Izotopy – odmiany pierwiastka chemicznego różniące się liczbą neutronów w jądrze atomu (z definicji atomy tego samego pierwiastka mają tę samą liczbę protonów w jądrze). Izotopy tego samego pierwiastka różnią się liczbą masową (łączną liczbą neutronów i protonów w jądrze), ale mają tę samą liczbę atomową (liczbę protonów w jądrze).
Izotopy tego samego pierwiastka na ogół mają zbliżone własności fizyczne i chemiczne. Jednak im większa jest różnica mas atomowych izotopów, tym większe mogą być różnice ich własności fizycznych lub chemicznych. Izotopy danego pierwiastka mogą mieć inną gęstość, temperaturę wrzenia, topnienia i sublimacji. Różnice te występują także w związkach chemicznych tworzonych przez te izotopy.
Różnice mas atomowych izotopów powodują występowanie niewielkich różnic w reaktywności izotopów. Nie ma ona wpływu na kierunek reakcji chemicznych, w których one uczestniczą, ale wpływa na szybkość przebiegu tych reakcji. Zjawisko to nazywa się efektem izotopowym i wykorzystuje się w badaniu mechanizmów reakcji chemicznych. Te niewielkie różnice w szybkości reakcji wywołują zmiany w składzie izotopowym związków chemicznych powstających w różnych reakcjach (zjawisko to wykorzystywane jest np. do rozróżniania, czy węgiel zawarty w danym związku chemicznym brał udział w reakcji fotosyntezy).
Izotopy, ze względu na stabilność, dzieli się na:
trwałe (nie ulegające samorzutnej przemianie na izotopy tego samego lub innych pierwiastków),
nietrwałe, zwane izotopami promieniotwórczymi (ulegające samorzutnej przemianie na inne izotopy, zazwyczaj innego pierwiastka).
Radioaktywność (promieniotwórczość) – zdolność jąder atomowych do rozpadu promieniotwórczego, który najczęściej jest związany z emisją cząstek alfa, cząstek beta oraz promieniowania gamma.
Szczególnym rodzajem promieniotwórczości jest rozszczepienie jądra atomowego, podczas którego radioaktywne jądro rozpada się na dwa fragmenty oraz emituje liczne cząstki, między innymi neutrony, które mogą indukować kolejne rozszczepienia. Zjawisko takiej reakcji łańcuchowej jest wykorzystane w elektrowniach jądrowych oraz w bombach jądrowych.
Promieniowanie towarzyszące przemianom jądrowym (zarówno elektromagnetyczne jak i w postaci strumienia cząstek) przechodząc przez substancję ośrodka powoduje jonizację (wybijanie elektronów z atomów). Promieniowanie to, po przekroczeniu pewnego poziomu, ma szkodliwy wpływ na organizm ludzki. Pochłonięcie jego dużej dawki może spowodować chorobę popromienną.
Zstosowanie izotopów
Izotopy promieniotwórcze znalazły wiele praktycznych zastosowań w otaczającym nas świecie. zastosowanie jako znaczniki – wprowadza się je celowo do cząsteczek chemicznych a następnie tak „oznakowane” cząsteczki wprowadza się do organizmu, po czym dzięki detekcji emitowanego przez nie promieniowania gamma śledzi się ich „poczynania”.umożliwia to badanie procesów metabolicznych; najczęściej do tego typu celów wykorzystywany jest izotop węgla 14C.
zastosowanie do sterylizacji – wiąże się to z zastosowaniem jako źródło promieniowania, służy jednak do szybkiej i bardzo wydajnej sterylizacji sprzętu, leków i żywności; dzieje się tak dlatego, że silne promieniowanie gamma jest zabójcze dla większości grzybów i bakterii chorobotwórczych i gnilnych.
zastosowanie w radioterapii - stosowane jako źródła promieniowania gamma do leczenia raka (komórki nowotworowe okazały się bardziej wrażliwe na promieniowanie od otaczających je zdrowych tkanek); można stosować je w formie bomb naświetleniowych, czyli dużych próbek radioizotopu, które podczas emisji promieniowania z zewnątrz zabijają komórki rakowe (stosuje się tu np. izotop kobaltu 60Co= lub w formie chemioterapii radiacyjnej polegającej na podawaniu związków zawierających dużą ilość radioizotopu.
Plusy Promieniotwórczości
1.Niszczące działanie promieniowania jądrowego jest wykorzystywane w terapii nowotworowej i innych chorób.
2.Izotopy promieniotwórcze znalazły liczne zastosowanie w badaniach naukowych, technice, przemyśle, medycynie, i wielu innych dziedzinach ludzkiego działania.
3.Budując elektrownie jądrowe, które nie produkują popiołów itp. nie zanieczyszczamy środowiska.
4.Mniejsze koszty wytwarzania energii
5.Za pomocą promieniotwórczego wodoru 1H, zwanego trytem, można śledzić wędrówkę wody podziemnej, co ma duże znaczenie w kopalniach.
6.Za pomocą radioizotopu można na przykład badać ścieralność opon samochodowych.
7.Utrwalana radiacyjnie żywność może być napromieniana w trwałym opakowaniu, co skutecznie zapobiega jej wtórnemu skażeniu.
8.Promieniowanie używane jest w kuchenkach mikrofalowych.
9.Promieniowanie Rentgena pozwala nam zobaczyć, np. złamaną rękę.
10.Reaktory jądrowe używane są jako źródła napędu statków i okrętów.
11.Promieniotwórczość wykorzystuje się także do wykrywaczy dymu.
Minusy Promieniotwórczości