Изотопы радиоактивные
ИЗОТОПЫ РАДИОАКТИВНЫЕ — неустойчивые разновидности атомов химических элементов, самопроизвольно превращающиеся врезультате радиоактивного распада в атомы других элементов. Атомы — мельчайшие частицы химических элементов — состоят из атомного ядра, в котором практически сосредоточена вся масса атома, и электронов, расположенных вокруг ядра. В целом атомы обычно электрически нейтральны. Это объясняется тем, что положительный заряд атомного ядра компенсируется отрицательным зарядом электронов.
Атомное ядро не является монолитным телом, а состоит из микрочастиц другого типа — положительно заряженных протонов и электрически нейтральных нейтронов. У одного и того же химического элемента могут существовать разновидности атомов, отличающиеся друг от друга лишь числом нейтронов в ядро. В связи с этим физические свойства таких разновидностей различны. Химические свойства этих атомов обусловлены их местоположением в периодической системе элементов Д. И. Менделеева, что, в свою очередь, определяется числом протонов в их ядрах; поскольку это число одинаково, различий в химических свойствах такие атомы не имеют. Подобные разновидности атомов называют изотопами. Различают изотопы устойчивые (стабильные) и неустойчивые, то есть изотопы радиоактивные.
Атомы изотопов обозначают символом химического элемента, к которому относится данный атом, а вверху у символа ставится общее число протонов и нейтронов в атомном ядре. Например, один из изотопов радиоактивных иода обозначается J131; это означает, что каждое ядро рассматриваемой разновидности атомов иода имеет в сумме 131 протон и нейтрон. Другие изотопы радиоактивные иода обозначаются J132, J128 и так далее. Число протонов у всех атомов иода одинаково, а общее число частиц (131, 132, 128) меняется лишь за счет изменения числа нейтронов в ядре. В настоящее время известны изотопы радиоактивные всех химических элементов.
Основными типами радиоактивного распада изотопов радиоактивных являются альфа-распад и бета-распад. При альфа-распаде атомное ядро испускает альфа-частицу (ядро атома гелия) и превращается в ядро другого элемента, электрический заряд которого меньше первоначального на 2 единицы, а масса — на 4 массовые единицы. Испускаемые альфа-частицы состоят из одной или нескольких групп частиц с определенными значениями энергии частиц в каждой группе.
При бета-распаде ядро испускает электрон или позитрон (частица, отличающаяся от электрона положительным электрическим зарядом). Масса атома при этом практически не меняется, а заряд ядра увеличивается на единицу при испускании электрона и уменьшается на единицу при испускании позитрона, то есть ядро данного элемента становится изотопом смежного элемента. Испускаемые позитроны и электроны обладают всеми возможными значениями энергии в области от 0 до некоторой максимальной, характерной для данного изотопа радиоактивного.
Радиоактивные превращения изотопа радиоактивного часто сопровождаются испусканием гамма-лучей — электромагнитным излучением с очень малой длиной волны (от 10 3 сми менее). Гамма-лучи имеют ту же природу, что и рентгеновские лучи, но обладают гораздо большей проникающей способностью через тела.
Основными физическими характеристиками изотопа радиоактивного являются: тип радиоактивности, которым он обладает; его период полураспада, то есть время, в течение которого в среднем распадается половина всех атомов данного радиоактивного вещества; энергия испускаемого излучения. В настоящее время известно около 50 природных изотопов радиоактивных и около 1 000 искусственных изотопов радиоактивных, полученных на ядерных реакторах и ускорителях заряженных частиц.
Излучения, испускаемые изотопами радиоактивными, широко используются в медицине и биологии.
Изотопы радиоактивные для целей диагностики применяются как радиоактивные индикаторы: внутрь организма вводится некоторое, вполне безопасное количество препарата, в котором содержится определенный изотоп радиоактивный. По гамма- или бета-излучению, испускаемому этим изотопы радиоактивные, можно судить о перемещении в организме данного вещества (отсюда название «меченые атомы»). По «меченым атомам» изучают характер накопления препарата в том или ином органе а ткани, скорость его передвижения в крови и так далее. Регистрация излучения производится специальными счетчиками заряженных частиц, расположенными над изучаемым органом или тканью. В настоящее время для целей диагностики наиболее широко применяются радиоактивные изотопы иода J131, фосфора Р32, натрия Na24 и так далее. Для определения функционального состояния щитовидной железы, печени, почек, а также при диагностике метастазов рака щитовидной железы и печени применяется J131. Изотоп фосфора Р32 используется при диагностике опухолей головного мозга, половой сферы, носоглотки, глаза; изотоп натрия Na21 используется для определения скорости кроветока в кругах кровообращения.
Ценность диагностики с помощью радиоактивных изотопов состоит в том, что этот метод является высокочувствительным, позволяющим обнаруживать начальные патологические сдвиги в организме, которые в большинстве случаев невозможно установить другими методами. При этом исследование проводится без всякого нарушения нормальной жизнедеятельности организма. Поскольку интенсивное длительное воздействие излучения на организм может привести к лучевому поражению (см. Лучевая болезнь), в организм при диагностическом исследовании вводятся весьма малые дозы радиоактивных изотопов, обладающих малыми периодами полураспада (например, иод J131 — 8 дней, фосфор Р32 — 14 дней, натрий Na24 — 15 часов) и быстро выводящихся из организма.
Изотопы радиоактивные для целей лечения используются как источники излучений для лечения рака в Израиле. Наиболее широко применяются радиоактивные изотопы при лечении злокачественных (и доброкачественных) опухолей. Лечение радиоактивными изотопами основано на разрушающем действии излучения на ткани (при длительном облучении или большом количестве радиоактивных изотопов); при этом ткани со злокачественным ростом более чувствительны к излучению радиоактивных изотопов. Подробнее см. Радиотерапия.
Учитывая, что контакт с радиоактивными изотопами безопасен для человека лишь в определенных пределах, для работающих с ними установлены предельно-допустимые дозы излучения от веществ, находящихся вне организма и внутри организма, нормы содержания радиоактивных веществ в воздухе, нормы загрязненности поверхностей оборудования, спецодежды и рук. Важное значение имеет также применение специального защитного оборудования при работе с радиоактивными изотопами (защитные радиоманипуляционные столы для приготовления необходимых доз радиоактивного препарата, специальные шприцы с защитой для введения радиоактивных растворов в организм и так далее) и средств индивидуальной защиты (специальные комбинезоны, халаты, перчатки, обувь, очки и так далее), а также соблюдение правил личной гигиены.
Popularity: 23%