Promieniotwórczość to samorzutna przemiana jąder atomowych niektórych pierwiastków, której towarzyszy emisja promieniowania jądrowego. To odkrycie zawdzięczamy Wilhelmowi Röntgenowi, który właściwie przypadkowo to promieniowanie odkrył. Jak dokładnie to się stało? Dowiecie się z lekcji o promieniotwórczości.
Z promieniotwórczością łączy się pojęcie izotopów. Właściwie izotopów promieniotwórczych (czyli takich, które samorzutnie ulegają przemianie promieniotwórczej). Zapytacie – te izotopy, o których tyle musieliśmy słuchać na lekcjach chemii? Tak, właśnie te. Właściwie to odmienne postacie atomów pierwiastka chemicznego, mające różną liczbę neutronów w jądrze przy takiej samej liczbie protonów. Wpływa to na różną liczbę masową, czyli łączną liczbę wspomnianych neutronów i protonów w jądrze. Pamiętajcie jednak, że liczba atomowa, czyli liczba protonów w jądrze będzie taka sama. Jeśli chcecie odświeżyć pamięć, na pewno pomoże Wam lekcja o budowie atomu oraz lekcja o izotopach.
Czy promieniotwórczość ma zastosowanie w ratowaniu świata?
Właściwie tak. Ludzi na pewno. W przemyśle, medycynie, może nawet pomagać określać położenie nietoperzy! Jak to działa? Jak powstają izotopy promieniotwórcze? Już Wam mówię!
Powstawanie izotopów promieniotwórczych to całkiem ciekawa sprawa. Powstają one na skutek działania neutronów z materiałem aktywowanym. Jest to taki materiał, który jest wprowadzony do reaktora, albo jest elementem konstrukcyjnym tej tajemniczej maszyny. W Polsce prężnie nad izotopami pracuje maszyna, właściwie “Pani Reaktorka Jądrowa”, którą dostojnie nazwano “Maria”. Prezentuje się ona o tak:
Jak dokładnie powstają izotopy promieniotwórcze? Myślę, że wyczerpującą odpowiedź znajdziecie w filmie o reaktorze Maria , a ja wracam do ich zastosowania.
Izotopy promieniotwórcze w medycynie
Medycyna nuklearna bazuje na dość prostej koncepcji – własności chemiczne pierwiastków zależą od liczby protonów w jądrze atomowym, bo ta decyduje o liczbie elektronów w atomie. Jak wiemy, jądra mogą różnić się liczbą neutronów, czyli tworzyć izotopy pierwiastków. Jednakże ta liczba nie wpływa na ich właściwości chemiczne. Obrazując to, preparaty dwóch izotopów, jod-127 i jod-131 “wędrują” przez ludzki organizm tym samym szlakiem, ale ten drugi będzie emitował promieniowanie – promieniowanie Gamma. Dzięki temu możemy zlokalizować ten izotop we wnętrzu organizmu, mierząc emitowane promieniowanie. Wykorzystywane jest to w scyntygrafii, czyli badaniu za pomocą którego można zbadać na przykład tarczycę.
Radiofarmaceutyki – izotopy promieniotwórcze połączone z białkami, cukrami, hormonami, czy lekarstwami
Radiofarmaceutyki po wprowadzeniu do organizmu łączą się z wybranymi tkankami. Substancje te tworzone są we wcześniej wspomnianym reaktorze Maria. Niektóre nawet są personalizowane i tworzone z myślą o indywidualnych potrzebach pacjenta.
Dzięki radiofarmaceutykom możemy wprowadzić do organizmu izotop promieniotwórczy ulegający rozpadowi alfa, w wyniku którego emitowanej jest promieniowanie alfa o bardzo dużej energii, jednak bardzo małym zasięgu. W ten sposób jesteśmy w stanie zniszczyć zmiany nowotworowe od środka, tym samym nie naruszając zdrowych tkanek pacjenta. A wszystko to możliwe dzięki odkryciom Noblistów, Irène Joliot-Curie (córce Marii Skłodowskiej-Curie) jej męża, Jeana Frédérica Joliot-Curie, którzy otrzymali nagrodę za odkrycie sztucznej promieniotwórczości.
Izotopy promieniotwórcze w ratowaniu nietoperzy
Różne postacie atomów pierwiastka chemicznego mają też przełomowo pomagać w tropieniu nietoperzy. W jaki sposób? Zacznijmy od początku. Ochrona nietoperzy jest istotna, gdyż na świecie tych stworzeń jest coraz mniej. W praktyce ciężko określić ich szlaki migracyjne, miejsca rozrodu i zimowiska. Tradycyjne metody, takie jak obrączkowanie, są mało skuteczne. Istnieje bardzo małe prawdopodobieństwo złapania dwukrotnie tego samego osobnika, ze względu na prowadzony przez nietoperze skryty tryb życia.
“W sukurs naukowcom przyszły badania biochemiczne. Już wcześniej odkryto, że skład stabilnych izotopów niektórych pierwiastków chemicznych obecnych w tkankach zwierząt odzwierciedla ich proporcje w wodzie i lokalnych zasobach pokarmowych. Skłoniło to naukowców do wykorzystania tzw. wielkoskalowych wzorców stabilnych izotopów obecnych w środowisku do oceny kierunków przemieszczania się różnych grup zwierząt, np. ptaków, motyli, ryb czy słoni.”
Tłumaczy dr Mysłajek ze Stowarzyszenia dla natury “Wilk”
Do badań szczególnie przydatne okazały się tkanki takie jak włosy, w których skład wchodzi między innymi kreatyna. Badanie proporcji obecnych we włosach izotopów pozwala na poznanie miejsca pochodzenia zwierzęcia. Działania prowadzące do wdrożenia tego pomysłu w życie mogą znacznie ułatwić poznanie świata dotychczas wciąż tajemniczego. Tym bardziej, że nietoperze to wyjątkowo zagadkowe zwierzęta, prawda?
Tyle dziś o izotopach, promieniotwórczości i tylko niektórych ich zastosowaniach. Jak sami widzicie, izotopy promieniotwórcze i promieniotwórczość są obecne w wielu obszarach ludzkiego życia i nierzadko bezpośrednio je ratują!
Jeśli chcecie połączyć teorię z praktyką, sprawdźcie nasz kurs maturalny – może uda nam się rozruszać Wasze szare komórki i to Wy zostaniecie przyszłymi wynalazcami niesamowitych zastosowań izotopów promieniotwórczych?
Sprawdźcie sami kurs Chemia w Probówce!
