mga proton (p) at neutrons (n) na bumubuo sa nucleus, na sinamahan ng paglabas o pagsipsip ng mga electron (e -) o positron (e +), gayundin ng neutrinos (v) at antineutrinos ( v -). May tatlong uri ng beta decay:

1) electronic beta decay n -> p + e - + v - , na sinamahan ng pagtaas ng singil Z ng 1 yunit, na may pagbabago ng isa sa mga neutron ng nucleus sa isang proton, halimbawa.

2) positron beta decay p -> n + e + + v , na sinamahan ng pagbawas sa singil Z ng 1 yunit, na may pagbabago ng isa sa mga proton ng nucleus sa isang neutron, halimbawa.

3) electronic capture p + e - -> n + v na may sabay-sabay na pagbabagong-anyo ng isa sa mga proton ng nucleus sa isang neutron, tulad ng sa kaso ng pagkabulok na may paglabas ng isang positron, na sinamahan din ng pagbaba ng singil ng 1 unit, halimbawa.

Sa kasong ito, ang pagkuha ng isang electron ay nangyayari mula sa isa sa mga electron shell ng atom, kadalasan mula sa K-shell na pinakamalapit sa nucleus (K-capture).

Ang beta-minus decay ay tipikal para sa neutron-rich nuclei, kung saan ang bilang ng mga neutron ay mas malaki kaysa sa stable nuclei, at beta-plus decay at, nang naaayon, electron capture, para sa neutron-deficient nuclei, kung saan ang bilang ng mga neutron ay mas mababa kaysa sa stable nuclei, o tinatawag na beta-stable, nuclei. Ang enerhiya ng pagkabulok ay ipinamamahagi sa pagitan ng isang beta particle at isang neutrino, at samakatuwid ang beta spectrum ay hindi discrete, tulad ng sa alpha particle, ngunit tuloy-tuloy at naglalaman ng mga beta particle na may mga enerhiya mula malapit sa zero hanggang sa isang tiyak na Emax na katangian ng bawat radioactive particle. Ang mga beta-radioactive radiation ay matatagpuan sa lahat ng elemento ng periodic system.

Ang kusang fission ay ang kusang pagkabulok ng mabibigat na nuclei sa dalawang (minsan 3-4) na mga fragment, na kung saan ay ang nuclei ng mga gitnang elemento ng periodic system (ang phenomenon ay natuklasan noong 1940 ng mga siyentipiko ng Sobyet na sina G. N. Flerov at K. A. Petrzhak).

Gamma radiation - photon radiation na may discrete energy spectrum, nangyayari sa panahon ng nuclear transformations, mga pagbabago sa energy state ng atomic nuclei, o sa panahon ng particle annihilation. Ang paglabas ng gamma quanta ay kasama ng radioactive transformation kapag ang isang bagong nucleus ay nabuo sa isang excited na estado ng enerhiya. Ang buhay ng naturang nuclei ay tinutukoy ng nuclear physics. Ang mga katangian ng nuclei ng magulang at anak na babae, sa partikular, ay tumataas nang may pagbaba sa enerhiya ng mga paglipat ng gamma at maaaring maabot ang medyo malalaking halaga para sa mga kaso ng isang metastable na excited na estado. Ang enerhiya ng gamma radiation na ibinubuga ng iba't ibang P. ay mula sa sampu ng keV hanggang ilang MeV.

Katatagan ng nukleyar. Sa panahon ng pagkabulok ng beta, ang magkaparehong pagbabagong-anyo ng mga proton at neutron ay nagaganap hanggang sa maabot ang pinaka-energetically paborableng ratio ng p at n, na tumutugma sa matatag na estado ng nucleus. Ang lahat ng nuclides ay nahahati kaugnay ng beta decay sa beta-radioactive at beta-stable nuclei. Ang beta-stable ay tumutukoy sa alinman sa stable o alpha-radioactive nuclides kung saan ang beta decay ay energetically imposible. Lahat ng beta-resistant I. sa chem. ang mga elementong may atomic number na Z hanggang 83 ay stable (na may ilang mga exception), habang ang mabibigat na elemento ay walang stable na I., at lahat ng beta-stable na I. nito ay alpha-radioactive.

Sa panahon ng radioactive transformation, ang enerhiya ay pinakawalan, na tumutugma sa ratio ng mga masa ng paunang at panghuling nuclei, ang masa at enerhiya ng ibinubuga na radiation. Ang posibilidad ng p-pagkabulok na nagaganap nang hindi binabago ang mass number A ay depende sa ratio ng mga masa ng kaukulang isobars. Ang mga isobar na may mas malaking masa bilang resulta ng beta decay ay nagiging isobar na may mas maliit na masa; mas maliit ang isobar mass, mas malapit ito sa P-stable na estado. Ang baligtad na proseso, sa bisa ng batas ng konserbasyon ng enerhiya, ay hindi maaaring magpatuloy. Kaya, halimbawa, para sa mga isobar na nabanggit sa itaas, ang mga pagbabagong-anyo ay nagpapatuloy sa mga sumusunod na direksyon sa pagbuo ng isang matatag na isotope ng sulfur-32:

Ang nuclei ng mga nuclides na lumalaban sa beta decay ay naglalaman ng hindi bababa sa isang neutron para sa bawat proton (mga eksepsiyon ay 1 1 H at 2 3 He), at habang tumataas ang atomic number, tumataas ang ratio ng N/Z at umabot sa halagang 1.6 para sa uranium.

Sa pagtaas ng bilang N, ang nucleus ng elementong ito ay nagiging hindi matatag na may kinalaman sa electronic beta-minus decay (na may pagbabagong n->p), samakatuwid, ang neutron-enriched nuclei ay beta-active. Kaugnay nito, ang neutron-deficient nuclei ay hindi matatag sa positron beta+ decay o electron capture (na may p->n transformation), habang ang alpha decay at spontaneous fission ay sinusunod din sa heavy nuclei.

Paghihiwalay ng matatag at paggawa ng mga artipisyal na radioactive isotopes. Ang paghihiwalay ng I. ay ang pagpapayaman ng natural na pinaghalong I. ng kemikal na ito. elemento ng mga indibidwal na bumubuo ng I. at ang paghihiwalay ng purong I. mula sa halo na ito. Ang lahat ng mga paraan ng paghihiwalay ay batay sa mga epekto ng isotope, ibig sabihin, sa mga pagkakaiba sa pisikal at kemikal. katangian ng iba't ibang And at ang kemikal na naglalaman ng mga ito. mga compound (lakas ng mga bono ng kemikal, density, lagkit, kapasidad ng init, temperatura ng pagkatunaw, pagsingaw, rate ng pagsasabog, atbp.). Ang mga paraan ng paghahati ay nakabatay din sa mga pagkakaiba sa pag-uugali At. at ang mga koneksyon na naglalaman ng mga ito sa fiz.-chem. mga proseso. Ang praktikal na ginagamit ay electrolysis, centrifugation, gas at thermal diffusion, diffusion sa isang vapor stream, rectification, chemical. at isotopic exchanges, electromagnetic separation, laser separation, atbp. Kung ang isang proseso ay nagbibigay ng mababang epekto, ibig sabihin, isang maliit na separation factor I., ito ay paulit-ulit nang maraming beses hanggang sa isang sapat na antas ng pagpapayaman ay makuha. I. ang paghihiwalay ng mga magaan na elemento ay pinaka-epektibo dahil sa malaking kamag-anak na pagkakaiba sa masa ng kanilang mga isotopes. Halimbawa, ang "mabigat na tubig", ibig sabihin, ang tubig na pinayaman ng mabigat na I. hydrogen - deuterium, ang masa nito ay dalawang beses na mas malaki, ay nakuha sa isang pang-industriyang sukat sa mga halaman ng electrolysis; Ang pagkuha ng deuterium sa pamamagitan ng mababang-temperatura na distillation ay mahusay din. Ang paghihiwalay ng I. uranium (upang makakuha ng nuclear fuel - 235 U) ay isinasagawa sa mga planta ng pagsasabog ng gas. Ang isang malawak na hanay ng enriched stable I. ay nakuha sa electromagnetic separation plants. Sa ilang mga kaso, ang paghihiwalay at pagpapayaman ng isang pinaghalong radioactive radiation ay ginagamit, halimbawa, upang makakuha ng radioactive radiation ng iron-55 na may mataas na tiyak na aktibidad at radionuclide purity.

Nakukuha ang mga artipisyal na radioactive radiation bilang resulta ng mga reaksyong nuklear—ang pakikipag-ugnayan ng mga nuclides sa isa't isa at sa mga nukleyar na particle o photon, na nagreresulta sa pagbuo ng iba pang mga nuclides at particle. Ang isang reaksyong nuklear ay karaniwang tinutukoy bilang mga sumusunod: una, ang simbolo ng paunang isotope ay ipinahiwatig, at pagkatapos ay ang simbolo ng isotope na nabuo bilang isang resulta ng reaksyong nuklear na ito. Sa mga panaklong sa pagitan ng mga ito, ang kumikilos na particle o radiation quantum ay unang ipinahiwatig, na sinusundan ng emitted particle o radiation quantum (tingnan ang Talahanayan, hanay 2).

Ang posibilidad ng mga reaksyong nuklear na nagaganap ay quantitatively characterized sa pamamagitan ng tinatawag na epektibong cross section (o cross section) ng reaksyon, denoted sa pamamagitan ng Greek titik o at ipinahayag sa barns (10 -24 cm 2). Upang makakuha ng mga artipisyal na radioactive nuclides, ginagamit ang mga nuclear reactor (tingnan ang. Nuclear reactors) at charged particle accelerators (tingnan). Maraming radionuclides na ginagamit sa biology at medisina ay nakukuha sa isang nuclear reactor sa pamamagitan ng nuclear reactions ng radiative capture, ibig sabihin, pagkuha ng nucleus ng isang neutron na may emission ng gamma quantum (n, gamma), na nagreresulta sa pagbuo ng isotope ng parehong elemento na may mass number ng unit na mas malaki kaysa sa orihinal, halimbawa. 23 Na (n, γ) 24 Na, 31 P(n, γ) 32 P; ayon sa reaksyon (n, γ) na sinusundan ng pagkabulok ng nagresultang radionuclide at pagbuo ng isang "anak", halimbawa. 130 Te (n, γ) 131 Te -> 131 I; para sa mga reaksyon na may paglabas ng mga sisingilin na particle (n, p), (n, 2n), (n, α); hal. 14 N (n, p) 14 C; sa pamamagitan ng pangalawang reaksyon na may mga triton (t, p) at (t, n), halimbawa. 7 Li (n, α) 3 H at pagkatapos ay 16O (t, n) 18 F; ayon sa fission reaction U (n, f), halimbawa. 90 Sr, 133 Xe, atbp. (tingnan ang Nuclear reactions).

Ang ilang mga radionuclides ay alinman ay hindi maaaring makuha sa isang nuclear reactor, o ang kanilang produksyon ay hindi makatwiran para sa mga layuning medikal. Ayon sa reaksyon (n, γ), sa karamihan ng mga kaso imposibleng makakuha ng isotopes nang walang carrier; ang ilang mga reaksyon ay may napakaliit na cross section a, at ang mga irradiated na target ay may mababang kamag-anak na nilalaman ng paunang isotope sa natural na pinaghalong, na humahantong sa mababang mga resulta ng reaksyon at hindi sapat na tiyak na aktibidad ng mga paghahanda. Samakatuwid, maraming mahahalagang radionuclides ang ginagamit sa klinikal radiodiagnostics, ay nakuha na may sapat na partikular na aktibidad gamit ang isotopically enriched target. Halimbawa, para makakuha ng calcium-47, ang target na pinayaman sa calcium-46 mula 0.003 hanggang 10-20% ay ini-irradiated; para makakuha ng iron-59, ang target na may iron-58 na pinayaman mula 0.31 hanggang 80% ay ini-irradiated para makakuha ng mercury- 197 - target na may mercury-196 na pinayaman mula 0.15 hanggang 40%, atbp.

Sa reactor arr. tumanggap ng mga radionuclides na may labis na mga neutron, na nabubulok sa beta-mirus_radiation. Ang mga radionuclides na kulang sa neutron, na nabuo sa mga reaksyong nuklear sa mga sisingilin na particle (p, d, alpha) at mga photon at pagkabulok na may paglabas ng mga positron o sa pamamagitan ng pagkuha ng mga electron, sa karamihan ng mga kaso ay nakuha sa mga cyclotron, linear accelerators ng mga proton at electron ( sa huling kaso, ang bremsstrahlung ay ginagamit) sa mga enerhiya ng pinabilis na mga particle ng pagkakasunud-sunod ng sampu at daan-daang MeV. Kaya kumuha ng honey. radionuclides sa pamamagitan ng mga reaksyon: 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, atbp. Ang isang mahalagang bentahe ng pamamaraang ito ng pagkuha ng radionuclides ay ang pagkakaroon nila, bilang panuntunan, ng ibang kemikal. kalikasan kaysa sa materyal ng irradiated target ay maaaring ihiwalay mula sa huli nang walang carrier. Nagbibigay-daan ito sa iyo na makatanggap ng mga kinakailangang radiofarm. mga gamot na may mataas na partikular na aktibidad at kadalisayan ng radionuclide.

Upang makakuha ng maraming panandaliang radionuclides nang direkta sa mga klinikal na institusyon, ang tinatawag na. isotope generators na naglalaman ng isang mahabang buhay na parent radionuclide, sa panahon ng pagkabulok kung saan ang nais na panandaliang anak na radionuclide ay nabuo, halimbawa. 99m Tc, 87m Sr, 113m In, 132 I. Ang huli ay maaaring paulit-ulit na makuha mula sa generator sa panahon ng buhay ng parent nuclide (tingnan ang Radioactive Isotope Generators).

Application ng isotopes sa biology at medisina. Ang mga radioactive at stable na radiation ay malawakang ginagamit sa siyentipikong pananaliksik. Bilang isang label, ginagamit ang mga ito para sa paghahanda ng mga tagapagpahiwatig ng isotope (tingnan ang Mga may label na compound) - mga sangkap at compound na may isotopic na komposisyon na naiiba sa natural. Ang paraan ng mga tagapagpahiwatig ng isotope ay ginagamit upang pag-aralan ang pamamahagi, mga paraan at likas na katangian ng paggalaw ng mga may label na sangkap sa iba't ibang media at mga sistema, isagawa ang kanilang pagsusuri sa dami, pag-aralan ang istraktura ng kemikal. mga compound at biologically active substances, ang mga mekanismo ng iba't ibang dynamic na proseso, kabilang ang kanilang metabolismo sa katawan ng mga halaman, hayop at tao (tingnan ang Radioisotope study). Sa pamamagitan ng paraan ng isotope indicator, nagsasagawa ng mga pananaliksik sa biochemistry (pag-aaral ng metabolismo, istraktura at mekanismo ng biosynthesis ng mga protina, nucleinic to-t, taba at carbohydrates sa isang live na organismo, biochemical rate ng daloy, mga reaksyon, atbp. ); sa pisyolohiya (migration ng mga ions at iba't ibang mga sangkap, mga proseso ng pagsipsip mula sa gastrointestinal tract ng mga taba at carbohydrates, paglabas, sirkulasyon, pag-uugali at papel ng mga microelement, atbp.); sa pharmacology at toxicology (pag-aaral ng pag-uugali ng mga gamot at nakakalason na sangkap, ang kanilang pagsipsip, mga paraan at bilis ng akumulasyon, pamamahagi, paglabas, mekanismo ng pagkilos, atbp.); sa microbiology, immunology, virology (ang pag-aaral ng biochemistry ng mga microorganism, ang mga mekanismo ng enzymatic at immunochemical reactions, ang pakikipag-ugnayan ng mga virus at cell, ang mga mekanismo ng pagkilos ng antibiotics, atbp.); sa kalinisan at ekolohiya (ang pag-aaral ng kontaminasyon sa mga nakakapinsalang sangkap at decontamination ng mga industriya at kapaligiran, ang ekolohikal na kadena ng iba't ibang mga sangkap, ang kanilang paglipat, atbp.). At. mag-apply din sa ibang medico-biol. pananaliksik (upang pag-aralan ang pathogenesis ng iba't ibang sakit, ang pag-aaral ng mga maagang pagbabago sa metabolismo, atbp.).

Sa pulot. Sa pagsasagawa, ang radionuclides ay ginagamit upang masuri at gamutin ang iba't ibang mga sakit, pati na rin para sa radiation sterilization ng pulot. materyales, produkto at gamot. Gumagamit ang mga klinika ng higit sa 130 radiodiagnostic at 20 radiotherapeutic na pamamaraan gamit ang mga bukas na radiopharmaceutical. paghahanda (RFP) at selyadong isotope na pinagmumulan ng radiation. Para sa layuning ito, ang St. 60 radionuclides, tinatayang. 30 sa kanila ang pinakalaganap (talahanayan). Ginagawang posible ng mga paghahanda sa radiodiagnostic na makakuha ng impormasyon tungkol sa mga pag-andar at anatomikal na estado ng mga organo at sistema ng katawan ng tao. Sa gitna ng radioisotope diagnostics (tingnan) ang posibilidad na sundin ang biol, ang pag-uugali ng kemikal na minarkahan ng radionuclides ay nakasalalay. mga sangkap at compound sa isang buhay na organismo nang hindi nilalabag ang integridad at pagbabago ng mga function nito. Ang pagpapakilala ng nais na radioisotope ng kaukulang elemento sa istraktura ng kemikal. Ang paggamit ng isang compound, halos hindi binabago ang mga katangian nito, ay ginagawang posible na subaybayan ang pag-uugali nito sa isang buhay na organismo sa pamamagitan ng panlabas na pagtuklas ng radiation radiation, na isa sa mga napakahalagang bentahe ng pamamaraan ng radioisotope diagnostics.

Ginagawang posible ng mga dinamikong tagapagpahiwatig ng pag-uugali ng may label na tambalan na suriin ang pag-andar, ang estado ng organ o sistemang pinag-aaralan. Kaya, ayon sa antas ng pagbabanto ng radiopharmaceutical na may 24 Na, 42 K, 51 Cr, 52 Fe, 131 I, atbp. sa likidong media, ang dami ng nagpapalipat-lipat na dugo, erythrocytes, ang pagpapalitan ng albumin, bakal, pagpapalitan ng tubig natutukoy ang mga electrolyte, atbp. at ang paglabas ng mga radiopharmaceutical sa mga organo, sistema ng katawan o sa sugat, posibleng masuri ang estado ng sentral at peripheral hemodynamics, matukoy ang pag-andar ng atay, bato, baga, pag-aralan ang metabolismo ng yodo, atbp. Ginagawang posible ng mga radiopharmaceutical na may radioisotopes ng yodo at technetium na pag-aralan ang lahat ng mga function ng thyroid gland. Sa tulong ng 99m Tc, 113m In, 123 I, 131 I, 133 Xe, maaari kang magsagawa ng komprehensibong pag-aaral ng mga baga - upang pag-aralan ang pamamahagi ng daloy ng dugo, ang estado ng bentilasyon ng mga baga at bronchi. Ang mga radiopharmaceutical na may 43 K, 86 Rb, 99m Tc, 67 Ga, 131 I, 113m In, 197 Hg, atbp. ay ginagawang posible upang matukoy ang daloy ng dugo at suplay ng dugo sa utak, puso, atay, bato at iba pang mga organo. Ang mga radioactive colloidal solution at ilang iodine-organic na paghahanda ay ginagawang posible upang masuri ang estado ng polygonal cells at hepatocytes (Kupffer cells) at ang antitoxic function ng atay. Sa tulong ng pag-scan ng radioisotope, isang anatomical at topographic na pag-aaral at pagpapasiya ng presensya, laki, hugis at posisyon ng volumetric lesyon ng atay, bato, bone marrow, thyroid, parathyroid at salivary glands, baga, lymph nodes, ay isinasagawa. ; radionuclides 18 F, 67 Ga, 85 Sr, 87M Sr, 99M Tc ginagawang posible na mag-imbestiga ng mga sakit ng skeleton, atbp.

Sa USSR, ang mga pamantayan sa kaligtasan ng radiation ay binuo at ipinatupad para sa mga pasyente na gumagamit ng mga radioactive substance para sa mga layunin ng diagnostic, na mahigpit na kinokontrol ang mga pamamaraang ito sa mga tuntunin ng pinahihintulutang antas ng pagkakalantad. Dahil dito, pati na rin ang makatwirang pagpili ng mga pamamaraan at kagamitan para sa iba't ibang uri ng eksaminasyon at ang paggamit sa radiopharmaceuticals, kung maaari, ng mga panandaliang radionuclides na may kanais-nais na mga katangian ng radiation sa mga tuntunin ng kahusayan ng kanilang pagpaparehistro na may kaunting radiation exposure , ang radiation exposure sa katawan ng pasyente sa panahon ng radioisotope diagnostic procedures ay mas mababa kaysa sa mga dosis. natanggap sa rentgenol, inspeksyon, at sa karamihan ng mga kaso ay hindi lalampas sa daan-daang at ikasampu ng isang natutuwa.

Noong dekada 70. ika-20 siglo Ang mga paghahanda ng radioisotope ay naging mas malawak na ginagamit para sa mga pag-aaral sa vitro, pangunahin para sa immunochem. pagsusuri. Radioimmunochem. Ang mga pamamaraan ay batay sa lubos na tiyak na immunochemical. reaksyon antigen - isang antibody, bilang isang resulta ng isang cut ang matatag complex mula sa isang antibody at isang antigen ay nabuo. Matapos paghiwalayin ang nagresultang complex mula sa hindi na-react na mga antibodies o antigens, ang isang quantitative determination ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagsukat ng kanilang radioactivity. Ang paggamit ng mga antigen o antibodies na may label na radioisotopes, hal. 125 I, pinapataas ang sensitivity ng immunochem. sumusubok ng sampu at daan-daang beses. Gamit ang mga pagsusuring ito, posibleng matukoy ang nilalaman ng mga hormone, antibodies, antigens, enzymes, enzymes, bitamina at iba pang biologically active substance sa katawan sa mga konsentrasyon hanggang 0.1 mg/ml. Kaya posible na tukuyin hindi lamang ang iba't ibang patol, mga estado, kundi pati na rin ang napakaliit na mga pagbabago na sumasalamin sa mga unang yugto ng isang sakit. Halimbawa, ang mga pamamaraan na ito ay matagumpay na ginagamit para sa maagang in vitro diagnosis ng diabetes mellitus, nakakahawang hepatitis, mga karamdaman sa metabolismo ng karbohidrat, ilang mga allergic at isang bilang ng iba pang mga sakit. Ang ganitong mga pagsusuri sa radioisotope ay hindi lamang mas sensitibo, mas simple, ngunit nagbibigay-daan din para sa mass research at ganap na ligtas para sa mga pasyente (tingnan ang Radioisotope Diagnostics).

Na may humiga. ang layunin ng mga radiopharmaceutical at radionuclide na pinagmumulan ng radiation ay inilalapat ng Ch. arr. sa oncology, pati na rin sa paggamot ng mga nagpapaalab na sakit, eksema, atbp. (tingnan ang Radiation therapy). Para sa mga layuning ito, ang parehong mga bukas na radiopharmaceutical na iniksyon sa katawan, sa mga tisyu, serous cavity, joint cavities, intravenously, intraarterially at sa lymphatic system, pati na rin ang mga closed source ng radiation para sa panlabas, intracavitary at interstitial therapy ay ginagamit. Sa tulong ng naaangkop na radiopharmaceuticals, ang Ch. arr. colloids at suspensions na naglalaman ng 32 P, 90 Y, 131 I, 198 Au at iba pang radionuclides ay ginagamot ang mga sakit ng hematopoietic system at iba't ibang mga tumor, na kumikilos nang lokal sa patol, focus. Para sa contact irradiation (dermatol, at ophthalmic beta applicators), 32 P, 90 Sr, 90 Y, 147 Pm, 204 Tl ang ginagamit, sa mga remote na gamma therapeutic device - pinagmumulan ng 60 Co o 137 Cs ng mataas na aktibidad (daan-daan at libu-libong curies). Para sa interstitial at intracavitary irradiation, ginagamit ang mga karayom, butil, wire at iba pang espesyal na uri ng mga selyadong pinagmumulan na may 60 Co, 137 Cs, 182 Ta, 192 Ir, 198 Au (tingnan ang mga Radioactive na gamot).

Ginagamit din ang mga radioactive nuclides upang isterilisado ang mga materyales, mga produktong medikal. mga reseta at gamot. Ang praktikal na aplikasyon ng radiation sterilization ay naging posible mula noong 50s, nang lumitaw ang makapangyarihang mga mapagkukunan ng ionizing radiation. Kung ihahambing sa mga tradisyonal na pamamaraan ng isterilisasyon (tingnan), ang paraan ng radiation ay may ilang mga pakinabang. Dahil sa karaniwang sterilizing dose ng radiation (2-3 Mrad) walang makabuluhang pagtaas sa temperatura ng irradiated object, nagiging posible ang radiation sterilization ng mga thermolabile na bagay, kabilang ang biol, paghahanda at mga produkto mula sa ilang uri ng plastik. Ang epekto ng radiation sa irradiated sample ay nangyayari nang sabay-sabay sa buong dami nito, at ang isterilisasyon ay isinasagawa nang may mataas na antas ng pagiging maaasahan. Kasabay nito, ang mga tagapagpahiwatig ng kulay ng natanggap na dosis ay ginagamit para sa kontrol, na inilagay sa ibabaw ng pakete ng isterilisadong bagay. honey. ang mga produkto at paraan ay isterilisado sa dulo ng technol. cycle na sa tapos na anyo at sa hermetic packaging, kabilang ang mga gawa sa polymeric na materyales, na nag-aalis ng pangangailangan na lumikha ng mahigpit na aseptiko na mga kondisyon ng produksyon at ginagarantiyahan ang sterility pagkatapos ng paglabas ng mga produkto ng negosyo. Ang isterilisasyon ng radyasyon ay lalong epektibo para sa pulot. mga disposable na produkto (mga hiringgilya, karayom, catheter, guwantes, tahi at dressing, koleksyon ng dugo at mga sistema ng pagsasalin ng dugo, biological na mga produkto, mga instrumentong pang-opera, atbp.), mga gamot na hindi iniiniksyon, mga tablet at ointment. Sa panahon ng radiation sterilization ng mga panggamot na solusyon, dapat isaalang-alang ng isa ang posibilidad ng kanilang radiation decomposition, na humahantong sa isang pagbabago sa komposisyon at mga katangian (tingnan ang Sterilization, malamig).

Toxicology ng radioactive isotopes - isang sangay ng toxicology na pinag-aaralan ang epekto ng incorporated radioactive substance sa mga buhay na organismo. Ang mga pangunahing gawain nito ay: pagtatatag ng mga tinatanggap na antas ng pagpapanatili at pagtanggap ng radionuclides sa katawan ng tao na may hangin, tubig at mga pagkain, at antas din ng kaligtasan ng RV na pumasok sa isang organismo sa isang wedge, radiodiagnostic na pananaliksik; paglilinaw ng mga detalye ng pinsala sa pamamagitan ng radionuclides depende sa likas na katangian ng kanilang pamamahagi, enerhiya at uri ng radiation, kalahating buhay, dosis, ruta at ritmo ng paggamit at ang paghahanap ng epektibong paraan para maiwasan ang pinsala.

Ang impluwensya ng radionuclides sa katawan ng tao, na malawakang ginagamit sa industriya, siyentipiko at pulot, ay pinag-aralan nang malalim. pananaliksik, gayundin ang resulta ng fission ng nuclear fuel.

Ang toxicology ng radioactive isotopes ay organikong konektado sa radiobiology (tingnan), radiation hygiene (tingnan) at medikal na radiology (tingnan).

Ang mga radioactive substance ay maaaring makapasok sa katawan ng tao sa pamamagitan ng respiratory ways, went. - kish. tract, balat, ibabaw ng sugat, at may mga iniksyon - sa pamamagitan ng mga daluyan ng dugo, tissue ng kalamnan, mga articular surface. Ang likas na katangian ng pamamahagi ng radionuclides sa katawan ay nakasalalay sa pangunahing kemikal. mga katangian ng elemento, ang anyo ng ibinibigay na tambalan, ang ruta ng pagpasok at fiziol, ang estado ng organismo.

Ang mga makabuluhang pagkakaiba ay natagpuan sa pamamahagi at mga ruta ng paglabas ng mga indibidwal na radionuclides. Ang mga natutunaw na compound Ca, Sr, Ba, Ra, Y, Zr ay piling naipon sa tissue ng buto; La, Ce, Pr, Pu, Am, Cm, Cf, Np - sa tissue ng atay at buto; K, Cs, Rb - sa tissue ng kalamnan; Ang Nb, Ru, Te, Po ay ibinahagi nang pantay-pantay, bagama't may posibilidad silang maipon sa reticuloendothelial tissue ng spleen, bone marrow, adrenal glands at lymph nodes; I at At - sa thyroid gland.

Ang pamamahagi sa katawan ng mga elemento na kabilang sa isang tiyak na grupo ng periodic system ng Mendeleev ay magkapareho. Ang mga elemento ng unang pangunahing pangkat (Li, Na, K, Rb, Cs) ay ganap na hinihigop mula sa bituka, medyo pantay na ipinamamahagi sa buong mga organo at pinalabas pangunahin sa ihi. Ang mga elemento ng pangalawang pangunahing pangkat (Ca, Sr, Ba, Ra) ay mahusay na hinihigop mula sa mga bituka, piling idineposito sa balangkas, at pinalabas sa medyo malaking dami na may mga dumi. Ang mga elemento ng ikatlong pangunahing at ikaapat na pangkat ng panig, kabilang ang mga light lanthanides, actinides at mga elemento ng transuranium, ay halos hindi hinihigop mula sa bituka, bilang isang panuntunan, sila ay piling idineposito sa atay at, sa isang mas mababang lawak, sa balangkas, at ay excreted pangunahin sa feces. Ang mga elemento ng ikalimang at ikaanim na pangunahing grupo ng periodic system, maliban sa Po, ay medyo mahusay na hinihigop mula sa mga bituka at pinalabas halos eksklusibo sa ihi sa unang araw, dahil kung saan sila ay matatagpuan sa mga organo sa medyo maliit na dami. .

Ang deposition ng radionuclides sa tissue ng baga sa panahon ng paglanghap ay depende sa laki ng mga nilalanghap na particle at sa kanilang solubility. Ang mas malaki ang aerosol, mas malaki ang kanilang proporsyon ay nananatili sa nasopharynx at ang mas maliit ay tumagos sa mga baga. Ang mga magaan, mahinang natutunaw na mga compound ay dahan-dahang umalis. Ang mataas na konsentrasyon ng naturang radionuclides ay madalas na matatagpuan sa limf, mga node ng mga ugat ng baga. Napakabilis na hinihigop sa mga baga tritium oxide, natutunaw na mga compound ng alkaline at alkaline na mga elemento ng lupa. Ang Pu, Am, Ce, Cm at iba pang mabibigat na metal ay dahan-dahang hinihigop sa baga.

Ang mga pamantayan sa kaligtasan ng radiation (RSRs) ay kinokontrol ang paggamit at nilalaman ng radionuclides sa katawan ng mga tao na ang trabaho ay nauugnay sa mga panganib sa trabaho, at mga indibidwal mula sa populasyon, pati na rin ang populasyon sa kabuuan, ang pinahihintulutang mga konsentrasyon ng radionuclides sa hangin sa atmospera. at tubig, mga produktong pagkain. Ang mga pamantayang ito ay batay sa mga halaga ng maximum na pinapayagang dosis (MPD) ng pagkakalantad na itinatag para sa apat na grupo ng mga kritikal na organo at tisyu (tingnan ang Kritikal na Organ, Pinakamataas na Pinahihintulutang Dosis).

Para sa mga taong nagtatrabaho sa mga kondisyon ng mga panganib sa trabaho, ang tinatanggap na halaga ng SDA para sa pag-iilaw ng buong katawan, gonads at red bone marrow ay 5 rem / taon, kalamnan at adipose tissue, atay, bato, pali, zhel.-kish. tract, baga, eye lens - 15 rem / year, bone tissue, thyroid gland at balat - 30 rem / year, kamay, forearms, ankles at paa - 75 rem / year.

Ang mga pamantayan para sa mga indibidwal mula sa populasyon ay inirerekomenda ng 10 beses na mas mababa kaysa sa mga taong nagtatrabaho sa mga kondisyon ng mga panganib sa trabaho. Ang pag-iilaw ng buong populasyon ay kinokontrol ng isang genetically makabuluhang dosis, na hindi dapat lumampas sa 5 rem sa 30 taon. Ang dosis na ito ay hindi kasama ang mga posibleng dosis ng radiation dahil sa pulot. mga pamamaraan at natural na background radiation.

Ang halaga ng taunang maximum na pinahihintulutang paggamit ng mga natutunaw at hindi matutunaw na compound (µCi/taon) sa pamamagitan ng respiratory organs para sa mga tauhan, ang limitasyon ng taunang paggamit ng radionuclides sa pamamagitan ng respiratory at digestive organs para sa mga indibidwal mula sa populasyon, ang average na taunang pinapayagang konsentrasyon (MAC) ng radionuclides sa hangin at tubig sa atmospera (curie / k) para sa mga indibidwal mula sa populasyon, pati na rin ang nilalaman ng radionuclides sa isang kritikal na organ na naaayon sa maximum na pinapayagang antas ng paggamit (mCi) para sa mga tauhan, ay ibinibigay sa mga regulasyon.

Kapag kinakalkula ang pinahihintulutang antas ng paggamit ng radionuclide sa katawan, ang madalas na nagaganap na hindi pantay na katangian ng pamamahagi ng radionuclides sa mga indibidwal na organo at tisyu ay isinasaalang-alang din. Ang hindi pantay na pamamahagi ng mga radionuclides, na humahantong sa paglikha ng mataas na lokal na dosis, ay pinagbabatayan ng mataas na toxicity ng mga alpha emitters, na higit na pinadali ng kawalan ng mga proseso ng pagbawi at ang halos kumpletong kabuuan ng pinsala na dulot ng ganitong uri ng radiation.

Mga pagtatalaga: β- - beta radiation; β+ - positron radiation; n - neutron; p - proton; d - deuteron; t - triton; α - alpha particle; E.Z. - pagkabulok sa pamamagitan ng pagkuha ng elektron; γ - gamma radiation (bilang panuntunan, tanging ang mga pangunahing linya ng γ spectrum ang ibinibigay); I. P. - isomeric transition; U (n, f) - reaksyon ng fission ng uranium. Ang tinukoy na isotope ay nakahiwalay sa pinaghalong mga produkto ng fission; 90 Sr-> 90 Y - pagkuha ng anak na isotope (90 Y) bilang resulta ng pagkabulok ng parent isotope (90 Sr), kabilang ang paggamit ng isotope generator.

Bibliograpiya: Ivanov I. I. et al. Radioactive isotopes sa medisina at biology, M., 1955; Kamen M. Radioactive tracers sa biology, trans. mula sa English, M., 1948, bibliography; Levin V. I. Pagkuha ng radioactive isotopes, M., 1972; Mga pamantayan sa kaligtasan ng radiation (NRB-69), M., 1972; Pagkuha sa reactor at ang paggamit ng mga panandaliang isotopes, trans. mula sa., ed. V. V. Bochkareva at B. V. Kurchatov. Moscow, 1965. Isotope Production, ed. V. V. Bochkareva. Moscow, 1973. Selinov I. P. Atomic nuclei at nuclear transformations, t. 1, M.-L., 1951, bibliogr.; Tumanyan M. A. at Kaushansky D. A. Radiation sterilization, M., 1974, bibliogr.; Fateeva M. N. Mga sanaysay sa radioisotope diagnostics, M., 1960, bibliogr.; Heveshi G. Radioactive tracers, trans. mula sa English, M., 1950, bibliography; Mga dinamikong pag-aaral na may radioisotopes sa medisina 1974, Proc, symp., v. 1-2, Vienna, IAEA, 1975; L e d e g e g Ch. M., Hollander J. M. a. P e g 1 m at n I. Mga talahanayan ng isotopes, N. Y., 1967; Silver S. Radioactive isotopes sa klinikal na gamot, New Engl. J. Med., v. 272, p. 569, 1965, bibliogr.

V. V. Bochkarev; Yu. I. Moskalev (toks.), Tagabuo ng talahanayan. V.V. Bochkarev.

Ulitin ang mga pangunahing probisyon ng paksang "Mga pangunahing konsepto ng kimika" at lutasin ang mga iminungkahing gawain. Gamitin ang ##6-17.

Pangunahing puntos

1. sangkap(simple at kumplikado) ay anumang kumbinasyon ng mga atomo at molekula na nasa isang tiyak na estado ng pagsasama-sama.

Ang pagbabagong-anyo ng mga sangkap, na sinamahan ng pagbabago sa kanilang komposisyon at (o) istraktura, ay tinatawag mga reaksiyong kemikal .

2. Mga istrukturang yunit mga sangkap:

· Atom- ang pinakamaliit na electrically neutral na particle ng isang kemikal na elemento at isang simpleng substance, na mayroong lahat ng mga kemikal na katangian nito at higit na hindi nahahati sa pisikal at kemikal.

· Molecule- ang pinakamaliit na electrically neutral na particle ng isang substance na may lahat ng mga kemikal na katangian nito, hindi mahahati sa pisikal, ngunit nahahati sa kemikal.

3. Elemento ng kemikal Isang uri ng atom na may tiyak na nuclear charge.

4. Tambalan atom :

Particle	Paano matukoy?	singilin		Timbang
		Cl	mga karaniwang yunit		a.u.m.
Elektron	Ordinal Numero (N)	1.6 ∙ 10 -19		9.10 ∙ 10 -28	0.00055
Proton	Ordinal numero (N)	1.6 ∙ 10 -19		1.67 ∙ 10 -24	1.00728
Neutron	Ar-N			1.67 ∙ 10 -24	1.00866

5. Tambalan atomic nucleus :

Ang nucleus ay binubuo ng elementarya na mga particle ( mga nucleon) –

mga proton(1 1 p ) at mga neutron(10n).

· Dahil Halos lahat ng masa ng isang atom ay puro sa nucleus m p ≈ m n≈ 1 amu, pagkatapos bilugan na halagaIsang rng isang kemikal na elemento ay katumbas ng kabuuang bilang ng mga nucleon sa nucleus.

7. isotopes- isang iba't ibang mga atom ng parehong elemento ng kemikal, na naiiba sa bawat isa lamang sa kanilang masa.

· Pagtatalaga ng isotopes: sa kaliwa ng simbolo ng elemento ay nagpapahiwatig ng mass number (itaas) at ang serial number ng elemento (ibaba)

Bakit may iba't ibang masa ang isotopes?

Gawain: Tukuyin ang atomic composition ng chlorine isotopes: 35 17Clat 37 17Cl?

Ang mga isotopes ay may iba't ibang masa dahil sa iba't ibang bilang ng mga neutron sa kanilang nuclei.

8. Sa kalikasan, umiiral ang mga kemikal na elemento bilang mga pinaghalong isotopes.

Ang isotopic na komposisyon ng parehong elemento ng kemikal ay ipinahayag sa mga tuntunin ng mga atomic fraction(ω sa.), na nagpapahiwatig kung anong bahagi ang bilang ng mga atom ng isang ibinigay na isotope mula sa kabuuang bilang ng mga atom ng lahat ng isotopes ng isang partikular na elemento, na kinuha bilang isa o 100%.

Halimbawa:

ω sa (35 17 Cl) = 0.754

ω sa (37 17 Cl) = 0.246

9. Ang periodic table ay nagpapakita ng mga average na halaga ng mga kamag-anak na atomic na masa ng mga elemento ng kemikal, na isinasaalang-alang ang kanilang isotopic na komposisyon. Samakatuwid A r na ipinahiwatig sa talahanayan ay fractional.

Isang rikasal= ω sa.(1) ∙ Ar (1) + … + ω sa.(n ) ∙ Ar ( n )

Halimbawa:

Isang rikasal(Cl) \u003d 0.754 ∙ 35 + 0.246 ∙ 37 \u003d 35.453

10. Gawain upang malutas:

No. 1. Tukuyin ang relatibong atomic mass ng boron kung alam na ang mole fraction ng 10 B isotope ay 19.6%, at ang 11 B isotope ay 80.4%.

11. Ang masa ng mga atomo at molekula ay napakaliit. Sa kasalukuyan, isang pinag-isang sistema ng pagsukat ang pinagtibay sa pisika at kimika.

1 amu =m(a.m.u.) = 1/12 m(12C) = 1.66057 ∙ 10 -27 kg \u003d 1.66057 ∙ 10 -24 g.

Ganap na masa ng ilang mga atomo:

m( C) \u003d 1.99268 ∙ 10 -23 g

m( H) \u003d 1.67375 ∙ 10 -24 g

m( O) \u003d 2.656812 ∙ 10 -23 g

Isang r- nagpapakita kung gaano karaming beses ang isang ibinigay na atom ay mas mabigat kaysa sa 1/12 ng isang 12 C atom. Ginoo∙ 1.66 ∙ 10 -27 kg

13. Ang bilang ng mga atomo at molekula sa mga ordinaryong sample ng mga sangkap ay napakalaki, samakatuwid, kapag nailalarawan ang dami ng isang sangkap, ginagamit ang isang yunit ng pagsukat -nunal .

· nunal (ν)- isang yunit ng dami ng isang substance na naglalaman ng kasing dami ng mga particle (molecules, atoms, ions, electron) na kasing dami ng atoms sa 12 g ng isotope 12 C

Mass ng 1 atom 12 C ay 12 amu, kaya ang bilang ng mga atomo sa 12 g ng isotope 12 C katumbas ng:

N A= 12 g / 12 ∙ 1.66057 ∙ 10 -24 g = 6.0221 ∙ 10 23

· Pisikal na bilang N A tinawag pare-pareho ang Avogadro (Avogadro's number) at may sukat [ N A ] = mol -1 .

14. Mga pangunahing formula:

M = Ginoo = ρ ∙ Vm(ρ – density; V m – volume sa n.c.)

Mga gawain para sa malayang solusyon

No. 1. Kalkulahin ang bilang ng mga nitrogen atoms sa 100 g ng ammonium carbonate na naglalaman ng 10% non-nitrogen impurities.

No. 2. Sa ilalim ng normal na kondisyon, 12 litro ng halo ng gas na binubuo ng ammonia at carbon dioxide ay may masa na 18 g. Ilang litro ng bawat isa sa mga gas ang nilalaman ng halo?

Numero 3. Sa ilalim ng pagkilos ng labis na hydrochloric acid sa 8.24 g ng isang halo ng manganese oxide (IV) na may hindi kilalang oxide MO 2 na hindi tumutugon sa hydrochloric acid, 1.344 l ng gas sa n.o. Sa isa pang eksperimento, natagpuan na ang molar ratio ng manganese oxide (IV) sa hindi kilalang oksido ay 3:1. Itakda ang formula para sa hindi kilalang oksido at kalkulahin ang mass fraction nito sa pinaghalong.

Ito ay itinatag na ang bawat elemento ng kemikal na matatagpuan sa kalikasan ay pinaghalong isotopes (kaya mayroon silang fractional atomic mass). Upang maunawaan kung paano naiiba ang mga isotopes sa isa't isa, kinakailangang isaalang-alang nang detalyado ang istraktura ng atom. Ang isang atom ay bumubuo ng isang nucleus at isang ulap ng elektron. Ang masa ng isang atom ay naiimpluwensyahan ng mga electron na gumagalaw sa napakabilis na bilis sa mga orbit sa electron cloud, ang mga neutron at proton na bumubuo sa nucleus.

Ano ang isotopes

isotopes Isang uri ng atom ng isang kemikal na elemento. Palaging may pantay na bilang ng mga electron at proton sa anumang atom. Dahil mayroon silang magkasalungat na mga singil (negatibo ang mga electron, at positibo ang mga proton), ang atom ay palaging neutral (ang elementarya na particle na ito ay walang singil, ito ay katumbas ng zero). Kapag ang isang elektron ay nawala o nakuha, ang atom ay nawawala ang neutralidad nito, nagiging negatibo o positibong ion.
Ang mga neutron ay walang singil, ngunit ang kanilang numero sa atomic nucleus ng parehong elemento ay maaaring magkaiba. Hindi ito nakakaapekto sa neutralidad ng atom, ngunit nakakaapekto ito sa masa at mga katangian nito. Halimbawa, ang bawat isotope ng isang hydrogen atom ay may isang electron at isang proton bawat isa. At ang bilang ng mga neutron ay iba. Ang protium ay may 1 neutron lamang, ang deuterium ay may 2 neutron, at ang tritium ay may 3 neutron. Ang tatlong isotopes na ito ay kapansin-pansing naiiba sa bawat isa sa mga katangian.

Paghahambing ng isotopes

Paano naiiba ang mga isotopes? Mayroon silang ibang bilang ng mga neutron, iba't ibang masa at iba't ibang katangian. Ang mga isotopes ay may magkaparehong istraktura ng mga shell ng elektron. Nangangahulugan ito na halos magkapareho sila sa mga katangian ng kemikal. Samakatuwid, sila ay itinalaga sa isang lugar sa periodic system.
Ang mga stable at radioactive (hindi matatag) na isotopes ay natagpuan sa kalikasan. Ang nuclei ng mga atom ng radioactive isotopes ay maaaring kusang mag-transform sa ibang nuclei. Sa proseso ng radioactive decay, naglalabas sila ng iba't ibang mga particle.
Karamihan sa mga elemento ay may higit sa dalawang dosenang radioactive isotopes. Bilang karagdagan, ang mga radioactive isotopes ay artipisyal na synthesize para sa ganap na lahat ng mga elemento. Sa isang natural na pinaghalong isotopes, ang kanilang nilalaman ay bahagyang nagbabago.
Ang pagkakaroon ng isotopes ay naging posible upang maunawaan kung bakit, sa ilang mga kaso, ang mga elemento na may mas mababang atomic mass ay may mas mataas na serial number kaysa sa mga elemento na may mas malaking atomic mass. Halimbawa, sa isang pares ng argon-potassium, ang argon ay may kasamang mabibigat na isotopes, at ang potassium ay may kasamang magaan na isotopes. Samakatuwid, ang masa ng argon ay mas malaki kaysa sa potasa.

Tinukoy ng ImGist na ang pagkakaiba sa pagitan ng isotopes sa isa't isa ay ang mga sumusunod:

Mayroon silang iba't ibang bilang ng mga neutron.
Ang mga isotopes ay may iba't ibang masa ng mga atomo.
Ang halaga ng masa ng mga atomo ng mga ion ay nakakaapekto sa kanilang kabuuang enerhiya at mga katangian.

Kapag pinag-aaralan ang mga katangian ng mga radioactive na elemento, natuklasan na ang mga atomo na may iba't ibang masa ng nukleyar ay matatagpuan sa parehong elemento ng kemikal. Kasabay nito, mayroon silang parehong nuclear charge, iyon ay, hindi ito mga dumi ng mga third-party na sangkap, ngunit ang parehong sangkap.

Ano ang isotopes at bakit umiiral ang mga ito

Sa periodic system ni Mendeleev, parehong isang ibinigay na elemento at mga atom ng isang substance na may ibang masa ng nucleus ay sumasakop sa isang cell. Batay sa itaas, ang mga naturang uri ng parehong sangkap ay binigyan ng pangalang "isotopes" (mula sa Greek isos - pareho at topos - lugar). Kaya, isotopes- ito ay mga uri ng isang ibinigay na elemento ng kemikal, na naiiba sa masa ng atomic nuclei.

Ayon sa tinanggap na neutron roton model ng nucleus ipaliwanag ang pagkakaroon ng isotopes tulad ng sumusunod: ang nuclei ng ilang mga atomo ng bagay ay naglalaman ng ibang bilang ng mga neutron, ngunit ang parehong bilang ng mga proton. Sa katunayan, ang nuclear charge ng isotopes ng isang elemento ay pareho, samakatuwid, ang bilang ng mga proton sa nucleus ay pareho. Ang nuclei ay naiiba sa masa, ayon sa pagkakabanggit, naglalaman sila ng ibang bilang ng mga neutron.

Matatag at hindi matatag na isotopes

Isotopes ay alinman sa matatag o hindi matatag. Sa ngayon, mga 270 stable isotopes at higit sa 2000 unstable ang kilala. matatag na isotopes- Ito ay mga uri ng mga elemento ng kemikal na maaaring malayang umiral sa mahabang panahon.

Karamihan ng hindi matatag na isotopes ay nakuha sa artipisyal na paraan. Ang hindi matatag na isotopes ay radioactive, ang kanilang nuclei ay napapailalim sa proseso ng radioactive decay, iyon ay, kusang pagbabago sa ibang nuclei, na sinamahan ng paglabas ng mga particle at / o radiation. Halos lahat ng radioactive artificial isotopes ay may napakaikling kalahating buhay, na sinusukat sa mga segundo at kahit na mga fraction ng mga segundo.

Ilang isotopes ang maaaring taglayin ng isang nucleus

Ang nucleus ay hindi maaaring maglaman ng isang arbitrary na bilang ng mga neutron. Alinsunod dito, ang bilang ng mga isotopes ay limitado. Kahit na sa bilang ng mga proton elemento, ang bilang ng mga matatag na isotopes ay maaaring umabot sa sampu. Halimbawa, ang lata ay may 10 isotopes, ang xenon ay may 9, ang mercury ay may 7, at iba pa.

Yung mga elemento ang bilang ng mga proton ay kakaiba, ay maaari lamang magkaroon ng dalawang matatag na isotopes. Ang ilang mga elemento ay mayroon lamang isang matatag na isotope. Ito ay mga sangkap tulad ng ginto, aluminyo, posporus, sodium, mangganeso at iba pa. Ang ganitong mga pagkakaiba-iba sa bilang ng mga matatag na isotopes para sa iba't ibang elemento ay nauugnay sa isang kumplikadong pag-asa ng bilang ng mga proton at neutron sa nagbubuklod na enerhiya ng nucleus.

Halos lahat ng mga sangkap sa kalikasan ay umiiral bilang pinaghalong isotopes. Ang bilang ng mga isotopes sa komposisyon ng isang sangkap ay nakasalalay sa uri ng sangkap, atomic mass at ang bilang ng mga matatag na isotopes ng isang ibinigay na elemento ng kemikal.

Kahit na ang mga sinaunang pilosopo ay nagmungkahi na ang bagay ay binuo mula sa mga atomo. Gayunpaman, ang katotohanan na ang "mga brick" ng sansinukob mismo ay binubuo ng pinakamaliit na mga particle, ang mga siyentipiko ay nagsimulang hulaan lamang sa pagliko ng ika-19 at ika-20 siglo. Ang mga eksperimento na nagpapatunay nito ay gumawa ng isang tunay na rebolusyon sa agham sa panahon nito. Ito ay ang quantitative ratio ng mga bahagi ng bumubuo na nagpapakilala sa isang elemento ng kemikal mula sa isa pa. Ang bawat isa sa kanila ay may sariling lugar ayon sa serial number. Ngunit may mga uri ng mga atomo na sumasakop sa parehong mga selula sa talahanayan, sa kabila ng pagkakaiba sa masa at mga katangian. Kung bakit ganito at kung ano ang mga isotopes sa kimika ay tatalakayin sa ibang pagkakataon.

Atom at mga particle nito

Sa paggalugad sa istruktura ng bagay sa pamamagitan ng pambobomba gamit ang mga alpha particle, pinatunayan ni E. Rutherford noong 1910 na ang pangunahing espasyo ng atom ay puno ng kawalan. At sa gitna lang ang core. Ang mga negatibong electron ay gumagalaw sa mga orbit sa paligid nito, na bumubuo sa shell ng sistemang ito. Ito ay kung paano nilikha ang planetaryong modelo ng "mga brick" ng bagay.

Ano ang isotopes? Tandaan mula sa kursong kimika na ang nucleus ay mayroon ding kumplikadong istraktura. Binubuo ito ng mga positive proton at uncharged neutrons. Tinutukoy ng bilang ng dating ang mga katangian ng husay ng elemento ng kemikal. Ito ang bilang ng mga proton na nagpapakilala sa mga sangkap mula sa isa't isa, na nagbibigay sa kanilang nuclei ng isang tiyak na singil. At sa batayan na ito, sila ay itinalaga ng isang serial number sa periodic table. Ngunit ang bilang ng mga neutron sa parehong elemento ng kemikal ay nagpapaiba sa kanila sa mga isotopes. Ang kahulugan sa kimika ng konseptong ito ay maaaring ibigay bilang mga sumusunod. Ito ang mga uri ng mga atom na naiiba sa komposisyon ng nucleus, may parehong singil at mga serial number, ngunit may iba't ibang mga numero ng masa dahil sa mga pagkakaiba sa bilang ng mga neutron.

Notasyon

Pag-aaral ng chemistry sa grade 9 at isotopes, matututunan ng mga estudyante ang tungkol sa mga tinatanggap na convention. Ang titik Z ay nagmamarka ng singil ng nucleus. Ang figure na ito ay tumutugma sa bilang ng mga proton at samakatuwid ay ang kanilang tagapagpahiwatig. Ang kabuuan ng mga elementong ito na may mga neutron, na minarkahan ng sign N, ay A - ang mass number. Ang pamilya ng mga isotopes ng isang sangkap, bilang panuntunan, ay ipinahiwatig ng icon ng elementong kemikal na iyon, na sa periodic table ay pinagkalooban ng isang serial number na tumutugma sa bilang ng mga proton sa loob nito. Ang kaliwang superscript na idinagdag sa tinukoy na icon ay tumutugma sa mass number. Halimbawa, 238 U. Ang singil ng isang elemento (sa kasong ito, uranium, na minarkahan ng serial number 92) ay ipinahiwatig ng isang katulad na index sa ibaba.

Ang pag-alam sa mga datos na ito, madaling makalkula ng isa ang bilang ng mga neutron sa isang naibigay na isotope. Ito ay katumbas ng mass number na binawasan ang serial number: 238 - 92 \u003d 146. Ang bilang ng mga neutron ay maaaring mas kaunti, mula dito ang elementong kemikal na ito ay hindi titigil sa pagiging uranium. Dapat pansinin na kadalasan sa iba, mas simpleng mga sangkap, ang bilang ng mga proton at neutron ay halos pareho. Ang ganitong impormasyon ay nakakatulong upang maunawaan kung ano ang isotope sa kimika.

Mga Nucleon

Ito ang bilang ng mga proton na nagbibigay ng sariling katangian sa isang partikular na elemento, at ang bilang ng mga neutron ay hindi nakakaapekto dito sa anumang paraan. Ngunit ang atomic mass ay binubuo ng dalawang ipinahiwatig na elementong ito, na may karaniwang pangalan na "nucleon", na kumakatawan sa kanilang kabuuan. Gayunpaman, ang tagapagpahiwatig na ito ay hindi nakasalalay sa mga bumubuo ng negatibong sisingilin na shell ng atom. Bakit? Ito ay nagkakahalaga lamang ng paghahambing.

Ang mass fraction ng isang proton sa isang atom ay malaki at humigit-kumulang 1 AU. u m o 1.672 621 898 (21) 10 -27 kg. Ang neutron ay malapit sa mga parameter ng particle na ito (1.674 927 471(21) 10 -27 kg). Ngunit ang masa ng isang elektron ay libu-libong beses na mas maliit, ito ay itinuturing na bale-wala at hindi isinasaalang-alang. Iyon ang dahilan kung bakit, alam ang superscript ng isang elemento sa kimika, hindi mahirap malaman ang komposisyon ng nucleus ng isotopes.

Isotopes ng hydrogen

Ang mga isotopes ng ilang mga elemento ay kilala at karaniwan sa kalikasan na natanggap nila ang kanilang sariling mga pangalan. Ang pinakamalinaw at pinakasimpleng halimbawa nito ay hydrogen. Sa ilalim ng mga natural na kondisyon, ito ay matatagpuan sa pinakakaraniwang anyo ng protium. Ang elementong ito ay may mass number na 1, at ang nucleus nito ay binubuo ng isang proton.

Kaya ano ang hydrogen isotopes sa kimika? Tulad ng alam mo, ang mga atomo ng sangkap na ito ay may unang numero sa periodic table at, nang naaayon, ay pinagkalooban sa kalikasan na may numero ng singil na 1. Ngunit ang bilang ng mga neutron sa nucleus ng isang atom ay naiiba para sa kanila. Ang Deuterium, bilang mabigat na hydrogen, bilang karagdagan sa proton, ay may isa pang particle sa nucleus, iyon ay, ang neutron. Bilang isang resulta, ang sangkap na ito ay nagpapakita ng sarili nitong pisikal na mga katangian, hindi katulad ng protium, na may sariling timbang, punto ng pagkatunaw at punto ng kumukulo.

Tritium

Ang Tritium ang pinakamasalimuot sa lahat. Ito ay napakabigat na hydrogen. Alinsunod sa kahulugan ng isotopes sa kimika, mayroon itong numero ng singil na 1, ngunit isang mass number na 3. Madalas itong tinatawag na triton, dahil bilang karagdagan sa isang proton, mayroon itong dalawang neutron sa nucleus, iyon ay, ito ay binubuo ng tatlong elemento. Ang pangalan ng elementong ito, na natuklasan noong 1934 nina Rutherford, Oliphant at Harteck, ay iminungkahi bago pa man ito matuklasan.

Ito ay isang hindi matatag na sangkap na nagpapakita ng mga radioactive na katangian. Ang nucleus nito ay may kakayahang mahati sa paglabas ng isang beta particle at isang electron antineutrino. Ang enerhiya ng pagkabulok ng sangkap na ito ay hindi masyadong mataas at umaabot sa 18.59 keV. Samakatuwid, ang naturang radiation ay hindi masyadong mapanganib para sa mga tao. Maaaring maprotektahan laban dito ang ordinaryong damit at surgical gloves. At ang radioactive na elementong ito na nakuha sa pagkain ay mabilis na nailalabas sa katawan.

Isotopes ng uranium

Higit na mapanganib ang iba't ibang uri ng uranium, kung saan 26 ang kilala sa agham ngayon. Samakatuwid, kapag pinag-uusapan kung ano ang isotopes sa kimika, imposibleng hindi banggitin ang elementong ito. Sa kabila ng iba't ibang uri ng uranium, tatlo lamang sa mga isotopes nito ang nangyayari sa kalikasan. Kabilang dito ang 234 U, 235 U, 238 U. Ang una sa kanila, na may angkop na mga katangian, ay aktibong ginagamit bilang gasolina sa mga nuclear reactor. At ang huli - para sa paggawa ng plutonium-239, na kung saan mismo, sa turn, ay kailangang-kailangan bilang ang pinakamahalagang gasolina.

Ang bawat isa sa mga radioactive na elemento ay may kanya-kanyang katangian. Ito ang haba ng panahon kung kailan nahati ang substance sa ratio na ½. Iyon ay, bilang isang resulta ng prosesong ito, ang halaga ng napanatili na bahagi ng sangkap ay nahahati. Napakalaki ng panahong ito para sa uranium. Halimbawa, para sa isotope-234, ito ay tinatantya sa 270 millennia, at para sa iba pang dalawang ipinahiwatig na mga varieties, ito ay mas makabuluhan. Ang rekord ng kalahating buhay ay ang uranium-238, na tumatagal ng bilyun-bilyong taon.

Mga nuclides

Hindi lahat ng uri ng atom, na nailalarawan sa sarili nitong at mahigpit na tinukoy na bilang ng mga proton at electron, ay napakatatag na mayroong kahit ilang mahabang panahon na sapat para sa pag-aaral nito. Ang mga medyo matatag ay tinatawag na nuclides. Ang mga matatag na pormasyon ng ganitong uri ay hindi dumaranas ng radioactive decay. Ang hindi matatag ay tinatawag na radionuclides at, sa turn, ay nahahati din sa panandalian at mahabang buhay. Tulad ng nalalaman mula sa mga aralin sa kimika ng grade 11 tungkol sa istruktura ng mga atomo ng isotope, ang osmium at platinum ay may pinakamalaking bilang ng radionuclides. Ang Cobalt at ginto ay bawat isa ay may isang matatag na nuclide, at ang lata ay may pinakamalaking bilang ng mga matatag na nuclides.

Pagkalkula ng serial number ng isotope

Ngayon subukan nating ibuod ang impormasyong inilarawan kanina. Ang pagkakaroon ng naiintindihan kung ano ang isotopes ay sa kimika, oras na upang malaman kung paano mo magagamit ang kaalaman na nakuha. Tingnan natin ito sa isang tiyak na halimbawa. Ipagpalagay na alam na ang isang tiyak na elemento ng kemikal ay may mass number na 181. Kasabay nito, ang shell ng isang atom ng sangkap na ito ay naglalaman ng 73 electron. Paano malalaman ng isa, gamit ang periodic table, ang pangalan ng isang naibigay na elemento, gayundin ang bilang ng mga proton at neutron sa nucleus nito?

Simulan natin ang paglutas ng problema. Maaari mong matukoy ang pangalan ng isang sangkap sa pamamagitan ng pag-alam sa serial number nito, na tumutugma sa bilang ng mga proton. Dahil ang bilang ng mga positibo at negatibong singil sa isang atom ay pantay, ito ay 73. Kaya, ito ay tantalum. Bukod dito, ang kabuuang bilang ng mga nucleon sa kabuuan ay 181, na nangangahulugan na ang mga proton ng elementong ito ay 181 - 73 = 108. Medyo simple.

Isotopes ng gallium

Ang elementong gallium sa ay may atomic na bilang na 71. Sa kalikasan, ang sangkap na ito ay may dalawang isotopes - 69 Ga at 71 Ga. Paano matukoy ang porsyento ng mga varieties ng gallium?

Ang paglutas ng mga problema sa isotopes sa kimika ay halos palaging nauugnay sa impormasyon na maaaring makuha mula sa periodic table. Sa oras na ito, dapat mong gawin ang parehong. Alamin natin ang average na atomic mass mula sa ipinahiwatig na pinagmulan. Ito ay katumbas ng 69.72. Tinutukoy para sa x at y ang quantitative ratio ng una at pangalawang isotopes, kinukuha natin ang kanilang kabuuan na katumbas ng 1. Kaya, sa anyo ng isang equation, ito ay isusulat: x + y = 1. Ito ay sumusunod na 69x + 71y = 69.72. Ang pagpapahayag ng y sa mga tuntunin ng x at pagpapalit ng unang equation sa pangalawa, nakukuha natin na x = 0.64 at y = 0.36. Nangangahulugan ito na ang 69 Ga ay nakapaloob sa kalikasan 64%, at ang porsyento ng 71 Ga ay 34%.

Mga pagbabago sa isotope

Ang radioactive fission ng isotopes kasama ang kanilang pagbabago sa iba pang mga elemento ay nahahati sa tatlong pangunahing uri. Ang una sa mga ito ay alpha decay. Ito ay nangyayari sa paglabas ng isang particle, na siyang nucleus ng isang helium atom. Iyon ay, ang pagbuo na ito, na binubuo ng isang hanay ng mga pares ng mga neutron at proton. Dahil tinutukoy ng bilang ng huli ang numero ng singil at ang bilang ng isang atom ng isang sangkap sa periodic system, bilang resulta ng prosesong ito, nangyayari ang isang qualitative transformation ng isang elemento patungo sa isa pa, at sa talahanayan ay lumilipat ito sa kaliwa. sa pamamagitan ng dalawang selula. Sa kasong ito, ang mass number ng elemento ay nabawasan ng 4 na yunit. Alam natin ito mula sa istruktura ng mga atomo ng isotopes.

Kapag nawalan ng beta particle ang nucleus ng atom, na mahalagang electron, nagbabago ang komposisyon nito. Ang isa sa mga neutron ay binago sa isang proton. Nangangahulugan ito na ang mga katangian ng husay ng sangkap ay nagbabago muli, at ang elemento ay inilipat sa talahanayan ng isang cell sa kanan, halos hindi nawawala ang masa. Karaniwan, ang ganitong pagbabago ay nauugnay sa electromagnetic gamma radiation.

Pagbabago ng radium isotope

Ang impormasyon sa itaas at kaalaman mula sa grade 11 chemistry tungkol sa isotopes ay muling nakakatulong upang malutas ang mga praktikal na problema. Halimbawa, ang mga sumusunod: 226 Ra sa panahon ng pagkabulok ay nagiging kemikal na elemento ng pangkat IV, na may mass number na 206. Ilang mga particle ng alpha at beta ang dapat mawala sa kasong ito?

Dahil sa mga pagbabago sa masa at pangkat ng elemento ng anak na babae, gamit ang periodic table, madaling matukoy na ang isotope na nabuo sa panahon ng fission ay magiging lead na may singil na 82 at isang mass number na 206. At ibinigay ang numero ng singil ng elementong ito at ang orihinal na radium, dapat ipagpalagay na ang nucleus nito ay nawalan ng limang alpha-particles at apat na beta particle.

Paggamit ng radioactive isotopes

Alam na alam ng lahat ang pinsalang maaaring idulot ng radioactive radiation sa mga buhay na organismo. Gayunpaman, ang mga katangian ng radioactive isotopes ay kapaki-pakinabang para sa mga tao. Matagumpay na ginagamit ang mga ito sa maraming industriya. Sa kanilang tulong, posibleng makita ang mga pagtagas sa mga istruktura ng engineering at gusali, mga pipeline sa ilalim ng lupa at mga pipeline ng langis, mga tangke ng imbakan, mga exchanger ng init sa mga power plant.

Ang mga katangiang ito ay aktibong ginagamit din sa mga siyentipikong eksperimento. Halimbawa, ang tsetse fly ay isang carrier ng maraming malalang sakit para sa mga tao, mga alagang hayop at mga alagang hayop. Upang maiwasan ito, ang mga lalaki ng mga insekto ay isterilisado sa pamamagitan ng mahinang radioactive radiation. Ang mga isotopes ay kailangan din sa pag-aaral ng mga mekanismo ng ilang mga reaksiyong kemikal, dahil ang mga atomo ng mga elementong ito ay maaaring mag-label ng tubig at iba pang mga sangkap.

Sa biological na pananaliksik, ang mga isotopes na may label ay madalas ding ginagamit. Halimbawa, ito ay sa ganitong paraan na ito ay itinatag kung paano posporus nakakaapekto sa lupa, ang paglago at pag-unlad ng nilinang halaman. Ang mga katangian ng isotopes ay matagumpay ding ginagamit sa medisina, na naging posible upang gamutin ang mga kanser na tumor at iba pang malubhang sakit, at upang matukoy ang edad ng mga biyolohikal na organismo.