โครงสร้างไอโซโทปสมบัติและการใช้ประโยชน์

ไอโซโทป เป็นชื่อที่ได้รับจากหนึ่งในไอโซโทปขององค์ประกอบทางเคมีไฮโดรเจนซึ่งมีสัญลักษณ์เป็น T หรือ ³เอชแม้ว่ามันจะเรียกว่าไฮโดรเจน -3 มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในแอปพลิเคชั่นจำนวนมากโดยเฉพาะในด้านนิวเคลียร์.

นอกจากนี้ในทศวรรษ 1930 ไอโซโทปนี้มีต้นกำเนิดมาจากการทิ้งระเบิดด้วยอนุภาคพลังงานสูง (เรียกว่าดิวเทอรอน) ของไอโซโทปอื่นของธาตุเดียวกันที่เรียกว่าดิวทีเรียมขอบคุณนักวิทยาศาสตร์ P. Harteck, M. L. Oliphant และ E. Rutherford.

นักวิจัยเหล่านี้ไม่ประสบความสำเร็จในการแยกไอโซโทปออกมาแม้จะมีการทดลองซึ่งทำให้ได้ผลลัพธ์ที่เป็นรูปธรรมในมือของ Cornog และ Alvarez โดยค้นพบคุณสมบัติทางกัมมันตภาพรังสีของสารนี้.

บนโลกใบนี้การผลิตไอโซโทปนั้นหาได้ยากมากในธรรมชาติโดยกำเนิดขึ้นในสัดส่วนเล็ก ๆ เท่านั้นที่ร่องรอยนั้นถูกพิจารณาโดยการปฏิสัมพันธ์ทางบรรยากาศกับรังสีคอสมิก.

ดัชนี

• 1 โครงสร้าง
  • 1.1 ข้อเท็จจริงบางประการเกี่ยวกับไอโซโทป
• 2 คุณสมบัติ
• 3 ใช้
• 4 อ้างอิง

โครงสร้าง

เมื่อเราพูดถึงโครงสร้างของไอโซโทปสิ่งแรกที่ควรสังเกตคือนิวเคลียสซึ่งมีนิวตรอนสองตัวและโปรตอนเดี่ยวซึ่งให้มวลมากกว่าไฮโดรเจนธรรมดาถึงสามเท่า.

ไอโซโทปนี้มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่แยกความแตกต่างจากสายพันธุ์ไอโซโทปอื่นจากไฮโดรเจนแม้จะมีความคล้ายคลึงกันของโครงสร้าง.

นอกจากจะมีน้ำหนักอะตอมหรือมวลประมาณ 3 กรัมแล้วสารนี้ยังแสดงให้เห็นถึงกัมมันตภาพรังสีซึ่งมีลักษณะทางจลนศาสตร์แสดงครึ่งชีวิตประมาณ 12.3 ปี.

ภาพด้านบนจะเปรียบเทียบโครงสร้างของไอโซโทปที่เป็นที่รู้จักทั้งสามของไฮโดรเจนที่เรียกว่าโพรพีเนี่ยม.

ลักษณะโครงสร้างของไอโซโทปทำให้สามารถอยู่ร่วมกับไฮโดรเจนและดิวทีเรียมในน้ำที่มาจากธรรมชาติซึ่งอาจเกิดจากการปฏิสัมพันธ์ระหว่างรังสีคอสมิคกับไนโตรเจนของแหล่งกำเนิดบรรยากาศ.

ในแง่นี้สารนี้มีอยู่ในแหล่งน้ำตามธรรมชาติในสัดส่วน 10^-18 เกี่ยวกับไฮโดรเจนสามัญ นั่นคือความอุดมสมบูรณ์เล็ก ๆ ที่สามารถจำได้ว่าเป็นเพียงร่องรอย.

ข้อเท็จจริงบางอย่างเกี่ยวกับไอโซโทป

หลายวิธีในการผลิตไอโซโทปได้รับการวิจัยและใช้งานเนื่องจากความสนใจทางวิทยาศาสตร์ที่สูงเนื่องจากคุณสมบัติของสารกัมมันตรังสีและการใช้พลังงานที่มีอยู่.

ดังนั้นสมการต่อไปนี้แสดงปฏิกิริยาทั่วไปที่เกิดจากไอโซโทปนี้จากการทิ้งระเบิดของอะตอมดิวทีเรียมกับดิวเทอเรียมพลังงานสูง:

D + D → T + H

ในทำนองเดียวกันมันสามารถดำเนินการเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนหรือความร้อนผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการกระตุ้นนิวตรอนขององค์ประกอบบางอย่าง (เช่นลิเธียมหรือโบรอน) และขึ้นอยู่กับองค์ประกอบที่ได้รับการรักษา.

นอกเหนือจากวิธีการเหล่านี้ไอโซโทปสามารถหาได้ยากจากการแตกตัวของนิวเคลียสซึ่งประกอบด้วยการแบ่งนิวเคลียสของอะตอมที่ถือว่าหนัก (ในกรณีนี้ไอโซโทปของยูเรเนียมหรือพลูโทเนียม) จะได้รับนิวเคลียสน้อยสองอะตอม ขนาดผลิตพลังงานจำนวนมาก.

ในกรณีนี้การได้รับไอโซโทปจะได้รับเป็นหลักประกันหรือผลพลอยได้ แต่ไม่ใช่จุดประสงค์ของกลไกนี้.

ยกเว้นกระบวนการที่ได้อธิบายไว้ก่อนหน้านี้กระบวนการผลิตทั้งหมดของสายพันธุ์ไอโซโทปนี้ดำเนินการในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ซึ่งมีการควบคุมสภาวะของปฏิกิริยาแต่ละชนิด.

สรรพคุณ

- มันผลิตพลังงานจำนวนมากเมื่อมันมาจากดิวทีเรียม.

- นำเสนอคุณสมบัติของกัมมันตภาพรังสีซึ่งยังคงกระตุ้นความสนใจทางวิทยาศาสตร์ในการวิจัยนิวเคลียร์ฟิวชั่น.

- ไอโซโทปนี้มีรูปแบบโมเลกุลเป็น T₂ หรือ ³H₂, น้ำหนักโมเลกุลประมาณ 6 กรัม.

- สารนี้มีความยากลำบากในการถูกกักขังเหมือนกับโปรตอนและดิวทีเรียม.

- เมื่อสปีชีส์นี้รวมกับออกซิเจนจะเกิดออกไซด์ (แทนด้วย T)₂O) ที่อยู่ในสถานะของเหลวและเป็นที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นน้ำที่มีความหนืดสูง.

- มันสามารถสัมผัสกับการหลอมรวมกับสายพันธุ์แสงอื่น ๆ ได้ง่ายกว่าไฮโดรเจนธรรมดา.

- มันแสดงถึงอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมหากมีการใช้อย่างมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งในปฏิกิริยาของกระบวนการฟิวชั่น.

- มันสามารถเกิดขึ้นได้กับออกซิเจนสารอื่นที่รู้จักกันในชื่อน้ำกึ่งซึมผ่านได้ (แทนด้วย HTO) ซึ่งมีกัมมันตภาพรังสี.

- มันถือเป็นเครื่องกำเนิดของอนุภาคพลังงานต่ำหรือที่เรียกว่ารังสีเบต้า.

- เมื่อมีกรณีของการใช้น้ำ tritiated จะได้รับการสังเกตว่าชีวิตเฉลี่ยของพวกเขาในร่างกายได้รับการรักษาในช่วง 2.4 ถึง 18 วันขับออกมาในภายหลัง.

การใช้งาน

ในการประยุกต์ของไอโซโทปเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยานิวเคลียร์ ต่อไปนี้เป็นรายการการใช้งานที่สำคัญที่สุด:

- ในพื้นที่ของ radioluminescence ไอโซโทปถูกใช้ในการผลิตเครื่องมือที่อนุญาตให้แสงโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเวลากลางคืนในอุปกรณ์ต่าง ๆ สำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์เช่นนาฬิกามีดอาวุธปืนและอื่น ๆ ด้วยตนเอง.

- ในสาขาเคมีนิวเคลียร์ปฏิกิริยาประเภทนี้ถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานในการผลิตอาวุธนิวเคลียร์และอาวุธนิวเคลียร์ความร้อนนอกเหนือไปจากการใช้ร่วมกับดิวทีเรียมสำหรับกระบวนการนิวเคลียร์ฟิวชั่นภายใต้การควบคุม.

- ในด้านเคมีวิเคราะห์ไอโซโทปนี้สามารถใช้ในกระบวนการติดฉลากกัมมันตภาพรังสีซึ่งไอโซโทปถูกวางไว้ในสปีชีส์หรือโมเลกุลที่เฉพาะเจาะจงและสามารถติดตามการศึกษาที่คุณต้องการฝึกฝนด้วยวิธีนี้.

- ในกรณีของสื่อทางชีวภาพนั้นไอโซโทปถูกใช้เป็นเครื่องติดตามชนิดชั่วคราวในกระบวนการมหาสมุทรซึ่งช่วยให้สามารถตรวจสอบการวิวัฒนาการของมหาสมุทรบนโลกในด้านกายภาพเคมีและชีวภาพ.

- ในการใช้งานอื่น ๆ สายพันธุ์นี้ถูกนำมาใช้ในการผลิตแบตเตอรี่อะตอมเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้า.

การอ้างอิง

1. Britannica, E. (s.f. ) ไอโซโทป กู้คืนจาก britannica.com
2. PubChem ( N.d. ) ไอโซโทป สืบค้นจาก pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. วิกิพีเดีย ( N.d. ) ธาตุไฮโดรเจนชนิดหนัก สืบค้นจาก en.wikipedia.org
4. ช้างอาร์ (2550) เคมีรุ่นที่เก้า เม็กซิโก: McGraw-Hill.
5. Vasaru, G. (1993) การแยกไอโซโทปไอโซโทป ดึงมาจาก books.google.co.th