Izopoii - utilizarile izotopilor, cantrala Cernobal

LICEUL TEHNOGIC ,, NICOLAE BALCESCU''

Utilizarile izotopilor

Atomii posedand in nucleu,acelasi numar de protoni(deci si de sarcini pozitive), dar un numar diferit de neutroni(si deosebindu-se deci si prin masa lor) se numeste izotop . Avand acelasi numar de sarcini nucleare pozitive(acelasi numar atomic), izotopii poseda un invelis de electroni identic . De aceea,toate proprietatile atomilor determinate de invelisul de electroni sunt identice la izotopii aceluiasi element . Din cauza aceasta, inlocuind unul sau mai multi atomi dintr-o molecula prin izotopi, proprietatile fizice si chimice ale moleculei nu se schimba deat foarte putin . Molecula astfel ,,marcata'' la anumiti atomi ai ei poate fi urmarita, in transformarei chimice sau bio-chimice . Datorita faptului ca numerosi izotopi sunt in prezent usor accesibili, aplicarea ,,elementelor trasoare'' a devenit una dintre metodele cele mai eficiente pentru lamurirea multor probleme de structura, mecanisme d reactie si pentru efectuarea unor analize cantitative dificile .

Izotopii utilizati in chimia organica :

Pentru marcarea compusilor organici se utulizeaza atat izotopi radioactivi, adica specii atomice nestabile obtinute prin reactii nucleare , cat si izotopi stabili, neradiati, care se gasesc in abundenta mica in amestecurile de izotopi naturali , din care se izoleaza prin diferite procedee de concentrare . In tabela 29 sunt trecuti izotopii utulizati in chimia organica si proprietatile  lor radioactive .

Dintre izotopii hidrogenului, cel mai mult utilizat este ,,deuteriul'' , D , care se izoleaza din apa sub forma de oxid de deuteriu, D2O, sau apa grea . Izotopul cum asa 3 al hidrogenului, ,,tritiul'' ,T, mai greu de procurat, are insa avantajul de a putea fi analizat mai usor . Izotopul mai usor al carbonului, nu se preteaza la marcarea de molecule, din cauza vietii sale prea scurte . De asemenea , izotopul carbon 13 este putin utilizat, nefiind radioactiv . Cel mai indicat izotop al carbonului pentru lucrari de marcare in chimia organica este carbon 14, care are un timp de injumatatire suficient de lung pentru ca scaderea radioactivitatii sale, in cursul unei experiente, sa fie neglijabila . Pe de alta parte, radiatia acestui izotop este atat se slaba, incat ea este retinuta de peretii de sticla ai vaselor de reactie, asa ca nu este necesar sa fie luate precautii impotriva, ca la lucrul cu alti izotopi .

Deoarece nu exista izotopi radioactivi ai azotului si O2, se lucreaza cu izotopii rari, stabili . Pentru determinarea cantitativa a izotopilor stabili dintr-un compus , metoda cea mai indicata este spectrometria de mase H, si N se dozeaza sub forma de H2O sau N2, iar carbonul si oxigenul sub forma de CO2 .

Proprietatile fizice ale compusilor continand izotopi rari nu difera decat putin de ale izomerilor corespunzatori cu izotopi comuni . Cele mai mari diferente se observa la inlocuirea H obisnuit(numit si protiu) cu deuteriu, fiinca diferenta de masa in cazul acsta mai mare decat la oricare alti izotopi(afara fireste de hidrogen 1 si hidrogen 3)

S-a aratat in alt loc ca un atom D este destul de diferit de un atom H, pentru a determina asimetrie moleculara si deci activitatea optica . Efectul este insa slab .

O alta metoda consta in a introduce un  atom marcat in molecula cercetata si a supune produsul, dupa reactia unor degradari sistematice, cu scopul de a stabili locul acestui atom .

Separarea amestecurilor de izotopi

Fundamente

Separarea izotopica se bazeaza pe diferențele proprietǎților fizico-chimice ale izotopilor aceluiași element (efectul izotopic) Efectul izotopic poate consta in diferențe ale punctului de fierbere sau de inghet, presiunii de vapori la o anumitǎ temperaturǎ, cǎldurii de vaporizare, vascozitații, tensiunii superficiale sau spectrelor optice de emisie .

Separarea izotopilor de hidrogen, deuteriul (hidrogen-2) și hidrogenul obișnuit (hidrogen-1), primul separat in cantitați apreciabile, este atribuita chimistului american Harold Urey, care a descoperit deuteriul in 1932 .

Inainte de 1940 multe metode au fost folosite la separarea unor mici cantitați de izotopi necesare pentru cercetari . Unele din cele mai reușite au fost metoda centrifuga și separarea electromagnetica . Fiecare din aceste metode depind de o mica diferența de greutate a izotopilor de separat, și cel mai eficace sunt izotopii de hidrogen, unde diferențele de masa intre doua substanțe se ridica la 100%; in contrast, diferența in masa intre izotopii de carbon-12 și -13 sau intre izotopii de neon -20 și neon-22 ajunge doar la 10%, și intre izotopii de uraniu-235 și uraniu-238 doar la puțin peste 1% .

Acest factor de la 10 la 1 sau de la 100 la 1 face separarea mai indepartata de 10 sau de 100 de ori mai greu . In toate procesele, excluzand pe cel electromagnetic, separarea izotopilor include o serie de etape de procesare . Rezultatul final al unei singure etape este separarea materialului original in doua fracțiuni, una care conține un procentaj puțin mai mare pentru izotopul mai greu decat amestecul original și celalalt conține puțin mai mult decat izotopul mai ușor .

Pentru a obține o concentrație apreciabila, sau mai imbogațita, in izotopul dorit, este necesara separarea ulterioara a fracțiunii imbogațite . Acest proces este efectuat printr-un numar mare de etape . Imbogațirea cu fracțiuni de la o etapa devine un material brut pentru urmatoarea etapa, și fracțiunea epuizata, care conține un considerabil procentaj al izotopului dorit, este amestecat cu un material brut pentru etapa precedenta . Chiar și materialul epuizat de etapa originala este stripat de etapa suplimentara cand materialul brut (de exemplu, uraniul) este rar .
De asemenea o revarsare este extrem de flexibila și elementul poate fi schimbat de la o etapa a separarii . De exemplu, la separarea uraniului, o mare cantitate a materialului trebuie manipulata de la inceput, unde uraniul dorit-235 este amestecat de aproximativ 140 de ori cu uraniu-238; la sfarșitul procesului, uraniu-235 este aproape pur și volumul materialului este mult mai mic .

Lucrare: Test biologie Referat: Hipofiza - glanda pituitara si celulele bazofile

Utilizarile izotopilor

Importanta izotopilor . Cunoasterea si studiul insusirilor izotopilor sunt de mare insemnatate practica, deoarece izotopii diferitelor elemente au multe si variate aplicatii in domenii importante ale activitatii umane : industrie, agricultura, medicina, arheologie, paleontologie, constructii, Multi izotopi s-au obtinut artificial . Dintre cei aproximativ 1200 de nuclizi numai 900 sunt radioactivi . Izotopul 40K are un rol important in mentinerea echilibrului termic al Pamantului (Terra) . Izotopii multor elemente au proprietati radioactive, adica se descompun transformandu-se in alte elemente, emitand in acelasi timp radiatii; acestia se numesc radioizotopi

In centralele atomo-electrice, energia nucleara este transformata in energie electrica, relativ ieftina, utilizata in industrie, transporturi, in viata de zi cu zi . In reactoarele nucleare ale acestor centrale atomo-electrice se utilizeaza izotopul radioactiv al uraniului : 235U . Energia ne poate folosi in diverse domenii : propulsarea unor nave maritime uriase, pentru desalinizarea apei de mare, pentru construirea unor mici baterii atomice cu care se pot actiona diverse dispozitive . In industrie, izotopii radioactivi mai pot fi utilizati pentru controlul uzurii si depistarii defectelor unor piese si instalatii metalice .

In medicina, izotopii radioactivi sunt utilizati in diagnosticarea si tratarea unor boli . Astfel, cu izotopul radioactiv al iodului se studiaza functionarea glandei tiroide, cu calciu radioactiv se examineaza stomacul si se depisteaza ulcerele . Depistarea si tratarea tumorilor canceroase reprezinta una dintre cele mai importante aplicatii ale izotopilor in medicina . Cu ajutorul izotopului radioactiv al 16C, geologii pot stabilii varsta rocilor, iar arheologii varsta obiectelor dezgropate care au apartinut unor civilizatii disparute .

In agricultura, izotopii isi gasesc aplicatii in tratarea semintelor, in studierea solului .

In natura, numai 21 de elemente apar ca elemente unitare (monoizotopice), restul se prezinta ca amestecuri de izotopi .

In paturile superioare ale atmosferei, datorita razelor cosmice se formeaza izotopul 14C . Plantele prin asimilarea dioxidului de carbon (CO2) in procesul de fotosinteza fixeaza toti cei trei izotopi ai carbonului natural . Animalele erbivore se hranesc cu plante, cele carnivore mananca animale erbivore si in final in toate organismele vii se intalnesc cei trei izotopi 12C 13C 14C, in proportie constanta .

Utilizarile izotopilor
De exemplu, cu ajutorul izotopului 60 al cobaltului (60Co) se poate urmari nivelul fontei topite in furnal, iar prin adaugarea de radiosulf se determina continutul de sulf din fonta . Cu ajutorul unor izotopi ai carbonului, oxigenului, sulfului au fost studiate si lamurite mecanismele unor procese tehnologice chimice, ca : vulcanizarea cauciucului, prelucrarea petrolului, descompunerea grasimilor etc .
In medicina, izotopii radioactivi sunt utilizati in diagnosticarea si tratarea unor boli . Astfel, cu izotopul radioactiv al iodului se studiaza functionarea glandei tiroide, cu calciu radioactiv se examineaza stomacul si se depisteaza ulcerele . Depistarea si tratarea tumorilor canceroase reprezinta una dintre cele mai importante aplicatii ale izotopilor in medicina . Cu ajutorul izotopului radioactiv al 16C, geologii pot stabilii varsta rocilor, iar arheologii varsta obiectelor dezgropate care au apartinut unor civilizatii disparute .

In agricultura, izotopii isi gasesc aplicatii in tratarea semintelor, in studierea solului . In natura, numai 21 de elemente apar ca elemente unitare (monoizotopice), restul se prezinta ca amestecuri de izotopi . In paturile superioare ale atmosferei, datorita razelor cosmice se formeaza izotopul 14C . Plantele prin asimilarea dioxidului de carbon (CO2) in procesul de fotosinteza fixeaza toti cei trei izotopi ai carbonului natural .

Uraniul:

Acelasi catalizator poate fi utilizatla fabricarea metacrilontrilului din izobutilena si pentru oxidarea propilenei la acroleina , aceasta ultima reactie fiind catalizata de altfel si de catre azotatul de uranil . Combinatiil chimice ale uraniului se folosesc si pentru cataliza dehidrogenizarii propanului la propilna . Catalizatorii pe baza de uraniu sunt folositi si in reactiile de polimerizare . Una din intrebuintarile de mare perspectiva se prevede pentru purificarea gazelor de esapament ale automobilelor . Catalizatorii pe baza de uraniu prezinta avantajul de a nu se combina cu plumb dun benzina si de a fi foarte putin afectati de catre sulf cau alte otravuri . De mentionay ca utilizare catalizatorilor pe baza de uraniu nu pune probleme de nocivitate radioactiva .

Centrala nucleara de la Cernobal

(25 de ani de la dezastru ;explozia

Care a afectat 3,5 mil de oameni)

Explozia produsa in centrala nucleara de la Fukushima ne-a trimis cu gandul cu 25 de ani in urma . Peste 8 . 000 de oameni au murit dupa catastrofa de la Cernobil, iar altii sufera si in prezent din cauza contaminarii apei, solului si aerului .

Din pacate, autoritatile acelor vremuri au preferat sa ascunda adevarul decat sa avertizeze populatia .

26 aprilie 1986, ora 1 . 26 . Reactorul numarul 4 de la Cernobil sare in aer . Motivul: o combinatie fatala intre un test nereusit si o echipa de specialisti fara experienta . Autoritatile vremii tin totul secret . Abia la 36 de ore de la accident incepe evacuarea populatiei . 1 . 200 de autobuze apar in oraselul de la numai 3 kilometri distanta de centrala .

Desi era evident ca ceva groaznic se intamplase, iar oamenii erau evacuati, Mihail Gorbaciov decide sa nu informeze opinia publica, timp de trei zile . Abia atunci, guvernul de la Moscova recunoaste amploarea catastrofei . Chiar si asa, in Romania, autoritatile sunt mai preocupate de sarbatorile muncitoresti, decat de avertizarea populatiei .

Intre timp, reactorul de la Cernobil continua sa emita radiatii ucigase, echivalente a 500 de bombe de la Hiroshima . In total, 190 de tone de substante radioactive au ajuns la peste 1 . 000 de metri si au fost purtate de curenti . Norul radioactiv a acoperit atunci si Romania . 1 . 000 de oameni s-au imbolnavit de cancer tiroidian si au murit in scurt timp .

Potrivit statisticilor Organizatiei Mondiale a Sanatatii, 3 milioane si jumatate de oameni, din care peste 1 milion de copii, au fost afectati de atunci de explozie . Efectele inca se vad . Solul, plantele, apa - pe o raza de 60 de kilometri de centrala - contin doze periculoase .

Dupa Cernobil, Romania s-a confruntat cu o crestere a cazurilor de tumori craniene, spun specialistii .

In 2000, Ucraina a inchis definitiv centrala, dupa 14 ani de la catastrofa nucleara . Din pacate, nici acum 'sarcofagul' construit deasupra centralei n-ar fi etans, spun specialistii

Fotografie cu centrala

g

Bibliografie

Izotopi: carte de chimie ; https://ro . wikipedia . org/wiki/Izotop

Utilizarile izotopilor: https://ro . wikipedia . org/wiki/Izotop