Hạt nhân nguyên tử nguyên to hóa học đồng vị năm 2024
|
Thuật ngữ isotope ("đồng vị") được lấy từ tiếng Hy Lạp isos (ἴσος "cùng") và topos (τόπος "chỗ"), có nghĩa là "cùng một chỗ", để nói rằng các đồng vị khác nhau của một nguyên tố đều chiếm vị trí duy nhất trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, hay bảng tuần hoàn Mendeleev.[2] Số proton trong hạt nhân nguyên tử được gọi là số nguyên tử, và bằng số electron trong trạng thái nguyên tử trung tính (không ion hóa). Mỗi số nguyên tử xác định một nguyên tố cụ thể, và các nguyên tử của nguyên tố đó có thể có một phạm vi rộng về số lượng các neutron. Số lượng các nucleon (tên gọi chung cho proton và neutron) trong hạt nhân là số khối của nguyên tử, tức là mỗi đồng vị của một nguyên tố có một số khối riêng biệt. Ví dụ, carbon-12, carbon-13 và carbon-14 là ba đồng vị của nguyên tố carbon với số khối tương ứng là 12, 13 và 14. Số nguyên tử của carbon là 6, có nghĩa là mỗi nguyên tử carbon có 6 proton, vì vậy mà số neutron của các đồng vị tương ứng là 6, 7 và 8. Vì các đồng vị của một nguyên tố chỉ khác nhau về số neutron nên cấu hình electron của các đồng vị là giống nhau. Do đó, tính chất hóa học của các đồng vị không thay đổi nhưng tính chất vật lý thay đổi (do sự thay đổi về khối lượng). Đồng vị thường được sử dụng để phân tích các nguyên tố phóng xạ có trong bảng tuần hoàn hóa học. Vậy ta cần phải hiểu đồng vị phóng xạ là gì? Đồng vị phóng xạ là đồng vị của một nguyên tố hóa học mà hạt nhân nguyên tử của nguyến tố đó ở trạng thái không ổn định và phát ra bức xạ ion hóa trong quá trình phân rã để trở thành trạng thái ổn định. Phân tích đồng vị được ứng dụng rất phổ biến vì thế được ứng dụng nhiều trong đời sống và các lĩnh vực khác nhau. Hiện nay có hai loại đồng vị phóng xạ là Một số đồng vị / nuclide có tính phóng xạ và do đó được gọi là đồng vị phóng xạ hoặc hạt nhân phóng xạ, trong khi những chất đồng vị khác chưa từng được quan sát thấy phân rã phóng xạ, do đó được gọi là đồng vị bền hoặc hạt nhân bền. Ví dụ: 14C là một đồng vị phóng xạ của carbon, trong khi 12C và 13C là các đồng vị bền. Có khoảng 339 hạt nhân xuất hiện tự nhiên trên Trái Đất,[5] trong đó 286 là nuclide nguyên thủy, có nghĩa là chúng đã tồn tại từ khi hình thành Hệ Mặt Trời. Nuclide nguyên thủy bao gồm 32 hạt nhân có chu kỳ bán rã rất dài (trên 100 triệu năm) và 253 được chính thức coi là "hạt nhân bền",[5] bởi vì chúng chưa được quan sát bị phân rã bao giờ. Trong hầu hết các trường hợp, vì những lý do rõ ràng, nếu một nguyên tố có đồng vị ổn định, các đồng vị đó sẽ chiếm ưu thế trong sự phong phú của nguyên tố tìm thấy trên Trái Đất và trong Hệ Mặt Trời. Tuy nhiên, trong trường hợp của ba nguyên tố (teluri, indi và rheni), đồng vị phong phú nhất được tìm thấy trong tự nhiên thực sự là một (hoặc hai) đồng vị phóng xạ có chu kỳ bán rã cực kỳ dài của nguyên tố, mặc dù các nguyên tố này có một hoặc nhiều đồng vị bền. Ứng dụng của đồng vị phóng xạ * Trong công nghiệp - Kiểm tra không phá hủy mẫu - Diệt trùng bằng phóng xạ - Thủy học và thủy lực học - Tìm chỗ hỏng bằng sử dụng vết phóng xạ - Xử lý bức xạ - Phát năng lượng từ những nguồn đồng vị phóng xạ * Trong y học - Tạo ảnh hạt nhân phóng xạ ( chụp X - quang ) - Ứng dụng lâm sàng : tạo ảnh phóng xạ đang giữ một vai trò hữu ích ngày càng tăng trong thực hành lâm sàng thường ngày, Một số ứng dụng tiêu biểu bao gồm:
* Trong nông nghiệp - Sử dụng phốt pho phóng xạ như nguyên tử đánh dấu đã cho phương pháp xác nhận loại phốt phát mà thỏa mãn một cách tốt nhất cho đất đai và cây trồng - Cách bón phân phốt pho tốt nhất cho gốc cây, bón theo chiều sâu đất trồng và bón theo thời gian cho năng suất tốt hơn. - Sử dụng những nguyên tố đánh dấu trong phân bón dinh dưỡng, cơ chế của sưn quang hợp, bảo vệ thực vật bao gồm hoạt động của thuốc trừ sâu, sư trao đổi chất trong cây,... - Sự biến đổi phóng xạ được sử dụng vô cùng rộng rãi trong nhiều quốc gia để nâng cao sản lượng, tạo các giống cây trồng có chất dinh dưỡng cao hơn, như các giống lạc, lúa, cây xanh,... |
