Radioaktiv Isotope zerfallen oder zerfallen schließlich zu harmlosen Materialien. Einige Isotope zerfallen in Stunden oder sogar Minuten, andere jedoch sehr langsam.
Beispiele für radioaktive Isotope sind unten aufgeführt:
Radioaktiv Isotope sind instabile Isotope chemischer Elemente, die eine andere Atommasse haben als im Periodensystem definiert.
Strontium-90 und Cäsium-137 haben Halbwertszeiten von etwa 30 Jahren (die Hälfte der Radioaktivität zerfällt in 30 Jahren). Plutonium-239 hat eine Halbwertszeit von 24,000 Jahren.
Der Instabile radioaktive Isotope zerfallen Alpha-, Beta- oder Gammastrahlen emittieren, um die stabilen Kerne oder manchmal andere instabile Kerne oder Radiokerne, wie es allgemein genannt wird, zu bilden. Die Zerfallszeiten eines Radiokerns sind sehr unterschiedlich und er wird durch seine Halbwertszeit bezeichnet.
Etwa 2400 Radiokerne haben Halbwertszeiten von weniger als 60 Minuten, von denen die meisten künstlich hergestellt werden. Einige der Radiokerne haben sehr hohe Halbwertszeiten von über 100 Millionen Jahren, wie Uran und Thorium. Sie können sowohl natürlich vorkommen als auch künstlich synthetisiert werden.
Radioaktiv Isotope Beispiele detailliert Erläuterungen
Beispiele für radioaktive Isotope und ihre Verwendung finden sich in fast allen Bereichen der modernen Wissenschaft, sei es Medizin, Biologie, Lebensmittelkonservierung, Bergbau, industrielle Anwendungen, Astronomie, Teilchenphysik usw.
Tritium
Das leichteste radioaktive Isotop ist Wasserstoff, das eine Massenzahl von 3 hat und Tritium genannt wird. Es hat 2 Neutronen in seinem Kern und ein Proton. Tritium ist ein natürlich vorkommendes Isotop, was bedeutet, dass es sich auf natürliche Weise durch kosmische Strahlen bildet, die auf das Stickstoffmolekül fallen und es brechen, um Tritium zu bilden. Tritium wird auch in Kernreaktoren gebildet, die Spaltreaktionen als Nebenprodukte oder durch verschiedene Atomwaffenexplosionen durchführen. Es hat eine Halbwertszeit von etwa 12.3 Jahren. Es ist auch in der Natur in sehr geringen Mengen vorhanden. Durch die Reaktion mit Sauerstoff wandelt es sich in Wasserform um und ist Teil der Nahrungskette.
Kohlenstoff-14
Kohlenstoff-14 ist das radioaktive Isotop von Kohlenstoff mit 6 Protonen und 8 Neutronen. Die bei weitem häufigste Verwendung von Kohlenstoff-14 ist die archäologische Datierung. Der Zeitpunkt des Todes eines Organismus kann leicht abgeschätzt werden, indem die Menge an Kohlenstoff-14 bestimmt wird, die in einem toten Organismus verfügbar ist. Die Wechselwirkung von kosmischer Strahlung und Stickstoffatomen führt zur natürlichen Bildung von Kohlenstoff-14 in der Atmosphäre.
Aus Kohlenstoff-14 gebildetes Kohlendioxid wird von Pflanzen aufgenommen und an die Nahrungskette weitergegeben. Das Kohlenstoff-14 in einem Organismus wird kontinuierlich aufgefüllt, bis der Organismus lebt und seine Menge beginnt, sich durch die Emission von Betastrahlen zu verringern. Es hat eine Halbwertszeit von etwa 5700 Jahren.
Cobalt-60
Cobalt 60 ist ein Isotop von Cobalt. Es bildet sich nicht auf natürliche Weise, sondern kann künstlich durch Beschuss einer Kobalt-59-Quelle durch eine langsame Neutronenquelle und durch den Betrieb eines Kernreaktors erzeugt werden. Kobalt-60 zerfällt, indem es Gammastrahlen mit relativ hoher Intensität aussendet. Kobalt-60 wird bei Einnahme teilweise mit dem Stuhl ausgeschieden, aber ein Teil davon wird auch von Nieren und Leber aufgenommen, was zur Entwicklung von Krebszellen führt.
Die externe Exposition gegenüber hoher Gammastrahlung, die von Kobalt-60 emittiert wird, verursacht auch Hautverbrennungen, akute Strahlenkrankheit und Tod. Es hat eine Halbwertszeit von 5.3 Jahren.
Jod-129
Jod-129 kommt in der Natur in geringen Mengen vor, ist aber wegen seiner Entstehung bei Kernwaffentests und als Nebenprodukt von Kernspaltungsreaktoren sowie seiner sehr langen Halbwertszeit von Millionen von Jahren bekannt geworden.
Die lange Halbwertszeit von Jod-129 macht es für die Datierung von Meteoriten und Grundwasser geeignet. Jod wird normalerweise von der Schilddrüse aufgenommen und zur Produktion von Hormonen verwendet. Radioaktives Jod wird vom Menschen aufgenommen, es würde von der Schilddrüse absorbiert und zu Schilddrüsenkrebs führen.
Jod-131
Wie Jod-129 wird auch Jod-131 als Nebenprodukt der Kernspaltung und Kernwaffentests produziert. Kommerziell wird es durch Neutronenbestrahlung von natürlich vorkommendem Tellur hergestellt. Es hat eine Halbwertszeit von etwa 8 Tagen und gilt daher als weniger gefährlich als Jod-129. Die Exposition gegenüber Jod-131 hat die gleichen Auswirkungen wie die von Jod-129.
Thorium-232
Thorium-232 ist ein Isotop des Elements Thorium und hat die längste Halbwertszeit unter den Radiokernen von mehr als 14 Milliarden Jahren und kommt daher natürlich vor. Es unterliegt einem Alpha-Zerfall, um Radium-228 zu bilden. Unter den Isotopen von Thorium ist Thorium-232 das am häufigsten vorkommende.
Thorium-232 kann durch Einfangen eines instabilen Neutrons in Th-233 umgewandelt werden. Thorium-233 produziert das spaltbare Isotop Uran-33, indem es zwei aufeinanderfolgende Beta-Zerfälle durchläuft.
Uran-235
Uran-235 kommt natürlich vor und wird daher als ursprüngliches radioaktives Isotop bezeichnet. Die Häufigkeit von U-235 im vorherrschenden Isotop U-238 liegt bei etwa 0.7 %. Uran-235 ist spaltbar, dh es kann eine nukleare Kettenreaktion aufrechterhalten und ist daher der vorherrschende Brennstoff in Kernreaktoren auf der ganzen Welt. Es hat eine Halbwertszeit von etwa 700 Millionen Jahren.
Plutonium-239
Plutonium ist eines der drei spaltbaren radioaktiven Isotope, das sowohl für Kernwaffen als auch in Kernreaktoren verwendet werden kann. Die anderen beiden sind Uran-235 und Uran-233.
Unter den spaltbaren radioaktiven Isotopen hat Plutonium-239 die kleinste kritische Masse:- die als die minimale Menge an spaltbarem Material erklärt werden kann, um eine Kernspaltungsreaktion aufrechtzuerhalten. Plutonium-239 kann in Kernreaktoren aus Uran-239 synthetisiert werden und hat eine Halbwertszeit von mehr als 24000 Jahren
Xenon-135
Xenon-135-Isotop wird in den Kernreaktoren bei der Spaltungsreaktion von Uran-235 gebildet. Es ist ein instabiles Isotop mit einer Halbwertszeit von 9.2 Stunden. In den U-235-Kernreaktoren wirkt es aufgrund seiner Neutronenabsorptionsfähigkeit als Reaktionsgift.
Tatsächlich ist Xenon-135 der stärkste bekannte Neutronenabsorber, und die Uranspaltungsreaktion ergibt etwa 6 % Xenon-135, das die Kernreaktion vorübergehend verlangsamt und hemmt, wenn es mit dem Aufbau des Kerns beginnt.
Das Phänomen der Abnahme der Reaktivität des Uranreaktors aufgrund der Ansammlung von Xenon-135 wird als Jodgrube bezeichnet. Der Name Jod leitet sich von der Tatsache ab, dass Xenon-135 in der Uran-Zerfallskette durch Beta-Zerfall von Jod-135 entsteht.
Radon-222
Radon-22 ist das Isotop von Radongas. Es entsteht in der Zerfallskette von Uran-238, dem am häufigsten vorkommenden Uranisotop. Radon-222 kommt also natürlich vor. Der unmittelbare Vorläufer von Radon-22 in U-238 Zerfallskette in Radium-226. Es hat eine Halbwertszeit von 3.2 Tagen.
Aufgrund seines natürlichen Ursprungs und Vorkommens sowie seiner gasförmigen Natur ist das Risiko einer Strahlenexposition für die breite Öffentlichkeit für Radon-222 hoch. Es kann sich im Boden und Gestein darunter durch Zerfall von Uran-238 bilden und durch Öffnungen und Spalten in die darüber liegenden Gebäude eindringen. Langfristige Strahlenexposition gegenüber Radon-222 verursacht Lungenkrebs.
Verwendung von radioaktiven Isotopen
Radioaktive Isotope finden Verwendung in verschiedenen Bereichen, vor allem Energie, Archäologie und medizinische Wissenschaften.
Im Laufe der Jahre fanden Radioaktivität und radioaktive Isotope in verschiedenen Bereichen Verwendung. Die verschiedenen Verwendungen radioaktiver Substanzen können grob wie folgt klassifiziert werden:
- Kernenergie und Waffen
- Radiokarbon- und Oberflächenexpositionsdatierung
- Medizinische Verwendung und Forschung
- Industrielle Nutzung
Die Radioaktivität als Phänomen wurde gegen Ende des 19th des Jahrhunderts; Es erlangte jedoch weltweite Aufmerksamkeit durch seine Verwendung bei der Herstellung und Verwendung von Atomwaffen während des Zweiten Weltkriegs.
Kernenergie und Waffen
Radioaktive Isotope können durch Kernspaltungsreaktion Kernenergie erzeugen, und solche Radioisotope, die eine Kettenreaktion der Kernspaltung aufrechterhalten können, werden als spaltbar bezeichnet.
Die üblicherweise für diesen Zweck verwendeten Radioisotope sind Uran-233, Uran-235 und Plutonium-239. Die durch Kernspaltung erzeugte Energie kann zur Stromerzeugung in einem Kernkraftwerk, zum Antrieb von Marine-U-Booten oder zur Herstellung von Atomsprengköpfen für den Einsatz in Raketen verwendet werden.
Radiokarbon- und Oberflächenexpositionsdatierung
Radiokohlenstoffdatierung und Expositionsdatierung, beide Datierungstechnologien werden verwendet, um das Alter eines Objekts zu bestimmen. Dies liegt daran, dass, wenn ein Organismus lebt, seine Kohlenstoff-14-Komponente im Gleichgewicht mit der in der Umwelt vorhandenen ist, da der Organismus kontinuierlich Kohlenstoff durch Nahrung austauscht bei Tieren und durch Photosynthese bei Pflanzen.
Wenn der Organismus stirbt, beginnt Kohlenstoff-14 mit einer Halbwertszeit von etwa 5700 Jahren radioaktiv zu zerfallen. Indem man also die Menge an Kohlenstoff-14 misst, die in einem toten Baumstamm oder einem Knochenstück verblieben ist, kann die Zeit bestimmt werden, in der der Organismus gelebt hat.
Die Datierung der Oberflächenexposition wird verwendet, um zu bestimmen, wie lange ein Gestein oder eine Oberfläche der Atmosphäre ausgesetzt war oder wie lange es begraben war.
Eine Reihe radioaktiver Isotope wie Beryllium-10, Aluminium-26, Jod-129, Calcium-41 usw. werden durch die Wechselwirkung von kosmischer Strahlung mit ihrem Ausgangsisotop gebildet. Durch die Messung der Menge dieser Radioisotope in Gesteins- oder Wasserproben kann ihr Alter bestimmt werden.
Medizinische Verwendung und Forschung
Radioaktive Isotope finden zahlreiche Anwendung in medizinischen und biomedizinischen Forschungsgebieten, von der medizinischen Behandlung in Form der Nuklearmedizin, der Diagnose bis hin zum Studium der Zellfunktion und der Knochenbildung bei Tieren.
Im medizinischen Bereich Jod-123 und Jod-131 werden zur Behandlung von Schilddrüsenerkrankungen eingesetzt, während Jod-125 und Jod-129 zur Diagnose von Schilddrüsenerkrankungen verwendet werden. Die Radioisotope Cäsium-137, Kobalt-60 und Kupfer-67 werden zur Behandlung von Krebs eingesetzt.
Die Radioisotope Phosphorus-32 und Phosphorus-33 werden in der Molekularbiologie und Genetikforschung verwendet. Andere wie Selenium-75 und Strontium-85 werden in verschiedenen Studien der Biowissenschaften wie Knochenbildung, Stoffwechsel usw. verwendet.
Industrielle Nutzung
Radioaktive Isotope finden breite industrielle Anwendung.
Iridium-192 wird verwendet, um die Schweißnaht von Rohrleitungen, Behältern, Flugzeugteilen usw. zu überprüfen. Amricum-241 wird in Rauchmeldern verwendet. Californium-252 wird verwendet, um am Flughafen nach versteckten Sprengstoffen im Gepäck zu suchen.
Typen radioaktiver Isotope
Radioaktive Isotope können grob in zwei Typen eingeteilt werden: – natürlich vorkommende und synthetische
Natürlich vorkommende radioaktive Isotope sind solche, die natürlich vorkommen und deren Spuren in der Umwelt zu finden sind und die nicht durch menschliche Aktivität entstanden sind. Synthetische Radioisotope sind solche, die entweder als Nebenprodukt von gebildet werden Kernspaltungsreaktion oder absichtlich in Kernreaktoren synthetisiert und Teilchenbeschleuniger.
Natürlich vorkommende radioaktive Isotope können weiter klassifiziert werden in: Primordiale, sekundäre und kosmagonische Isotope.
Ursprüngliche radioaktive Isotope sind solche, die bei der Entstehung des Universums entstanden sind und deren Halbwertszeit so groß ist, dass der vollständige Zerfall in Tochterisotope noch nicht abgeschlossen ist. Daher kommen sie in der Natur vor, wie die Isotope von Uran und Thorium.
Sekundäre radioaktive Isotope sind solche, die durch radioaktiven Zerfall ursprünglicher radioaktiver Isotope entstehen. Dies sind radioaktive Zwischenisotope in der Zerfallskette der Urisotope, zB Polonium und Radium.
Kosmagonische Isotope sind solche, die durch den Aufprall kosmischer Strahlung auf ein stabiles Element entstehen. Zum Beispiel wird das Radioisotop Kohlenstoff-14 durch Einwirkung kosmischer Strahlung auf Stickstoff gebildet.
Synthetische Radioisotope werden auch aufgrund von Nuklearexplosionen produziert, die in der Vergangenheit durchgeführt wurden.
Einige Beispiele für synthetisierte radioaktive Isotope sind Plutonium-238, Plutonium-239, Americium-241, Gadolinium-153 usw.
Eigenschaften radioaktiver Isotope
Die chemischen Eigenschaften eines radioaktiven Isotops ähneln denen des nicht radioaktiven stabilen Isotops desselben Elements; Es ist jedoch aufgrund überschüssiger Kernenergie instabil.
Der Kern eines radioaktiven Isotops hat ein zusätzliches Neutron und hat daher eine höhere Atommasse, aber die gleiche Anzahl von Elektronen wie der des stabilen Isotops. Da die chemische Reaktion von den Elektronen abhängt, sind die chemischen Eigenschaften für alle Isotope eines Elements gleich.
Die überschüssige Energie eines Radioisotops wird durch Zerfall von Alpha-, Beta- oder Gammastrahlung freigesetzt. Der Strahlungszerfall eines Radioisotops führt zur Bildung eines Isotops eines anderen Elements oder desselben Elements, das entweder ein stabiles oder ein instabiles Isotop sein kann. Wenn das resultierende Isotop instabil ist, findet ein weiterer Zerfall statt, bis es ein stabiles Element wird. Der gleichzeitige Zerfall eines instabilen radioaktiven Isotops wird auch als Zerfallskette bezeichnet.
Alle radioaktiven Isotope werden durch ihre Halbwertszeit oder Zeitdauer definiert, die sie benötigen, um auf 50 % ihrer ursprünglichen Masse zu zerfallen. Die Halbwertszeit von Radioisotopen ist spezifisch für ein Isotop und diese Eigenschaft wird für verschiedene wissenschaftliche Studien genutzt, die von der Altersdatierung von totem organischem Material bis zur Expositionsdatierung von Gesteinen, Grundwasser usw. reichen.
Einige Radioisotope haben eine Halbwertszeit von wenigen Sekunden bis Minuten, während andere eine Halbwertszeit haben, die so groß ist wie das Alter des Universums
Ich bin Sangeeta Das. Ich habe meinen Master in Maschinenbau mit Spezialisierung auf Verbrennungsmotoren und Automobile abgeschlossen. Ich verfüge über rund zehn Jahre Erfahrung in Industrie und Wissenschaft. Mein Interessengebiet umfasst Verbrennungsmotoren, Aerodynamik und Strömungsmechanik. Du kannst mich unter ... erreichen