تدریس فصل اول شیمی دهم ریاضی و تجربی – ایزوتوپ های هیدروژن

ایزوتوپ چیست شیمی دهم

اتم ها با تعداد پروتون ( یعنی عدد اتمی Z ) یکسان اما تعداد نوترون های متفاوت ( به این معنا که عدد جرمی آنها A متفاوت است ) ایزوتوپ نامیده می شوند. آنها خواص شیمیایی تقریباً یکسانی دارند اما از نظر جرم و در نتیجه از نظر خواص فیزیکی متفاوت هستند.

به طور مثال: هیدروژن دارای 3 ایزوتوپ طبیعی است. 1H, 2Hو  .3H

ایزوتوپ های پایدار و ناپایدار شیمی دهم

پایداری و ناپایداری ایزوتوپ ها با ارتباط بین پروتون ها ونوترون ها تعریف میشوند.

ایزوتوپ های پایدار تقریباً تعداد نوترون ها و پروتون های مشابهی دارند , در حالی که ایزوتوپ های ناپایدار تفاوت های بزرگتری در تعداد دارند.

ایزوتوپ‌های پایداری وجود دارند که تشعشع نمی‌کنند و ایزوتوپ‌های ناپایدار هستند که تابش ساطع می‌کنند. دومی را ایزوتوپ های رادیویی می نامند.

ایزوتوپ های پایدار

80 عنصر اول جدول تناوبی دارای ایزوتوپ های پایدار هستند. خواص ایزوتوپ های پایدار به آنها اجازه می دهد تا برای درک و مدیریت منابع آب و زمین مورد استفاده قرار گیرند. آنها همچنین در مطالعات زیست محیطی، ارزیابی تغذیه و پزشکی قانونی استفاده می شوند.

ایزوتوپ‌های پایدار طبیعی مانند ایزوتوپ‌های هیدروژن با اندازه‌گیری مقادیر و نسبت آنها در نمونه‌های آب برای تعیین سن و منشأ آب، درک تاریخچه آن و شناخت منابع آن استفاده می‌شوند. این به عنوان هیدرولوژی ایزوتوپی شناخته می شود.

از ایزوتوپ های پایدار می توان برای مطالعه زمین، انسان، حیوانات، حشرات و گیاهان استفاده کرد. به عنوان مثال، ایزوتوپ ها برای ترسیم مسیر مهاجرت پروانه ها و کمک به حفاظت از منابع در محیط پرورش آنها استفاده می شود.

همچنین می توان از آنها در کشاورزی استفاده کرد. دانشمندان با استفاده از کودهای نیتروژن زیستی که با ایزوتوپ پایدار نیتروژن-15 (15N) نشان‌گذاری شده‌اند، می‌توانند ردیابی و تعیین کنند که گیاهان چقدر کود را جذب می‌کنند. این مهم است زیرا گیاهان نیاز به جذب نیتروژن برای تبدیل آن به پروتئین های ضروری دارند. استفاده از 15N به دانشمندان این امکان را می دهد تا تعیین کنند که چه مقدار کود برای رسیدن محصولات به حداکثر بازده مورد نیاز است.

رادیوایزوتوپ شیمی دهم

 

 

بیش از 3000 ایزوتوپ رادیویی شناخته شده وجود دارد. آنها شکل ناپایدار یک عنصر هستند.

رادیو ایزوتوپ ها ایزوتوپ های رادیو اکتیو یک عنصر هستند . آنها را میتوان به عنوان اتم هایی تعریف کرد که حاوی ترکیبی ناپایدار از نوترون ها پروتون ها بوده , یا انرژی اضافی در هسته خود دارند.

آنها سطوح مختلفی از تشعشع را منتشر می کنند که آنها را در پزشکی، صنعت، کشاورزی، علوم رادیوداروسازی، کاربردهای صنعتی، ردیابی محیطی و مطالعات بیولوژیکی مفید می کند.

رادیوایزوتوپ ها به صورت مصنوعی و ایمن در راکتورها و شتاب دهنده های تحقیقاتی تولید می شوند. یکی از کاربردهای رادیوایزوتوپ ها، مدیریت سرطان و بیماری های مزمن با استفاده از درمان رادیوایزوتوپ است که سلول های سرطانی را به روشی ایمن و موثر درمان می کند. کاربردهای دیگر شامل ایجاد محصولات مراقبت بهداشتی بهتر با حذف یا خنثی کردن مواد شیمیایی، باکتری ها و سمومی است که خطرآفرین هستند.

عناصر طبیعی و مصنوعی شیمی دهم

عناصر طبیعی به طور طبیعی وجود دارند و معمولاً پایدار هستند , در حالی که عناصر مصنوعی در آزمایشگاه ها ساخته میشوند یعنی ساخته دست بشر هستند و معمولاً ناپایدار و رادیو اکتیو هستند. عناصر مصنوعی از طریق بمباران ذرات ایجاد میشوند و معمولاً نیمه عمر کوتاهی دارند, به همین دلیل کمیاب هستند و بیشتر برای تحقیقات استفاده میشوند.

تکنیسم نخستین عنصر ساخت بشر شیمی دهم

تکنسیوم اولین عنصر تولید شده مصنوعی بود. در سال 1937 توسط Carlo Perrier و Emilio Segrè جدا شد. تکنسیوم با بمباران اتم‌های مولیبدن با دوترون‌هایی که توسط وسیله‌ای به نام سیکلوترون شتاب گرفته بودند ایجاد شد. امروزه تکنسیوم با بمباران مولیبدن-98 با نوترون تولید می شود. مولیبدن-98 هنگامی که یک نوترون را جذب می کند به مولیبدن-99 تبدیل می شود. مولیبدن-99، با نیمه عمر 65.94 ساعت، از طریق تجزیه بتا به تکنسیوم-99 تجزیه می شود. در حالی که تکنسیوم هرگز به طور طبیعی روی زمین یافت نشده است، خطوط طیفی آن در ستارگان نوع S، M و N مشاهده شده است.

تکنسیوم 99m ساطع کننده اشعه گاما (دیگر پایدار) به طور گسترده برای مطالعات تشخیصی پزشکی استفاده می شود. چندین اشکال شیمیایی برای تصویربرداری از قسمت های مختلف بدن استفاده می شود. تکنتیوم یک بازدارنده خوردگی قابل توجه برای فولاد است و افزودن مقادیر بسیار کم می تواند محافظت عالی ایجاد کند.

پایدارترین ایزوتوپ تکنسیوم، تکنسیوم-98، نیمه عمری در حدود 4200000 سال دارد. از طریق تجزیه بتا به روتنیوم-98 تجزیه می شود.

 

 

تکنسیوم 99m ساطع کننده اشعه گاما (دیگر پایدار) به طور گسترده برای مطالعات تشخیصی پزشکی استفاده می شود. چندین اشکال شیمیایی برای تصویربرداری از قسمت های مختلف بدن استفاده می شود. تکنتیوم یک بازدارنده خوردگی قابل توجه برای فولاد است و افزودن مقادیر بسیار کم می تواند محافظت عالی ایجاد کند.