Radyoaktivitenin uygulanması. Radyoaktivite

Giriş 3

1 Radyoaktivite 5

1.1 Türler radyoaktif bozunma ve radyoaktif radyasyon 5

1.2 Radyoaktif Bozunma Yasası 7

radyasyon 8

1.4 Kaynak sınıflandırması radyoaktif radyasyon ve radyoaktif izotoplar 10

2 Radyoaktivite ölçümlerine dayalı analitik teknikler 12

2.1 Analizde doğal olarak oluşan radyoaktivitenin kullanımı 12

2.2 Aktivasyon analizi 12

2.3 İzotop seyreltme yöntemi 14

2.4 Radyometrik titrasyon 14

3 Radyoaktivite uygulamaları 18

3.1 Radyoaktif izleyicilerin analitik kimyada uygulanması 18

3.2 Uygulama Radyoaktif İzotoplar 22

Sonuç 25

Kullanılan kaynakların listesi 26

giriiş

Radyoaktiviteye dayalı analiz yöntemleri, nükleer fizik, radyokimya ve nükleer teknolojinin geliştiği dönemde ortaya çıkmıştır ve artık endüstri ve jeolojik hizmet de dahil olmak üzere çeşitli analizlerde başarıyla kullanılmaktadır.

Radyoaktif radyasyonun ölçümüne dayalı analitik yöntemlerin ana avantajları, analiz edilen elementin düşük tespit eşiği ve geniş çok yönlülüğüdür. Radyoaktivasyon analizi, diğer tüm analitik yöntemler arasında kesinlikle en düşük tespit eşiğine sahiptir (10 -15 g). Bazı radyometrik yöntemlerin avantajı numuneye zarar vermeden analiz yapılması, doğal radyoaktivite ölçümüne dayalı yöntemlerin avantajı ise analiz hızıdır. Radyometrik izotop seyreltme yönteminin değerli bir özelliği, zirkonyum - hafniyum, niyobyum - tantal vb. gibi benzer kimyasal ve analitik özelliklere sahip elementlerin bir karışımını analiz etme olasılığında yatmaktadır.

Radyoaktif ilaçlarla çalışmanın ek komplikasyonları, vücutta ani bir reaksiyona neden olmayan ve dolayısıyla gerekli önlemlerin zamanında uygulanmasını zorlaştıran radyoaktif radyasyonun toksik özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Bu, radyoaktif ilaçlarla çalışırken güvenlik önlemlerine sıkı sıkıya bağlı kalma ihtiyacını güçlendirir. İÇİNDE gerekli durumlar birlikte çalışmak Radyoaktif maddelerözel odalardaki sözde manipülatörlerin yardımıyla gerçekleşir ve analistin kendisi radyoaktif radyasyonun etkilerinden güvenilir bir şekilde korunan başka bir odada kalır.

Radyoaktif izotoplar aşağıdaki analitik yöntemlerde kullanılır:

1. varlığında çökeltme yöntemi radyoaktif element;
2. izotop seyreltme yöntemi;
3. radyometrik titrasyon;
4. aktivasyon analizi;
5. Tanımlar doğal olarak oluşan izotopların radyoaktivite ölçümlerine dayanmaktadır.

Laboratuvar uygulamalarında radyometrik titrasyon nispeten nadiren kullanılır. Aktivasyon analizinin uygulanması, güçlü termal nötron kaynaklarının kullanımıyla ilişkilidir ve bu nedenle bu yöntemin kullanımı hala sınırlıdır.

Bunda ders çalışması Radyoaktivite olgusunu kullanan analiz yöntemlerinin teorik temelleri ve bunların pratik uygulamaları ele alınmaktadır.

1 Radyoaktivite

1.1 Radyoaktif bozunma ve radyasyon türleri

Radyoaktivite, bir kimyasal elementin atomunun çekirdeğinin kendiliğinden dönüşümüdür (bozunması), bu da onun yapısında bir değişikliğe yol açar. atomik numara veya kütle numarasındaki bir değişiklik. Çekirdeğin bu dönüşümüyle radyoaktif radyasyon yayılır.

Radyoaktivitenin keşfi, A. Becquerel'in uranyumun kendiliğinden radyoaktif (radyo yayma ve aktivas - etkili) olarak adlandırdığı radyasyon yaydığını keşfettiği 1896 yılına kadar uzanır.

Kendiliğinden bozunma sırasında radyoaktif radyasyon meydana gelir atom çekirdeği. Çeşitli radyoaktif bozunma ve radyoaktif türleri
radyasyon.

Ra → Rn + He;

U → Th + α (He).

Radyoaktif yer değiştirme yasasına uygun olarak, α-bozunması, atom numarası iki birim olan ve atom kütlesi orijinal atomunkinden dört birim daha az olan bir atom üretir.

2) β-Ayrışma. β-bozunmasının birkaç türü vardır: elektronik β-bozunması; pozitron β bozunması; K-yakala. Örneğin elektronik β bozunmasında,

Sn → Y + β - ;

P → S + β - .

Çekirdeğin içindeki nötron protona dönüşür. Negatif yüklü bir β parçacığı yayınlandığında elementin atom numarası bir artar ve atom kütlesi pratik olarak değişmez.

Pozitron β bozunması sırasında atom çekirdeğinden bir pozitron (β + parçacığı) salınır ve daha sonra çekirdeğin içinde bir nötrona dönüşür. Örneğin:

Na → Ne + β +

Bir pozitronun ömrü kısadır, çünkü bir elektronla çarpıştığında, γ kuantumunun emisyonuyla birlikte yok olma meydana gelir.

K yakalamada, bir atomun çekirdeği yakındaki bir elektron kabuğundan (K kabuğundan) bir elektron yakalar ve çekirdeğin protonlarından biri bir nötrona dönüştürülür.
Örneğin,

K + e - = Ar + hv

Dış kabuğun elektronlarından biri K kabuğundaki serbest bir yere geçer ve buna sert bir elektronun emisyonu eşlik eder. x-ışını radyasyonu.

3) Kendiliğinden bölünme. Elementler için tipiktir periyodik tablo D.I. Mendeleev, Z > 90. Kendiliğinden bölünme sırasında, ağır atomlar genellikle L.I. Mendeleev'in tablosunun ortasındaki elementler olan parçalara bölünür. Kendiliğinden fisyon ve α-bozunması yeni transuranyum elementlerinin üretimini sınırlar.

α ve β parçacıklarının akışına sırasıyla α ve β radyasyonu denir. Ayrıca γ-radyasyonu da bilinmektedir. Bunlar çok kısa dalga boyuna sahip elektromanyetik salınımlardır. Prensip olarak γ-radyasyonu sert X-ışınlarına yakındır ve intranükleer kökeni bakımından ondan farklıdır. X-ışını radyasyonu, bir atomun elektron kabuğundaki geçişler sırasında meydana gelir ve γ-radyasyonu, radyoaktif bozunumdan (α ve β) kaynaklanan uyarılmış atomlar tarafından yayılır.

Radyoaktif bozunmanın bir sonucu olarak, nükleer yüklerine (sıra numarası) göre, periyodik sistemin halihazırda işgal edilmiş hücrelerine aynı özelliklere sahip elementler tarafından yerleştirilmesi gereken elementler elde edilir. seri numarası, ancak farklı bir atom kütlesine sahip. Bunlar sözde izotoplardır. İle kimyasal özellikler genellikle ayırt edilemez oldukları kabul edilir, bu nedenle izotop karışımının genellikle tek bir element olduğu kabul edilir. Ezici çoğunlukta izotopik kompozisyonun değişmezliği kimyasal reaksiyonlar bazen izotop bileşiminin değişmezliği yasası olarak da adlandırılır. Örneğin, doğal bileşiklerdeki potasyum, 39 K'dan %93,259, 41 K'den %6,729 ve 40 K'dan %0,0119 (K-yakalama ve β-bozunması) izotopların bir karışımıdır. Kalsiyumun kütle numaraları 40, 42, 43, 44, 46 ve 48 olan altı kararlı izotopu vardır. Kimyasal analitik ve diğer birçok reaksiyonda bu oran pratikte değişmeden kalır, bu nedenle kimyasal reaksiyonlar genellikle izotopları ayırmak için kullanılmaz. Çoğu zaman bu amaç için çeşitli fiziksel işlemler kullanılır - difüzyon, damıtma veya elektroliz.

İzotop aktivitesinin birimi, 1 saniyede bir bozunma olayının meydana geldiği radyoaktif bir kaynaktaki nüklidin aktivitesine eşit olan becquerel'dir (Bq).

1.2 Radyoaktif bozunma yasası

Mevcut çekirdeklerde gözlenen radyoaktivite doğal şartlar doğal, nükleer reaksiyonlarla elde edilen çekirdeklerin radyoaktivitesine ise yapay denir.

Yapay ile arasında doğal radyoaktivite temel bir fark yoktur. Her iki durumda da radyoaktif dönüşüm süreci aynı yasalara tabidir - radyoaktif dönüşüm yasası:

Eğer t = 0 ise const = -lg N 0 olur. Nihayet

burada A, t zamanındaki aktivitedir; A 0 – t = 0'daki aktivite.

Denklemler (1.3) ve (1.4) radyoaktif bozunma yasasını karakterize eder. Kinetikte bunlara birinci dereceden reaksiyon denklemleri denir. Yarı ömür T 1/2 genellikle radyoaktif bozunma hızının bir özelliği olarak gösterilir; bu, λ gibi, madde miktarına bağlı olmayan sürecin temel bir özelliğidir.

Yarı ömür, belirli bir miktardaki radyoaktif maddenin yarı yarıya azaldığı süredir.

Farklı izotopların yarı ömürleri önemli ölçüde farklılık gösterir. Yaklaşık 10 10 yıl arasında yer almaktadır. önemsiz paylaşımlar saniye. Tabii ki yarılanma ömrü 10 - 15 dakika olan maddeler. ve daha küçük olanların laboratuvarda kullanılması zordur. Çok uzun yarı ömre sahip izotoplar da laboratuarda istenmez, çünkü çevredeki nesnelerin bu maddelerle kazara kirlenmesi durumunda, odanın ve aletlerin dekontamine edilmesi için özel çalışma yapılması gerekecektir.

1.3 Radyoaktif radyasyonun madde ve sayaçlarla etkileşimi

radyasyon

Radyoaktif radyasyonun madde ile etkileşimi sonucunda içinden geçtiği maddenin atomlarının ve moleküllerinin iyonlaşması ve uyarılması meydana gelir. Radyasyon aynı zamanda ışık, fotografik, kimyasal ve biyolojik etkiler de üretir. Radyoaktif radyasyon gazlarda, çözeltilerde ve katılarda çok sayıda kimyasal reaksiyona neden olur. Genellikle bir grup radyasyon-kimyasal reaksiyon halinde birleştirilirler. Bu, örneğin suyun hidrojen, hidrojen peroksit ve çözünmüş maddelerle redoks reaksiyonlarına giren çeşitli radikallerin oluşumuyla ayrışmasını (radyoliz) içerir.

Radyoaktif radyasyon, çeşitli organik bileşiklerin (amino asitler, asitler, alkoller, eterler vb.) çeşitli radyokimyasal dönüşümlerine neden olur. Yoğun radyoaktif radyasyon, cam tüplerin parlamasına ve bir dizi başka etkiye neden olur. katılar. Radyoaktif radyasyonun madde ile etkileşiminin incelenmesine dayanmaktadır. çeşitli yollar Radyoaktiviteyi tespit etmek ve ölçmek.

Çalışma prensibine bağlı olarak radyoaktif radyasyon sayaçları birkaç gruba ayrılır.

İyonlaşma sayaçları. Eylemleri iyonlaşmanın oluşmasına dayanır veya gaz deşarjı, radyoaktif parçacıklar veya γ-kuantum sayaca girdiğinde iyonlaşmanın neden olduğu. İyonizasyon kullanan düzinelerce cihaz arasında tipik olanlar, kimyasal analitik ve radyokimyasal laboratuvarlarda en yaygın olan iyonizasyon odası ve Geiger-Muller sayacıdır.

Endüstri, radyokimya ve diğer laboratuvarlar için özel sayma birimleri üretmektedir.

Sintilasyon sayaçları. Bu sayaçların çalışması, sintilatör atomlarının γ kuantum veya sayaçtan geçen radyoaktif bir parçacık tarafından uyarılmasına dayanmaktadır. Normal duruma dönen heyecanlı atomlar bir ışık parıltısı yayar.

Nükleer süreçlerin incelenmesinin ilk döneminde görsel sintilasyon sayımı önemli bir rol oynadı, ancak daha sonra yerini daha gelişmiş Geiger-Müller sayacı aldı. Şu anda, sintilasyon yöntemi bir fotomultiplikatör kullanılarak yeniden yaygın olarak kullanılmaya başlandı.

Çerenkov karşı çıkıyor. Bu sayaçların çalışması, yüklü bir parçacık şeffaf bir madde içinde hareket ettiğinde, parçacıkların hızının bu ortamdaki ışığın hızını aşması durumunda ışığın yayılmasından oluşan Cherenkov etkisinin kullanımına dayanmaktadır. Belirli bir ortamdaki bir parçacığın ışık üstü hızı gerçeği elbette görelilik teorisiyle çelişmez, çünkü ışığın herhangi bir ortamdaki hızı her zaman vakumdakinden daha düşüktür. Bir madde içindeki bir parçacığın hareket hızı, görelilik teorisine tam uygun olarak, bu maddedeki ışığın hızından daha büyük olabilirken aynı zamanda ışığın boşluktaki hızından daha düşük olabilir. Çerenkov sayaçları çok hızlı parçacıklarla araştırma yapmak, uzayda araştırma yapmak vb. için kullanılır, çünkü onların yardımıyla parçacıkların diğer önemli özellikleri (enerjileri, hareket yönleri vb.) belirlenebilir.

1.4 Radyoaktif radyasyon kaynaklarının sınıflandırılması ve

Radyoaktif İzotoplar

Radyoaktif radyasyon kaynakları kapalı ve açık olarak ikiye ayrılır. Kapalı - hava geçirmez olmalıdır. Açık - havada, ekipmanda, masa yüzeylerinde, duvarlarda vb. radyoaktif kirlenmeye neden olabilecek her türlü sızıntı yapan radyasyon kaynağı.

Kapalı kaynaklarla çalışırken gerekli önlemler dış radyasyondan korunmayla sınırlıdır.

Etkinliği 0,2 g-eq'nin üzerinde olan kapalı radyasyon kaynakları. radyum uzaktan kumandalı koruyucu cihazlara yerleştirilmeli ve özel donanımlı odalara kurulmalıdır.

Kısa Açıklama

Radyoaktif ilaçlarla çalışmanın ek komplikasyonları, vücutta ani bir reaksiyona neden olmayan ve dolayısıyla gerekli önlemlerin zamanında uygulanmasını zorlaştıran radyoaktif radyasyonun toksik özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Bu, radyoaktif ilaçlarla çalışırken güvenlik önlemlerine sıkı sıkıya bağlı kalma ihtiyacını güçlendirir. Gerekli durumlarda, radyoaktif maddelerle çalışma, özel odalarda sözde manipülatörlerin yardımıyla gerçekleşir ve analistin kendisi, radyoaktif radyasyonun etkilerinden güvenilir bir şekilde korunan başka bir odada kalır.

İçerik

Giriş 3
1 Radyoaktivite 5
1.1 Radyoaktif bozunma ve radyasyon türleri 5
1.2 Radyoaktif Bozunma Yasası 7
1.3 Radyoaktif radyasyonun madde ve sayaçlarla etkileşimi
radyasyon 8
1.4 Radyoaktif radyasyon kaynaklarının ve radyoaktif izotopların sınıflandırılması 10
2 Radyoaktivite ölçümlerine dayalı analitik teknikler 12
2.1 Analizde doğal olarak oluşan radyoaktivitenin kullanımı 12
2.2 Aktivasyon analizi 12
2.3 İzotop seyreltme yöntemi 14
2.4 Radyometrik titrasyon 14
3 Radyoaktivite uygulamaları 18
3.1 Radyoaktif izleyicilerin kullanımı analitik Kimya 18
3.2 Radyoaktif izotopların uygulanması 22
Sonuç 25
Kullanılan kaynakların listesi 26

Radyoaktif radyasyonun insanlar üzerindeki etkisi

Her türden radyoaktif radyasyonun (alfa, beta, gama, nötronlar) yanı sıra elektromanyetik radyasyonun (X-ışınları) canlı organizmalar üzerinde çok güçlü bir biyolojik etkisi vardır; bu, atomların ve moleküllerin uyarılması ve iyonizasyon süreçlerinden oluşur. canlı hücreler kadar. İyonlaştırıcı radyasyonun etkisi altında karmaşık moleküller ve hücresel yapılar tahrip olur, bu da radyasyonun vücuda verdiği zarar. Bu nedenle herhangi bir radyasyon kaynağıyla çalışırken tüm önlemlerin alınması gerekir. radyasyon koruması Radyasyona maruz kalabilecek kişiler.

Ancak bir kişi iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalabilir ve yaşam koşulları. İnert, renksiz, radyoaktif gaz olan radon, insan sağlığı için ciddi tehlike oluşturabilir. Radyumun bozunma ürünüdür ve yarı ömrü T = 3,82 gündür. Radyum toprakta, taşlarda ve çeşitli bina yapılarında az miktarda bulunur. Nispeten kısa ömrüne rağmen, radyum çekirdeğindeki yeni bozunumlar nedeniyle radon konsantrasyonu sürekli olarak yenilenir, böylece radon atmosferde birikebilir. Kapalı alanlarda. Radon akciğerlere ulaştığında parçacıklar yayar ve kimyasal olarak inert bir madde olmayan polonyum'a dönüşür. Aşağıda uranyum serisinin radyoaktif dönüşümlerinin bir zinciri yer almaktadır. Amerikan Komisyonuna göre radyasyon güvenliği Kontrol ve kontrolde, bir kişi ortalama olarak radon nedeniyle iyonlaştırıcı radyasyonun %55'ini, radyasyon nedeniyle ise yalnızca %11'ini alır. tıbbi hizmetler. Kozmik ışınların katkısı yaklaşık %8'dir. Bir kişinin yaşamı boyunca aldığı toplam radyasyon dozu kat kat daha azdır izin verilen maksimum doz(SDA), iyonlaştırıcı radyasyona ek olarak maruz kalan belirli mesleklerdeki kişiler için kurulmuştur.

Radyoaktif izotopların uygulanması

“Etiketlenmiş atomlar” kullanılarak gerçekleştirilen en göze çarpan çalışmalardan biri organizmalardaki metabolizmanın incelenmesiydi. Nispeten kısa bir sürede vücudun neredeyse tamamen yenilendiği kanıtlanmıştır. Onu oluşturan atomların yerini yenileri alır. Kanın izotop çalışmaları üzerinde yapılan deneylerin gösterdiği gibi, yalnızca demir bu kuralın bir istisnasıdır. Demir, kırmızı kan hücrelerinin hemoglobininin bir parçasıdır. Gıdaya radyoaktif demir atomları eklendiğinde, fotosentez sırasında açığa çıkan serbest oksijenin başlangıçta suyun bir parçası olduğu ve bir parçası olmadığı bulundu. karbon dioksit. Radyoaktif izotoplar tıpta hem teşhis hem de tedavi amaçlı kullanılmaktadır. Kana küçük miktarlarda enjekte edilen radyoaktif sodyum, kan dolaşımını incelemek için kullanılır; iyot, özellikle Graves hastalığında tiroid bezinde yoğun bir şekilde biriktirilir. Bir ölçüm cihazı kullanarak radyoaktif iyot birikimini gözlemleyerek hızlı bir şekilde teşhis konulabilir. Yüksek dozlarda radyoaktif iyot, anormal gelişen dokuların kısmi tahribatına neden olur ve bu nedenle radyoaktif iyot, Graves hastalığını tedavi etmek için kullanılır. Tedavide yoğun kobalt gama radyasyonu kullanılıyor kanser hastalıkları(kobalt tabancası).

Radyoaktif izotopların endüstrideki uygulamaları da daha az kapsamlı değildir. Bunun bir örneği, motorlarda piston segmanı aşınmasını izlemeye yönelik aşağıdaki yöntemdir. içten yanma. Piston segmanını nötronlarla ışınlayarak, içinde nükleer reaksiyonlara neden olurlar ve onu radyoaktif hale getirirler. Motor çalıştığında halka malzemesi parçacıkları yağlama yağına girer. Motorun belirli bir süre çalıştırılmasından sonra yağdaki radyoaktivite seviyesinin incelenmesiyle segman aşınması belirlenir. Radyoaktif izotoplar, metallerin difüzyonunu, yüksek fırınlardaki süreçleri vb. değerlendirmeyi mümkün kılar.

Güçlü gama radyasyonu radyoaktif ilaçlar araştırma için kullanıldı iç yapıİçlerindeki kusurları tespit etmek için metal dökümler.

Radyoaktif izotoplar giderek daha fazla kullanılıyor tarım. Bitki tohumlarının ışınlanması (pamuk, lahana, turp vb.) küçük dozlarda Radyoaktif ilaçlardan kaynaklanan gama ışınları verimde gözle görülür bir artışa yol açar. Yüksek dozda radyasyon bitkilerde ve mikroorganizmalarda mutasyonlara neden olur. bazı durumlarda yeni değerli özelliklere (radyo seçimi) sahip mutantların ortaya çıkmasına yol açar. Bu sayede değerli buğday, fasulye ve diğer mahsul çeşitleri geliştirildi, antibiyotik üretiminde kullanılan yüksek verimli mikroorganizmalar elde edildi. Radyoaktif izotoplardan gelen gama radyasyonu aynı zamanda zararlı böceklerle mücadelede ve koruma amacıyla da kullanılır. Gıda Ürünleri. Tarım teknolojisinde “etiketli atomlar” yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, hangi fosforlu gübrenin bitki tarafından daha iyi emildiğini bulmak için çeşitli gübreler radyoaktif fosfor 15 32P ile etiketlenir. Daha sonra bitkileri radyoaktivite açısından inceleyerek, farklı gübre türlerinden emdikleri fosfor miktarını belirlemek mümkündür. İlginç uygulama Radyoaktivite, radyoaktif izotopların konsantrasyonuna göre arkeolojik ve jeolojik buluntuların tarihlendirilmesine yönelik bir yöntemdir. En çok kullanılan radyokarbon tarihleme flört. Kozmik ışınların neden olduğu nükleer reaksiyonlar nedeniyle atmosferde kararsız bir karbon izotopu ortaya çıkar. Bu izotopun küçük bir yüzdesi, normal kararlı izotopla birlikte havada bulunur. Bitkiler ve diğer organizmalar havadan karbon alır ve her iki izotopu da havayla aynı oranlarda biriktirir. Bitkiler öldüğünde karbon tüketmeyi bırakırlar ve kararsız izotopçürüme sonucunda yavaş yavaş 5730 yıllık yarı ömrü olan nitrojene dönüşür. Antik organizmaların kalıntılarındaki göreceli radyoaktif karbon konsantrasyonunun doğru bir şekilde ölçülmesiyle ölüm zamanları belirlenebilir.

Radyoaktivite uygulamaları.

1. Biyolojik eylemler. Radyoaktif radyasyonun canlı hücreler üzerinde zararlı etkisi vardır. Bu etkinin mekanizması, hızlı yüklü parçacıkların geçişi sırasında atomların iyonlaşması ve hücre içindeki moleküllerin ayrışması ile ilişkilidir. Hızlı büyüme ve üreme durumundaki hücreler özellikle radyasyonun etkilerine karşı hassastır. Bu durum kanser tümörlerini tedavi etmek için kullanılır.

Terapötik amaçlar için, g-radyasyonu yayan radyoaktif ilaçlar kullanılır, çünkü ikincisi gözle görülür bir zayıflama olmadan vücuda nüfuz eder. Radyasyon dozları çok yüksek olmadığında kanser hücreleri ölürken hastanın vücudunda önemli bir hasar oluşmaz. Şunu belirtmek gerekir ki, kanser radyoterapisi, röntgen tedavisi gibi hiçbir şekilde evrensel çözüm bu her zaman bir tedaviye yol açar.

Aşırı yüksek dozda radyoaktif radyasyon neden olur ciddi hastalıklar hayvanlar ve insanlar (radyasyon hastalığı olarak da bilinir) ölüme yol açabilir. Çok küçük dozlarda radyoaktif radyasyon, özellikle de a-radyasyonu, tam tersine, vücut üzerinde uyarıcı bir etkiye sahiptir. Bu radyoaktif maddenin iyileştirici etkisi ile ilişkilidir. maden suları az miktarda radyum veya radon içerir.

2. Işıltılı bileşikler. Işıldayan maddeler radyoaktif radyasyonun etkisi altında parlar (bkz. § 213). Işıldayan bir maddeye (örneğin çinko sülfür) eklenerek çok az miktarda Radyum tuzları kalıcı olarak parlak boyaların hazırlanmasında kullanılır. Bu boyalar saat kadranlarına, akrep ve yelkovana, nişangahlara vb. uygulandığında onları karanlıkta görünür kılar.

3. Dünyanın yaşının belirlenmesi. Radyoaktif element içermeyen cevherlerden çıkarılan sıradan kurşunun atom kütlesi 207.2, uranyumun bozunması sonucu oluşan kurşunun atom kütlesi 206'dır. Bazı uranyum minerallerinde bulunan kurşunun atomik kütlesi şu şekildedir: 206'ya çok yakın olmalıdır. Buradan, bu minerallerin oluşum sırasında (eriyikten veya çözeltiden kristalleşme) kurşun içermediği anlaşılmaktadır; Bu tür minerallerde bulunan tüm kurşun, uranyumun çürümesi sonucu birikmiştir. Radyoaktif bozunma yasasını kullanarak, bir mineraldeki kurşun ve uranyum miktarlarının oranına göre yaşını belirlemek mümkündür.

Bu yöntemle belirlenen minerallerin yaşı çeşitli kökenlerden Uranyum içeren maddenin miktarı yüz milyonlarca yılla ölçülür. En eski mineraller 1,5 milyar yaşın üzerindedir.

Radyoaktif (veya iyonlaştırıcı) radyasyon, atomlar tarafından parçacık veya dalga şeklinde salınan enerjidir. elektromanyetik doğa. İnsanlar bu tür maruziyetlere hem doğal hem de antropojenik kaynaklar yoluyla maruz kalmaktadır.

Radyasyonun faydalı özellikleri endüstride, tıpta başarıyla kullanılmasını mümkün kılmıştır. bilimsel deneyler ve araştırma, tarım ve diğer alanlar. Ancak bu olgunun yaygınlaşmasıyla birlikte insan sağlığına yönelik bir tehdit de ortaya çıktı. Küçük bir radyoaktif radyasyon dozu ciddi hastalıklara yakalanma riskini artırabilir.

Radyasyon ve radyoaktivite arasındaki fark

Radyasyon, geniş anlamda, radyasyon anlamına gelir, yani enerjinin dalgalar veya parçacıklar biçiminde yayılması anlamına gelir. Radyoaktif radyasyon üç türe ayrılır:

• alfa radyasyonu – helyum-4 çekirdeğinin akışı;
• beta radyasyonu – elektron akışı;
• Gama radyasyonu, yüksek enerjili fotonların akışıdır.

Radyoaktif radyasyonun özellikleri enerjilerine, iletim özelliklerine ve yayılan parçacıkların türüne bağlıdır.

Taneciklerden oluşan bir akış olan alfa radyasyonu pozitif yük, hava veya kıyafet nedeniyle gecikebilir. Bu tür pratik olarak cilde nüfuz etmez, ancak örneğin kesikler yoluyla vücuda girdiğinde çok tehlikelidir ve iç organlar üzerinde zararlı etkiye sahiptir.

Beta radyasyonunun enerjisi daha fazladır; elektronlar birlikte hareket eder yüksek hız ve boyutları küçüktür. Bu yüzden bu tip radyasyon ince giysilerden ve deriden dokuya derinlemesine nüfuz eder. Beta radyasyonu, birkaç milimetre kalınlığında bir alüminyum levha veya kalın bir ahşap tahta kullanılarak korunabilir.

Gama radyasyonu, güçlü nüfuz etme kabiliyetine sahip, elektromanyetik nitelikteki yüksek enerjili radyasyondur. Buna karşı korunmak için kalın bir beton tabakası veya bir levha kullanmanız gerekir. ağır metaller platin ve kurşun gibi.

Radyoaktivite olgusu 1896'da keşfedildi. Keşif yapıldı Fransız fizikçi Becquerel. Radyoaktivite, nesnelerin, bileşiklerin, elementlerin iyonlaştırıcı radyasyon yani radyasyon yayma yeteneğidir. Bu olgunun nedeni, bozunma sırasında enerji açığa çıkaran atom çekirdeğinin kararsızlığıdır. Üç tür radyoaktivite vardır:

• doğal – karakteristik ağır elementler seri numarası 82'den büyük olan;
• yapay - özellikle nükleer reaksiyonların yardımıyla başlatılan;
• indüklenmiş - yoğun şekilde ışınlanmaya maruz kaldıklarında kendileri de radyasyon kaynağı haline gelen nesnelerin özelliği.

Radyoaktif olan elementlere radyonüklidler denir. Her biri aşağıdakilerle karakterize edilir:

• yarı ömür;
• yayılan radyasyonun türü;
• radyasyon enerjisi;
• ve diğer özellikler.

Radyasyon kaynakları

İnsan vücudu düzenli olarak radyoaktif radyasyona maruz kalmaktadır. Yıllık alınan tutarın yaklaşık %80’i gelirden geliyor kozmik ışınlar. Hava, su ve toprak, kaynak olan 60 radyoaktif element içerir. doğal radyasyon. Ana doğal kaynak radyasyon dikkate alınır atıl gaz Yerden salınan radon ve kayalar. Radyonüklidler aynı zamanda gıda yoluyla da insan vücuduna girmektedir. İnsanların maruz kaldığı iyonlaştırıcı radyasyonun bir kısmı, nükleer güç jeneratörleri ve elektrik santralleri gibi insan yapımı kaynaklardan gelmektedir. nükleer reaktörler Tedavi ve tanı amaçlı kullanılan radyasyon. Bugün, yaygın yapay kaynaklar radyasyonlar şunlardır:

• tıbbi ekipman (temel antropojenik kaynak radyasyon);
• radyokimya endüstrisi (nükleer yakıtın çıkarılması, zenginleştirilmesi, nükleer atıkların işlenmesi ve geri kazanılması);
• tarım ve hafif sanayide kullanılan radyonüklidler;
• radyokimya tesislerinde kazalar, nükleer patlamalar, radyasyon emisyonları
• İnşaat malzemeleri.

Vücuda nüfuz etme yöntemine bağlı olarak radyasyona maruz kalma iki türe ayrılır: iç ve dış. İkincisi havada dağılan radyonüklidler (aerosol, toz) için tipiktir. Cildinize veya giysilerinize bulaşırlar. Bu durumda radyasyon kaynakları yıkanarak uzaklaştırılabilir. Dış radyasyon mukoza zarlarında ve ciltte yanıklara neden olur. Şu tarihte: dahili tip Radyonüklid, örneğin bir damar içine enjeksiyon yoluyla veya bir yara yoluyla kan dolaşımına girer ve boşaltım veya tedavi yoluyla uzaklaştırılır. Bu tür radyasyon kötü huylu tümörleri kışkırtır.

Radyoaktif arka plan önemli ölçüde şunlara bağlıdır: coğrafi konum– Bazı bölgelerde radyasyon seviyeleri ortalamanın yüzlerce katı olabiliyor.

Radyasyonun insan sağlığına etkisi

Radyoaktif radyasyon, iyonlaştırıcı etkisi nedeniyle insan vücudunda hücre hasarına ve ölüme neden olan kimyasal olarak aktif agresif moleküller olan serbest radikallerin oluşumuna yol açar.

Gastrointestinal sistem hücreleri, üreme ve hematopoietik sistemler. Radyoaktif maruz kalma işlerini bozar ve mide bulantısı, kusma, bağırsak fonksiyon bozuklukları ve ateşe neden olur. Göz dokularını etkileyerek radyasyon kataraktına yol açabilir. Sonuçlara iyonlaştırıcı radyasyon ayrıca vasküler skleroz, bağışıklığın bozulması ve genetik aparatın bozulması gibi hasarları da içerir.

Kalıtsal verilerin aktarım sistemi iyi bir organizasyona sahiptir. Serbest radikaller ve bunların türevleri DNA taşıyıcısının yapısını bozma yeteneğine sahiptir genetik bilgi. Bu, sonraki nesillerin sağlığını etkileyen mutasyonlara yol açar.

Radyoaktif radyasyonun vücut üzerindeki etkilerinin doğası bir dizi faktör tarafından belirlenir:

• radyasyon türü;
• radyasyon yoğunluğu;
• vücudun bireysel özellikleri.

Radyoaktif radyasyonun etkileri hemen ortaya çıkmayabilir. Bazen sonuçları önemli bir süre sonra farkedilir hale gelir. Üstelik tek dozda büyük miktarda radyasyon, küçük dozlara uzun süre maruz kalmaktan daha tehlikelidir.

Emilen radyasyon miktarı Sievert (Sv) adı verilen bir değerle karakterize edilir.

• Normal arka plan radyasyonu 0,2 mSv/saat'i aşmaz, bu da saatte 20 mikroröntgene karşılık gelir. Bir dişin röntgeni çekilirken kişi 0,1 mSv alır.

• Öldürücü tek doz 6-7 Sv'dir.

İyonlaştırıcı radyasyonun uygulanması

Radyoaktif radyasyon teknoloji, tıp, bilim, askeri ve nükleer endüstriler ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. insan aktivitesi. Bu fenomen, duman dedektörleri, güç jeneratörleri, buzlanma alarmları ve hava iyonlaştırıcıları gibi cihazların temelini oluşturur.

Tıpta radyoaktif radyasyon, kanseri tedavi etmek için radyasyon terapisinde kullanılır. İyonlaştırıcı radyasyon radyofarmasötiklerin yaratılmasına izin verdi. Onların yardımıyla gerçekleştirirler teşhis muayeneleri. Bileşiklerin bileşimini analiz etmek ve sterilizasyon için cihazlar iyonlaştırıcı radyasyon temelinde inşa edilmiştir.

Radyoaktif radyasyonun keşfi hiç abartmadan devrim niteliğindeydi; bu olgunun kullanılması insanlığı yeni seviye gelişim. Ancak bu aynı zamanda çevre ve insan sağlığını da tehdit ediyordu. Bu bağlamda radyasyon güvenliğinin sağlanması önemli görev modernlik.

Giriş 3
1 Radyoaktivite 5
1.1 Radyoaktif bozunma ve radyasyon türleri 5
1.2 Radyoaktif Bozunma Yasası 7
1.3 Radyoaktif radyasyonun madde ve sayaçlarla etkileşimi
radyasyon 8
1.4 Radyoaktif radyasyon kaynaklarının ve radyoaktif izotopların sınıflandırılması 10
2 Radyoaktivite ölçümlerine dayalı analitik teknikler 12
2.1 Analizde doğal olarak oluşan radyoaktivitenin kullanımı 12
2.2 Aktivasyon analizi 12
2.3 İzotop seyreltme yöntemi 14
2.4 Radyometrik titrasyon 14
3 Radyoaktivite uygulamaları 18
3.1 Radyoaktif izleyicilerin analitik kimyada uygulanması 18
3.2 Radyoaktif izotopların uygulanması 22
Sonuç 25
Kullanılan kaynakların listesi 26

giriiş

radyoaktif bir elementin varlığında biriktirme yöntemi;
izotop seyreltme yöntemi;
radyometrik titrasyon;
aktivasyon analizi;
Tanımlar doğal olarak oluşan izotopların radyoaktivite ölçümlerine dayanmaktadır.

1 Radyoaktivite

1.1 Radyoaktif bozunma ve radyasyon türleri

Radyoaktif yer değiştirme kanununa göre ?-bozunması sırasında atom numarası iki birim olan ve atom kütlesi orijinal atomunkinden dört birim daha az olan bir atom elde edilir.
2) ?-Ayrışma. ?-bozunmasının birkaç türü vardır: elektronik?-bozunma; pozitron?-bozunması; K-yakala. Örneğin, elektronik?-bozunması sırasında,

Sn > Y + ? - ;
P > S+ ? - .

Çekirdeğin içindeki nötron protona dönüşür. Negatif yüklü bir parçacık yayıldığında, elementin atom numarası bir artar, ancak atom kütlesi hemen hemen değişmeden kalır.
Pozitron?-bozunması sırasında atom çekirdeğinden bir pozitron (?+ -parçacığı) salınır ve daha sonra çekirdeğin içinde bir nötrona dönüşür. Örneğin:

Bir pozitronun ömrü kısadır, çünkü bir elektronla çarpıştığında, ?-kuanta emisyonuyla birlikte yok olma meydana gelir.
K yakalamada, bir atomun çekirdeği yakındaki bir elektron kabuğundan (K kabuğundan) bir elektron yakalar ve çekirdeğin protonlarından biri bir nötrona dönüştürülür.
Örneğin,
Cu >Ni+n
K + e - = Ar + hv

Dış kabuğun elektronlarından biri K kabuğundaki serbest bir yere geçer ve buna sert X ışınlarının emisyonu eşlik eder.
3) Kendiliğinden bölünme. Bu, D.I. Mendeleev'in periyodik tablosunun Z > 90 elementleri için tipiktir. Kendiliğinden fisyon sırasında, ağır atomlar genellikle L.I. Mendeleev'in tablosunun ortasındaki elementler olan parçalara ayrılır. Kendiliğinden fisyon ve β-bozunması, yeni transuranyum elementlerinin üretimini sınırlar.
Akış? ve?-parçacıkları buna göre çağrılır mı? ve?-radyasyon. Ayrıca ?-radyasyonu da bilinmektedir. Bunlar çok kısa dalga boyuna sahip elektromanyetik salınımlardır. Prensip olarak γ radyasyonu sert X ışınlarına yakındır ve çekirdek içi kökeni bakımından ondan farklıdır. X-ışını radyasyonu, bir atomun elektron kabuğundaki geçişler sırasında meydana gelir ve α radyasyonu, radyoaktif bozunumdan (? ve?) kaynaklanan uyarılmış atomlar tarafından yayılır.
Radyoaktif bozunmanın bir sonucu olarak, çekirdeklerin yüküne (seri numarası) göre, aynı atom numarasına sahip ancak farklı atom kütlesine sahip elementler tarafından periyodik tablonun halihazırda işgal edilmiş hücrelerine yerleştirilmesi gereken elementler elde edilir. Bunlar sözde izotoplardır. Kimyasal özelliklerinin ayırt edilemez olduğu kabul edilir, bu nedenle izotop karışımı genellikle tek bir element olarak kabul edilir. Kimyasal reaksiyonların büyük çoğunluğunda izotopik bileşimin sabitliğine bazen izotopik bileşimin değişmezliği yasası denir. Örneğin, doğal bileşiklerdeki potasyum, 39 K'dan %93,259, 41 K'den %6,729 ve 40 K'dan %0,0119 (K-yakalama ve a-bozunması) izotopların bir karışımıdır. Kalsiyumun kütle numaraları 40, 42, 43, 44, 46 ve 48 olan altı kararlı izotopu vardır. Kimyasal analitik ve diğer birçok reaksiyonda bu oran pratikte değişmeden kalır, bu nedenle kimyasal reaksiyonlar genellikle izotopları ayırmak için kullanılmaz. Çoğu zaman bu amaç için çeşitli fiziksel işlemler kullanılır - difüzyon, damıtma veya elektroliz.
İzotop aktivitesinin birimi, 1 saniyede bir bozunma olayının meydana geldiği radyoaktif bir kaynaktaki nüklidin aktivitesine eşit olan becquerel'dir (Bq).

1.2 Radyoaktif bozunma yasası

Eğer t = 0 ise const = -lg N 0 olur. Nihayet

A, t zamanındaki aktivitedir; A 0 – t = 0'daki aktivite.
Denklemler (1.3) ve (1.4) radyoaktif bozunma yasasını karakterize eder. Kinetikte bunlara birinci dereceden reaksiyon denklemleri denir. Yarı ömür T1/2 genellikle radyoaktif bozunma hızının bir özelliği olarak gösterilir; bu, örneğin madde miktarına bağlı olmayan sürecin temel bir özelliğidir.
Yarı ömür, belirli bir miktardaki radyoaktif maddenin yarı yarıya azaldığı süredir.
Farklı izotopların yarı ömürleri önemli ölçüde farklılık gösterir. Yaklaşık 10 10 yıldan bir saniyenin çok küçük kesirlerine kadar değişir. Tabii ki yarılanma ömrü 10 - 15 dakika olan maddeler. ve daha küçük olanların laboratuvarda kullanılması zordur. Çok uzun yarı ömre sahip izotoplar da laboratuarda istenmez, çünkü çevredeki nesnelerin bu maddelerle kazara kirlenmesi durumunda, odanın ve aletlerin dekontamine edilmesi için özel çalışma yapılması gerekecektir.

1.3 Radyoaktif radyasyonun madde ve sayaçlarla etkileşimi

radyasyon

1.4 Radyoaktif radyasyon kaynaklarının sınıflandırılması ve

Radyoaktif İzotoplar

2 Radyoaktivite ölçümlerine dayalı analitik teknikler

2.1 Doğal olarak oluşan radyoaktivitenin analizde kullanılması

2.2 Aktivasyon analizi

Nötronlar analiz edilen numunenin bileşenleri ile nükleer reaksiyona girerler, örneğin:
55 Mn + n = 56 Mn veya Mn (n,?) 56 Mn
Radyoaktif 56 Mn, 2,6 saatlik yarılanma ömrüyle bozunur:

56 Mn > 56 Fe +

Numunenin bileşimi hakkında bilgi edinmek için radyoaktivitesi bir süre ölçülür ve ortaya çıkan eğri analiz edilir (Şekil 2.1). Böyle bir analiz yapılırken özet eğrinin şifresini çözebilmek için çeşitli izotopların yarı ömürleri hakkında güvenilir verilere sahip olmak gerekir.

Şekil 2.1 - Radyoaktivitenin zamanla azalması

Aktivasyon analizi için diğer bir seçenek, bir numunenin ?-radyasyon spektrumunun ölçülmesine dayanan ?-spektroskopi yöntemidir. ?-radyasyonun enerjisi nitelikseldir ve sayma hızı izotopun niceliksel bir özelliğidir. Ölçümler, sintilasyon veya yarı iletken sayaçlara sahip çok kanallı spektrometreler kullanılarak yapılır. Bu, radyokimyasal analize göre çok daha hızlı ve daha spesifik, ancak biraz daha az hassas bir analiz yöntemidir.
Aktivasyon analizinin önemli bir avantajı düşük tespit limitidir. Onun yardımıyla uygun koşullar altında 10 -13 - 10 -15 g'a kadar madde tespit edilebilir. Bazı özel durumlarda daha da düşük tespit limitlerine ulaşmak mümkün olmuştur. Örneğin, yarı iletken endüstrisinde silikon ve germanyumun saflığını izlemek ve %10 -8 - 10 -9'a kadar yabancı madde içeriğini tespit etmek için kullanılır. Bu içerikler aktivasyon analizi dışında herhangi bir yöntemle belirlenemez. Periyodik tablonun mendelevyum ve kurçatovyum gibi ağır elementlerini elde ederken araştırmacılar, ortaya çıkan elementin neredeyse her atomunu saymayı başardılar.
Aktivasyon analizinin ana dezavantajı, nötron kaynağının büyüklüğünü ve sonuçların elde edilme sürecinin genellikle uzun sürmesidir.

2.3 İzotop seyreltme yöntemi

2.4 Radyometrik titrasyon

Bu titrasyon sırasında aktivitedeki değişiklik Şekil 2.2a'da görülebilir. Eşdeğerlik noktasının grafiksel tanımı da burada gösterilmektedir. Eşdeğerlik noktasından önce radyoaktif madde çözeltiden çökeltiye geçeceğinden çözeltinin aktivitesi keskin bir şekilde azalacaktır. Eşdeğerlik noktasından sonra çözümün aktivitesi hemen hemen sabit ve çok küçük kalacaktır.
Şekil 2.2,b'den görülebileceği gibi, eşdeğerlik noktasına kadar çözeltiye hidrojen fosfat eklenmesi, radyoaktif izotop çökeceğinden pratikte çözeltinin aktivitesinde bir artışa neden olmayacaktır. Eşdeğerlik noktasından sonra çözeltinin aktivitesi hidrojen fosfat konsantrasyonuyla orantılı olarak artmaya başlar.

A) - çözelti ile titrasyon sırasında içeren fosfat çözeltisinin aktivitesindeki değişiklik; b) - fosfat içerenlerle titre edildiğinde çözeltinin aktivitesinde değişiklik.
Şekil 2.2 - Radyometrik titrasyon eğrilerinin türleri

Radyometrik titrasyon reaksiyonları, genellikle titrimetrik analiz reaksiyonlarına uygulanan gereksinimleri (reaksiyonun hızı ve tamlığı, reaksiyon ürününün bileşiminin sabitliği, vb.) karşılamalıdır. Bu yöntemde reaksiyonun uygulanabilirliği için açık bir koşul, çözeltinin aktivitesinin belirlenmesinde müdahaleyi ortadan kaldırmak amacıyla reaksiyon ürününün analiz edilen çözeltiden başka bir faza geçişidir. Bu ikinci aşama genellikle oluşan bir çökeltidir. Reaksiyon ürününün organik bir solvent ile ekstrakte edildiği bilinen yöntemler vardır. Örneğin, birçok katyonun ditizon ile titre edilmesi sırasında özütleyici olarak kloroform veya karbon tetraklorür kullanılır. Bir ekstraktantın kullanılması, eşdeğerlik noktasının daha doğru bir şekilde belirlenmesini mümkün kılar, çünkü bu durumda belirlenmesi, her iki fazın aktivitesini ölçebilir.

2.5 Mössbauer etkisi

Etki 1958'de R. P. Mossbauer tarafından keşfedildi. Bu isim altında, a-kuantanın atom çekirdekleri tarafından emisyonu, soğurulması ve saçılması olgusu çoğu zaman çekirdeklerin geri tepmesi için enerji harcamadan birleştirilir. ?-radyasyonun emilimi genellikle incelenir, bu nedenle Mössbauer etkisine sıklıkla ?-rezonans spektroskopisi (GRS) adı da verilir.
?-kuanta yayıldığında atom çekirdeği normal durumuna geri döner. Bununla birlikte, yayılan radyasyonun enerjisi yalnızca uyarılmış ve uyarılmış çekirdekteki çekirdeğin enerji durumları arasındaki farkla belirlenmeyecektir. normal koşullar. Momentumun korunumu yasasından dolayı çekirdek, geri tepme denilen olaya maruz kalır. Bu, gaz halindeki bir atom durumunda, yayılan radyasyonun enerjisinin, yayıcının katı bir gövdeye yerleştirildiği duruma göre daha az olacağı gerçeğine yol açar. İkinci durumda geri tepmeden kaynaklanan enerji kayıpları ihmal edilebilir bir değere indirilir. Böylece, geri tepmeden yayılan radyasyonun γ-kuantumu, aynı elementin uyarılmamış atomları tarafından absorbe edilebilir. Bununla birlikte, yayıcı çekirdeğin ve soğurucu çekirdeğin kimyasal ortamındaki farklılık, çekirdeklerin enerji durumlarında, γ kuantanın rezonans soğurulmasının meydana gelmesini önlemeye yetecek bir miktar farklılığa neden olur. Çekirdeklerin enerji durumlarındaki fark, radyasyon frekansının (içinde) buna göre Doppler etkisi kullanılarak niceliksel olarak telafi edilir. bu durumda enerji?-kuantum) hareketin hızına bağlıdır. Vericinin (veya soğurucunun) belirli bir hareket hızında, çünkü yalnızca bağıl hız yer değiştirme) rezonans emilimi meydana gelir. ?-kuantanın soğurulmasının yoğunluğunun hareket hızına bağımlılığına Mössbauer spektrumu denir. Tipik bir Mössbauer spektrumu Şekil 2.3'te sunulmaktadır; burada onunla ters orantılı olan sayım oranı, soğurma yoğunluğunun bir ölçüsü olarak gösterilmektedir.

Şekil 2.3 - Mössbauer absorpsiyon spektrumu

Numunenin veya yayıcının hareket hızı genellikle saniyede birkaç santimetreyi geçmez. Mössbauer spektrumu bir maddenin çok önemli bir özelliğidir. İncelenen bileşiklerdeki kimyasal bağın doğasını, bunların özelliklerini yargılamaya olanak tanır. elektronik yapı ve diğer özellikler ve özellikler.

3 Radyoaktivite uygulamaları

3.1 Radyoaktif izleyicilerin analitik kimyada uygulanması

Numunenin bekerel cinsinden ifade edilen radyoaktivitesi nerede ve radyonüklidin eşit olarak dağıldığı analit numunesinin kütlesi, hem numunenin tamamı hem de herhangi bir kısmı için sabit kalır.
Tungsten gibi uçması son derece zor ve refrakter bir metalin buhar basıncını belirlemek için bir deney düşünelim. Yapay olarak üretilen?-radyoaktif tungsten-185, etiket olarak kullanılabilir. Bu işareti içeren metal tungsteni hazırlayalım ve spesifik aktivitesini belirleyelim. Daha sonra, seçilen sıcaklıkta tungsten yüzeyinden buharlaşan ve belirli bir hacimde buhar içinde bulunan metal buharlarını toplayacağız. Belirlendikleri aynı koşullar altında bu buharların aktivitesini bulacağız. Buhar kütlesinin olduğu açıktır.

Daha sonra, buharın hacmini bilerek, deneyin sıcaklığındaki yoğunluğunu bulabilir ve ardından buharın bileşimi ve basıncı hakkındaki bilgileri kullanarak bulabilirsiniz.
Benzer şekilde, radyoaktif bir etiket kullanarak, bir maddenin bir çözeltideki konsantrasyonunu bulabilir ve örneğin doymuş bir çözeltideki konsantrasyonunu belirleyebilirsiniz. Benzer şekilde, bir maddenin ekstraksiyondan sonra kalan kütlesi de bulunabilir. su ortamı ve organik faza geçti. Daha sonra, ekstrakte edilen maddenin fazları arasındaki dağılım katsayılarını hesaplamak mümkündür (burada, dağıtım katsayıları çok yüksek olduğunda radyoaktif izleyicilerin kullanımı önemlidir ve ekstrakte edilen maddenin çok düşük miktarlarını belirlemek için başka analitik yöntemler yoktur). sulu fazda kalan).
İzotop seyreltme yönteminde radyoaktif izleyicilerin kullanımı orijinaldir. Benzer özelliklere sahip bir amino asit karışımındaki herhangi bir amino asidin içeriğini belirlemeniz gerektiğini ve kimyasal yöntemler kullanarak amino asitlerin tam (kantitatif) bir şekilde ayrılmasını gerçekleştirmenin imkansız olduğunu, ancak izole etmenize izin veren bir yöntem olduğunu varsayalım. bu amino asidin küçük bir kısmının saf formundaki bir karışımdan (örneğin kromatografi kullanılarak) elde edilmesi. Benzer bir sorun, bir lantanit karışımındaki herhangi bir lantanitin içeriğini belirlerken ve bu veya bu elementin doğada, örneğin nehir veya deniz suyunda hangi kimyasal formlarda bulunduğunu belirlerken ortaya çıkar.
Bunu toplam iyot içeriğini belirlemek için kullanacağız. deniz suyu kütle ve aktiviteye göre iyodür iyonlarının kısmı. Bu etiketli iyodür iyonlarını analiz edilen numuneye verelim ve radyoaktif etiketin iyot içeren tüm numunelere eşit şekilde dağılması için ısıtalım. kimyasal formlar, deniz suyunda bulunur (bu durumda bu tür formlar iyodür, iyodat ve periodat iyonlarıdır). Daha sonra gümüş nitrat kullanarak iyodür iyonlarının küçük bir kısmını AgI çökeltisi formunda izole edip kütlesini ve radyoaktivitesini belirleyeceğiz. Eğer genel içerik numunedeki iyot eşitse, öyle görünüyor ki

Biraz farklı bir teknik kullanarak deniz suyunun iyot içeriğini iyodür iyonları formunda bulmak mümkündür. Bunu yapmak için, numuneye radyoaktif bir etiket yerleştirildikten sonra, iyodür iyonları ile iyot içeren diğer formlar (iyodat ve periyodat iyonları) arasında izotop değişiminin (iyot atomlarının değişimi) meydana gelmediği koşullar yaratılmalıdır (bunun için nötr bir ortama sahip soğuk bir çözelti kullanın). AgI formundaki bir çökeltici - gümüş nitrat (porsiyon ağırlığı) kullanılarak deniz suyundan iyodür iyonlarının küçük bir kısmının daha da izole edilmesi ve bunun radyoaktivitesinin ölçülmesi, formül (3.5) kullanılarak numunedeki iyodür iyonlarının içeriği bulunabilir.

Radyoaktif atomların kullanımı aynı zamanda aktivasyon analizi gibi evrensel ve son derece hassas bir analitik kimya yönteminin de temelini oluşturur. Aktivasyon analizi yapılırken uygun bir analiz yönteminin kullanılması gerekmektedir. Nükleer reaksiyon numunede belirlenen elementin atomlarını aktive eder, yani radyoaktif hale getirir. Çoğu zaman aktivasyon analizi bir nötron kaynağı kullanılarak gerçekleştirilir. Örneğin, nadir toprak elementi disprosyum Dy'nin içeriğini katı kayada bulmak gerekiyorsa, aşağıdaki şekilde ilerleyin.
İlk olarak, bilinen değişen miktarlarda Dy içeren bir dizi numune hazırlanır (örneğin, DyF3 veya Dy203 formunda alınır - oksijen ve flor atomları, nötronlar tarafından etkinleştirilmez). Bu numuneler aynı nötron akısı ile aynı koşullar altında ışınlanır. Bu deneyler için gereken nötron kaynağı, nötron yayan bir malzeme (örneğin, amerikyum-241 ve berilyum karışımı) içeren küçük (kalem boyutunda) bir ampuldür. Böyle bir nötron kaynağı, su kovası büyüklüğünde bir parafin bloğunun ortasında açılan bir deliğe yerleştirilerek güvenli bir şekilde saklanabilir.
Işınlama için disprosyum içeriği bilinen numuneler, parafin blokta bulunan ve kaynaktan aynı uzaklıkta bulunan kuyucuklara yerleştirilir (Şekil 3.1).

1 – parafin bloğu, 2 – ampul nötron kaynağı,
3 – ışınlanmış numuneler.
Şekil 3.1 - Nötron aktivasyon analizi şeması

Analizi yapılan kayanın numuneleri aynı kuyucuklara yerleştirilir. Nötronların etkisi altında numunelerde 164 Dy(n, g) 165 Dy nükleer reaksiyonu meydana gelir. Belirli bir süre sonra (örneğin 6 saat sonra) tüm numuneler kuyulardan çıkarılır ve aynı koşullar altında aktiviteleri ölçülür. İlaçların aktivitesinin ölçüm verilerine dayanarak, “numunedeki disprosiyum içeriği - ilaç aktivitesi” koordinatlarında bir kalibrasyon grafiği oluşturulur ve bundan analiz edilen materyaldeki disprosiyum içeriği bulunur (Şekil 3.2).

Şekil 3.2 – Kaydedilen aktivitenin/nötronla aktifleşen numunelerin numunelerdeki disprosiyum kütlesine bağımlılığının grafiği. Analiz edilen örnek yaklaşık 3 µg disprosyum içerir

Aktivasyon analizi yöntemi yalnızca yüksek hassasiyeti nedeniyle iyi değildir. Aktivasyon sırasında oluşan radyonüklitlerin radyasyonunun türü ve enerjisi farklı olduğundan, spektrometrik radyometrik ekipman kullanıldığında, aktivasyonundan sonra bir numunede 10-15'e kadar elementin aynı anda belirlenmesi mümkün hale gelir.
Aktivasyon analizinin bir önemli avantajı daha: Genellikle nötronların aktivasyonu sonucu oluşan radyonüklidler oldukça hızlı bir şekilde bozunur, böylece bir süre sonra analiz edilen nesnenin radyoaktif olmadığı ortaya çıkar. Dolayısıyla birçok durumda aktivasyon analizi, analiz edilen nesnenin yok edilmesiyle ilişkili olmayan bir analizdir. Bu özellikle şu durumlarda önemlidir: Hakkında konuşuyoruz kompozisyonun belirlenmesinde arkeolojik buluntular, meteorlar ve diğer benzersiz örnekler.

3.2 Radyoaktif izotopların kullanımı

radyasyon parçacık ışınlama radon

İnsanlar radyasyonu kullanmayı öğrendi barışçıl amaçlarla, İle yüksek seviye neredeyse tüm endüstrileri yeni bir seviyeye yükseltmemize olanak tanıyan güvenlik.

Nükleer santralleri kullanarak enerji üretmek. Tüm sektörlerden ekonomik aktivite insan enerjisi en çok büyük etki hayatlarımız için. Evlerdeki ısı ve ışık, trafik akışı ve sanayinin işleyişi; bunların hepsi enerji gerektirir. Bu endüstri en hızlı büyüyen sektörlerden biridir. 30 yılda nükleer güç ünitelerinin toplam kapasitesi 5 bin kilovattan 23 milyon kilovata çıktı.

Çok az insan bundan şüphe ediyor nükleer güç insanlığın enerji dengesinde güçlü bir yer edinmiştir.

Kusur tespitinde radyasyonun kullanımını ele alalım. X-ışını ve gama kusur tespiti, malzemelerin kalitesini kontrol etmek için endüstride radyasyonun en yaygın kullanımlarından biridir. X-ışını yöntemi tahribatsızdır, böylece test edilen malzeme daha sonra amaçlanan amaç için kullanılabilir. Hem X-ışını hem de gama kusuru tespiti, X-ışını radyasyonunun nüfuz etme kabiliyetine ve malzemelerdeki emilim özelliklerine dayanmaktadır.

Gama radyasyonu aşağıdaki amaçlar için kullanılır: kimyasal dönüşümlerörneğin polimerizasyon proseslerinde.

Belki de en önemlilerinden biri gelişmekte olan endüstriler nükleer tıptır. Nükleer tıp, gelişmelerin kullanılmasıyla ilgili bir tıp dalıdır. nükleer Fiziközellikle radyoizotoplar vb.

Günümüzde nükleer tıp neredeyse tüm insan organ sistemlerinin incelenmesine olanak sağlamakta ve nöroloji, kardiyoloji, onkoloji, endokrinoloji, göğüs hastalıkları ve tıbbın diğer alanlarında kullanılmaktadır.

Yöntemleri kullanma nükleer Tıp Organlara kan akışını, safra metabolizmasını, böbrek, mesane ve tiroid fonksiyonlarını inceleyin.

Yalnızca statik görüntüler elde etmek değil, aynı zamanda dinamikleri incelemek için farklı zaman noktalarında elde edilen görüntüleri üst üste bindirmek de mümkündür. Bu teknik örneğin kalp fonksiyonunun değerlendirilmesinde kullanılır.

Rusya'da, radyoizotopların kullanıldığı iki tür teşhis halihazırda aktif olarak kullanılmaktadır - sintigrafi ve pozitron emisyon tomografisi. Organ fonksiyonunun eksiksiz modellerini oluşturmanıza olanak tanırlar.

Doktorlar, düşük dozlarda radyasyonun uyarıcı bir etkiye sahip olduğuna ve sistemi eğittiğine inanıyor biyolojik koruma kişi.

Birçok tatil yeri, radyasyon seviyesinin doğal koşullara göre biraz daha yüksek olduğu radon banyolarını kullanır.

Bu banyoları yapanların performansının arttığı ve sakinleştiği fark edildi. gergin sistem, yaralanmalar daha hızlı iyileşir.

Yabancı bilim adamları tarafından yapılan araştırmalar, doğal ortamın daha yüksek olduğu bölgelerde tüm kanser türlerinin görülme sıklığının ve ölüm oranının daha düşük olduğunu göstermektedir. arkaplan radyasyonu(güneşli ülkelerin çoğu bu şekilde sınıflandırılabilir).