مواد پرتوزا
در مواد پرتوزا یا رادیو اکتیو فرایند پرتوزایی رخ می‌دهد. معمولاً پرتوزایی (رادیواکتیویته) به فرآیندی گفته می‌شود که به وسیله آن هسته‌های ناپایدار اتمی دچار واپاشی هسته‌ای می‌شوند. چنین فرایندی یک پرتو یون ساز با مقدار بالایی انرژی )کار مایه( پدید می‌آورد. گاهی این انرژی را می‌توان به صورت نیروی هسته‌ای مهار کرد یا می‌تواند به‌وسیله آلودگی پرتوزایی در زیست بوم رها شود که بسیار مخاطره آمیز خواهد بود. هسته‌هایی که ترکیب نوترونها و پروتونهایشان پایدار نیست دست خوش واپاشی می‌شوند. این گونه هسته‌ها به طور ذاتی ناپایدار بوده و با گذشت زمان تغییر نموده و به هسته‌های جدیدی تبدیل می‌شوند. به این فرآیند شکافت هسته‌ای می‌گویند که ضمن تبدیل به هسته یا هسته‌هایی کوچک تر و پایدارتر پرتوهای پرانرژی به اطراف پراکنده می‌شود. چنین هسته‌ای را پرتوزا یا رادیواکتیو می‌گویند. ناپایداری هسته می‌تواند به دلیل فزونی نوترونها، پروتون‌ها و یا هر دو باشد.
خواص اشعه رادیواکتیو
عناصر رادیواکتیو معمولا سه نوع ذره یا اشعه از خود صادر می‌کنند که شامل ذره آلفا ، ذره بتا و اشعه گاما است. با قرار دادن اشعه رادیواکتیو تحت تاثیر میدان مغناطیسی متوجه شده‌اند که ذره آلفا دارای بار مثبت، بتا دارای بار منفی و اشعه گاما بدون بار است
نیم عمر:
نیم عمر یک ماده مدت زمانی است که طول میکشد که خاصیت رادیو اکتیوبته ان به نصف کاهش یابد.
برای مثال نیم عمر کربن ۱۴ (یک ایزوتوپ کربن)۵۶۰۰ سال است. یعنی ۵۶۰۰ سال طول میکشد تا نصف اتم های رادیو اکتیو آن تجزیه شوند.(دچار فرو پاشی شوند).5600 سال دیگر طول می کشد که همین مقدار نیز به نصف برسد و به همین ترتیب.
تحقیقات انجام شده نشان می‌دهد که از 1000000 اتم پلوتونیوم ۲۱۸ موجود در یک نمونه تازه تهیه شده
ماده رادیواکتیو ، پس از 20 دقیقه فقط حدود 10000 اتم پلوتونیوم باقی می‌ماند و
بقیه به اتم‌های سرب ۲۱۴و محصولات نوزاد آن مبدل می‌شوند.
نیمه عمر عناصر مختلف از چند ثانیه تا میلیونها سال متغیر است.
فرو پاشی زباله های اتمی حاصل از نیروگاه اتمی میلیونها سال طول میکشد.
همه موجودات زنده روی زمین حاوی مقدار معینی کربن
14 (کربن رادیواکتیو) هستند که با تبادل مداوم گازهای اکسیژن و دی اکسید کربن بین
موجودات زنده و جو زمین تشکیل می شود. وقتی یک گیاه یا حیوان می میرد ، این تبادل
متوقف می شود و کربن 14 شروع به فروپاشی می کند.
دانشمندان می دانند که نیمه عمر این کربن 5600 سال است. بنابراین پس از این مدت
جسم مرده دقیقا نصف تشعشع رادیواکتیو زمان زندگی خود را ساطع می کند. این فروپاشی
با آهنگ ثابتی انجام می شود و در نتیجه این امکان وجود دارد که با اندازه گیری
میزان تابش زمان مرگ موجود مورد نظر را دریافت. باستانشناسان از عمر بعضی کربن
برای یافتن تاریخ مومیایی های مصر باستان استفاده کرده اند.
برخی از عناصر رادیو اکتیو و نیمه عمر آنها:
اورانیم 238 نیمه عمر آن 5 میلیارد سال اورانیم
235 نیمه عمر آن700 میلیون سال
پلوتونیم239 نیمه عمر آن 24000سال
کربن 14 نیمه عمر آن 5600 سال
ید131 نیمه عمر آن 8 روز
طلای 198 نیمه عمر آن 3 روز
سدیم 24 نیمه عمر آن 15 ساعت فلوئور 17 نیمه عمر آن
1 دقیقه
پولونیم 214 نیمه عمر آن00000003/0 ثانیه سرب
پایدار(بدون نیمه عمر)
از دیدگاه نظری ، همه مواد رادیواکتیو نهایتا به سرب تبدیل می شوند ، هسته اتم سرب پایدار است و بنابراین خاصیت رادیواکتیو ندارد.اما این امر به طور تجربی اثبات نشده است. زیرا نیمه عمر بعضی از عناصر بیش از عمر انسانهاست!
ایزو توپ چیست؟
همه مواد از ذرات بسیار ریز و غیر قابل رویتی به نام اتم تشکیل شده اند.درمرکز هر اتم هسته ای وجود دارد که الکترون ها در مدارهای مختلف به دور آن در حال چرخش هستند.هر هسته هم از پروتون و نوترون تشکیل شده است.تعداد پروتون های موجود در هسته تمامی اتم های یک عنصر یکسان است.تعداد نوترون های هسته می تواند بدون ایجاد تغیییر شیمیایی در عنصر متفاوت باشد.
به تعداد پروتون ها در اتم «عدد اتمی» می گویند.مجموع تعداد پروتون ها و نوترون های هسته یک اتم(که به آنها نوکلئون یا ذره سازنده هسته نیز گفته می شود)«عدد جرمی»می گویند که از لحاظ عددی بسیار نزدیک به «وزن جرمی» است.الکترون ها خواص شیمیایی یک عنصر را تعیین می کنند.در صورتی که خواص فیزیکی هر عنصر به عدد جرمی آن بستگی دارد.(البته باید این نکته را متذکر شوم که اگر تعداد پروتون افزایش یا کاهش پیدا کند عنصر به عنصری دیگر تبدیل شده و خواص آن چه فیزیکی و چه شیمیایی به کلی عوض می شود و این چیزی است که کیمیاگران به دنبال آن بودند یعنی تبدیل فلزات دیگر به فلز طلا که اکنون در این زمان می توان با هزینه های زیاد این کار را کرد اما باید بدانید که هزینه این کار از خود طلا بیشتر است!)
اتم های یک عنصر را که عدد اتمی یکسان و عدد جرمی متفاوت دارند یعنی در تعداد نوترون ها اختلاف دارند ایزوتوپ های آن عنصر می نامند.برای مثال هیدروژن سه ایزوتوپ دارد :پروتیم ـ دوتریم و تریتیم و پروتیم فقط یک پروتون دارد.دوتریم یا آب سنگین دارای یک پروتون و یک نوترون است و تریتیم یک پروتون و دو نوترون دارد.تریتیم به طور طبیعی یافت نمی شود و آن را به صورت مصنوعی
تهیه می کنند.نمادهای این سه ایزوتوپ به ترتیب از اول به آخر
11H . 21D . 31T.هستند.
ایزوتوپ های یک عنصر خواص شیمیایی یکسانی دارند. اما خواص فیزیکی آنها متفاوت است.تقریبا تمام عناصر موجود در طبیعت مخلوطی از چند ایزوتوپند.مانند اکسیژن و ید که هر دو دو ایزوتوپ دارند.اورانیوم نیز دارای ایزوتوپ هایی به نام اورانیوم 235 و اورانیوم 238 است.برخی از عناصر دارای ایزوتوپ هایی هستند که از خود اشعه های نامرئی رادیو اکتیو ساطع می کنند.این ایزوتوپ ها پس از تشعشات رادیو اکتیوی به ایزوتوپ های دیگر تبدیل می شوند.دانشمندان با استفاده از وسیله ای به نام طیف نگار جرمی یا طیف سنج جرمی می توانند ایزوتوپ های یک عنصر را از هم جدا کنند.وسیله دیگری هم به نام شتابگر ذرات وجود دارد که باعث پرتوزایی ایزوتوپ ها می شود.
ایزوتوپ های پرتوزا بسیار مفید هستند.ایزوتوپ هایی مانند کبالت 60 و رادیوم در توقف رشد سلول های سرطانی موثر هستند.دانشمندان طی فرآیندی موسوم به تعیین عمر با پرتوزایی به وسیله ایزوتوپ های پرتوزا عمر گیاهان و جانوران مرده را تعیین می کنند.از ایزوتوپ های ید هم برای درمان بیماری گواتر استفاده می شود.از ایزوتوپ های مصنوعی در بررسی واکنش های شیمیایی نیز استفاده می شود.به شاخه ای از پزشکی که با استفاده از ایزوتوپ های پرتوزا به تشخیص و درمان بیماری ها می پردازند پزشکی هسته ای می گویند.
