Izotopu piemēri ķīmijā. Izotopu pielietojumi. Izotopa atomu skaita aprēķināšana

Izotopiem, īpaši radioaktīvajiem izotopiem, ir daudz lietojumu. Tabulā 1.13. sniegti daži piemēri dažiem izotopu rūpnieciskiem lietojumiem. Katrs šajā tabulā minētais paņēmiens tiek izmantots arī citās nozarēs. Piemēram, izmanto paņēmienu vielas noplūdes noteikšanai, izmantojot radioizotopus: dzērienu ražošanā - lai noteiktu noplūdi no uzglabāšanas tvertnēm un cauruļvadiem; inženierbūvju būvniecībā-Priekš

1.13. tabula. Daži radioizotopu lietojumi

Ceces mušu tēviņš, kas sterilizēts ar vāju radioaktīvā starojuma avotu, ir atzīmēts vēlākai atklāšanai (Burkinafaso). Šī procedūra ir daļa no eksperimenta, kas tika veikts, lai pētītu cetse mušu un izveidotu efektīvus kontroles pasākumus, lai novērstu plaši izplatītu tripanosomiāzes (miega slimības) rašanos. Cetse muša pārnēsā šo slimību un inficē cilvēkus, mājdzīvniekus un savvaļas mājlopus. Miega slimība ir ārkārtīgi izplatīta Āfrikas daļās.

noplūdes noteikšana no pazemes ūdensvadiem; enerģētikā - noteikt noplūdes no siltummaiņiem elektrostacijās; naftas rūpniecībā - noteikt noplūdes no pazemes naftas vadiem; notekūdeņu un kanalizācijas ūdens kontroles dienestā - noteikt noplūdes no maģistrālajām kanalizācijām.

Izotopus plaši izmanto arī zinātniskajos pētījumos. Jo īpaši tos izmanto, lai noteiktu ķīmisko reakciju mehānismus. Kā piemēru mēs norādām uz ūdens, kas marķēts ar stabilu skābekļa izotopu 18O, izmantošanu, lai pētītu esteru, piemēram, etilacetāta, hidrolīzi (sk. arī 19.3. sadaļu). Izmantojot masas spektrometriju, lai noteiktu 18O izotopu, tika konstatēts, ka hidrolīzes laikā skābekļa atoms no ūdens molekulas tiek pārnests uz etiķskābi, nevis uz etanolu.

Radioizotopus plaši izmanto kā marķētus atomus bioloģiskajos pētījumos. Lai izsekotu vielmaiņas ceļus* dzīvās sistēmās, tiek izmantoti radioizotopi ogleklis-14, tritijs, fosfors-32 un sērs-35. Piemēram, augu fosfora uzņemšanu no augsnes, kas apstrādāta ar mēslojumu, var kontrolēt, izmantojot mēslojumu, kas satur fosfora-32 piejaukumu.

Radiācijas terapija. Jonizējošais starojums var iznīcināt dzīvos audus.Ļaundabīgi audzēju audi ir jutīgāki pret starojumu nekā veseli audi. Tas ļauj ārstēt vēzi ar y-stariem, kas izstaro no avota, kurā tiek izmantots radioaktīvais izotops kobalts-60. Starojums tiek novirzīts uz audzēja skarto pacienta ķermeņa zonu; Ārstēšanas sesija ilgst dažas minūtes un tiek atkārtota katru dienu 2-6 nedēļas. Seansa laikā visas pārējās pacienta ķermeņa daļas rūpīgi jāpārklāj ar starojumu necaurlaidīgu materiālu, lai novērstu veselīgu audu iznīcināšanu.

Paraugu vecuma noteikšana, izmantojot radioaktīvo oglekli. Neliela daļa no oglekļa dioksīda, kas atrodas atmosfērā, satur radioaktīvo izotopu "bC. Augi absorbē šo izotopu fotosintēzes laikā. Līdz ar to visu audi

* Metabolisms ir visu ķīmisko reakciju kopums, kas notiek dzīvo organismu šūnās. Vielmaiņas reakciju rezultātā barības vielas tiek pārvērstas lietderīgā enerģijā vai šūnu komponentos. Metabolisma reakcijas parasti notiek vairākos vienkāršos soļos – posmos. Visu vielmaiņas reakcijas posmu secību sauc par vielmaiņas ceļu (mehānismu).

Radioizotopus izmanto, lai uzraudzītu nogulumu nogulsnēšanās mehānismus estuāros, ostās un dokos.

Radioizotopu izmantošana, lai iegūtu fotoattēlu no reaktīvo dzinēju sadegšanas kameras Londonas Hītrovas lidostas Non Damage Testing Facility. (Uz plakātiem rakstīts: Radiācija. Turieties prom.) Radioizotopus plaši izmanto rūpniecībā, lai veiktu testēšanu, kas nerada kaitējumu.

Dzīvos audos ir nemainīgs radioaktivitātes līmenis, jo tās samazināšanos radioaktīvās sabrukšanas dēļ kompensē pastāvīga radiooglekļa pieplūde no atmosfēras. Taču, tiklīdz notiek auga vai dzīvnieka nāve, radiooglekļa plūsma tā audos apstājas. Tas noved pie pakāpeniskas radioaktivitātes līmeņa pazemināšanās mirušajos audos.

Radiooglekļa datēšana atklāja, ka Stounhendžas ogļu paraugi ir aptuveni 4000 gadus veci.

Ģeohronoloģijas radiooglekļa metodi 1946. gadā izstrādāja U.F. Libijs, kurš par to saņēma Nobela prēmiju ķīmijā 1960. gadā. Šo metodi tagad plaši izmanto arheologi, antropologi un ģeologi, lai iegūtu līdz pat 35 000 gadus vecus paraugus. Šīs metodes precizitāte ir aptuveni 300 gadi. Vislabākos rezultātus iegūst, nosakot vilnas, sēklu, čaumalu un kaulu vecumu. Lai noteiktu parauga vecumu, mēra p-starojuma aktivitāti (sabrukšanas gadījumu skaitu minūtē) uz 1 g tajā esošā oglekļa. Tas ļauj noteikt parauga vecumu, izmantojot radioaktīvās sabrukšanas līkni 14C izotopam.

Cik veci ir Zeme un Mēness?

Daudzi ieži uz Zemes un Mēness satur radioizotopus, kuru pussabrukšanas periods ir 10-9-10-10 gadi. Izmērot un salīdzinot šo radioizotopu relatīvo daudzumu ar to sabrukšanas produktu relatīvo daudzumu šādu iežu paraugos, var noteikt to vecumu. Trīs svarīgākās ģeohronoloģijas metodes ir balstītas uz K izotopu relatīvā daudzuma noteikšanu (pussabrukšanas periods 1,4-109 gadi). "Rb (pusperiods 6 1O10 gadi) un 2I29U (pusperiods 4,50-109 gadi).

Kālija un argona datēšanas metode. Minerāli, piemēram, vizla un daži laukšpats, satur nelielu daudzumu radioizotopa kālija-40. Tas sadalās, pakļaujot elektronu uztveršanu un pārvēršoties par argonu-40:

Parauga vecums tiek noteikts, pamatojoties uz aprēķiniem, kuros izmantoti dati par relatīvo kālija-40 saturu paraugā salīdzinājumā ar argonu-40.

Iepazīšanās metode rubīdijam un stroncijam. Daži no vecākajiem iežiem uz Zemes, piemēram, granīti no Grenlandes rietumu krasta, satur rubīdiju. Apmēram trešā daļa no visiem rubīdija atomiem ir radioaktīvais rubīdijs-87. Šis radioizotops sadalās par stabilu stroncija-87 izotopu. Aprēķini, kas balstīti uz datu izmantošanu par rubidija un stroncija izotopu relatīvo saturu paraugos, ļauj noteikt šādu iežu vecumu.

Urāna un svina datēšanas metode. Urāna izotopi sadalās svina izotopos. Urāna piemaisījumus saturošo minerālu, piemēram, apatīta, vecumu var noteikt, salīdzinot noteiktu urāna un svina izotopu saturu to paraugos.

Visas trīs aprakstītās metodes ir izmantotas, lai datētu sauszemes iežus. Iegūtie dati liecina, ka Zemes vecums ir 4,6-109 gadi. Šīs metodes tika izmantotas arī Mēness iežu vecuma noteikšanai, kas uz Zemi tika atvesti no kosmosa misijām. Šo šķirņu vecums svārstās no 3,2 līdz 4,2 *10 9 gadiem.

kodola skaldīšana un kodolsintēze

Mēs jau minējām, ka izotopu masu eksperimentālās vērtības izrādās mazākas par vērtībām, kas aprēķinātas kā visu kodolā iekļauto elementārdaļiņu masu summa. Atšķirību starp aprēķināto un eksperimentālo atomu masu sauc par masas defektu. Masas defekts atbilst enerģijai, kas nepieciešama, lai pārvarētu atgrūdošos spēkus starp viena un tā paša lādiņa daļiņām atoma kodolā un saistītu tās vienā kodolā; šī iemesla dēļ to sauc par saistošo enerģiju. Saistīšanas enerģiju var aprēķināt, izmantojot masas defektu, izmantojot Einšteina vienādojumu

kur E ir enerģija, m ir masa un c ir gaismas ātrums.

Saistīšanas enerģiju parasti izsaka megaelektronvoltos (1 MeV = 106 eV) uz vienu subnukleāro daļiņu (nukleonu). Elektronvolts ir enerģija, ko iegūst vai zaudē daļiņa ar elementārlādiņa vienību (absolūtā vērtībā ir vienāda ar elektrona lādiņu), pārvietojoties starp punktiem ar elektrisko potenciālu starpību 1 V (1 MeV = 9,6 * 10 10 J). /mol).

Piemēram, saistīšanās enerģija uz vienu nukleonu hēlija kodolā ir aptuveni 7 MeV, bet hlora-35 kodolā tā ir 8,5 MeV.

Jo lielāka saistīšanās enerģija uz vienu nukleonu, jo lielāka ir kodola stabilitāte. Attēlā 1.33. attēlā parādīta saistīšanas enerģijas atkarība no elementu masas skaita. Jāņem vērā, ka visstabilākie ir elementi, kuru masas skaitlis ir tuvu 60. Šie elementi ietver 56Fe, 59Co, 59Ni un 64Cu. Elementi ar mazākiem masas skaitļiem var, vismaz no teorētiskā viedokļa, palielināt savu stabilitāti, palielinot to masas skaitu. Tomēr praksē šķiet iespējams palielināt tikai vieglāko elementu, piemēram, ūdeņraža, masu. (Hēlijam ir anomāli augsta stabilitāte; nukleonu saistīšanās enerģija hēlija kodolā neatbilst līknei, kas parādīta 1.33. attēlā.) Šādu elementu masas skaits palielinās procesā, ko sauc par kodolsintēzi (skat. zemāk).

Pētot radioaktivitātes fenomenu, zinātnieki 20. gadsimta pirmajā desmitgadē. atklāja lielu skaitu radioaktīvo vielu – ap 40. To bija ievērojami vairāk, nekā bija brīvas vietas elementu periodiskajā tabulā starp bismutu un urānu. Šo vielu būtība ir bijusi pretrunīga. Daži pētnieki tos uzskatīja par neatkarīgiem ķīmiskiem elementiem, taču šajā gadījumā jautājums par to izvietojumu periodiskajā tabulā izrādījās nešķīstošs. Citi parasti liedza viņiem tiesības saukties par elementiem klasiskajā izpratnē. 1902. gadā angļu fiziķis D. Mārtins šādas vielas nosauca par radioelementiem. Tos pētot, kļuva skaidrs, ka dažiem radioelementiem ir tieši tādas pašas ķīmiskās īpašības, taču tie atšķiras pēc atomu masas. Šis apstāklis ​​bija pretrunā ar periodiskā likuma pamatnoteikumiem. Angļu zinātnieks F. Sodijs atrisināja pretrunu. 1913. gadā viņš nosauca ķīmiski līdzīgus radioelementus par izotopiem (no grieķu vārdiem, kas nozīmē “tā pati” un “vieta”), tas ir, tie ieņem vienu un to pašu vietu periodiskajā tabulā. Radioelementi izrādījās dabisko radioaktīvo elementu izotopi. Visi no tiem ir apvienoti trīs radioaktīvās ģimenēs, kuru priekšteči ir torija un urāna izotopi.

Skābekļa izotopi. Kālija un argona izobāri (izobāri ir dažādu elementu atomi ar vienādu masas numuru).

Stabilo izotopu skaits pāra un nepāra elementiem.

Drīz vien kļuva skaidrs, ka arī citiem stabiliem ķīmiskajiem elementiem ir izotopi. Galvenais nopelns par viņu atklājumu pieder angļu fiziķim F. Astonam. Viņš atklāja daudzu elementu stabilus izotopus.

No mūsdienu viedokļa izotopi ir ķīmiskā elementa atomu šķirnes: tiem ir atšķirīga atomu masa, bet vienāds kodollādiņš.

Tādējādi to kodolos ir vienāds protonu skaits, bet atšķirīgs neitronu skaits. Piemēram, dabiskie skābekļa izotopi ar Z = 8 kodolos satur attiecīgi 8, 9 un 10 neitronus. Protonu un neitronu skaitļu summu izotopa kodolā sauc par masas skaitli A. Līdz ar to norādīto skābekļa izotopu masas skaitļi ir 16, 17 un 18. Mūsdienās tiek pieņemts šāds izotopu apzīmējums: vērtība Z ir norādīta zemāk pa kreisi no elementa simbola, vērtība A ir norādīta augšējā kreisajā stūrī. Piemēram: 16 8 O, 17 8 O, 18 8 O.

Kopš mākslīgās radioaktivitātes fenomena atklāšanas, izmantojot kodolreakcijas elementiem ar Z no 1 līdz 110, ir ražoti aptuveni 1800 mākslīgo radioaktīvo izotopu. Lielākajai daļai mākslīgo radioizotopu pussabrukšanas periods ir ļoti īss, ko mēra sekundēs un sekunžu daļās. ; tikai dažiem ir salīdzinoši ilgs dzīves ilgums (piemēram, 10 Be - 2,7 10 6 gadi, 26 Al - 8 10 5 gadi utt.).

Stabilus elementus dabā pārstāv aptuveni 280 izotopi. Tomēr daži no tiem izrādījās vāji radioaktīvi, ar milzīgiem pussabrukšanas periodiem (piemēram, 40 K, 87 Rb, 138 La, l47 Sm, 176 Lu, 187 Re). Šo izotopu dzīves ilgums ir tik garš, ka tos var uzskatīt par stabiliem.

Stabilo izotopu pasaulē joprojām ir daudz izaicinājumu. Tādējādi nav skaidrs, kāpēc to skaits dažādos elementos tik ļoti atšķiras. Aptuveni 25% stabilo elementu (Be, F, Na, Al, P, Sc, Mn, Co, As, Y, Nb, Rh, I, Cs, Pt, Tb, Ho, Tu, Ta, Au) atrodas daba tikai viena veida atoms. Tie ir tā sauktie atsevišķie elementi. Interesanti, ka visiem (izņemot Be) ir nepāra Z vērtības.. Kopumā nepāra elementiem stabilo izotopu skaits nepārsniedz divus. Turpretim daži pat-Z elementi sastāv no liela skaita izotopu (piemēram, Xe ir 9, Sn ir 10 stabili izotopi).

Dotā elementa stabilo izotopu kopu sauc par galaktiku. To saturs galaktikā bieži ļoti svārstās. Interesanti atzīmēt, ka vislielākais saturs ir izotopiem, kuru masas skaitļi ir četri reizes (12 C, 16 O, 20 Ca uc), lai gan šim noteikumam ir izņēmumi.

Stabilo izotopu atklāšana ļāva atrisināt sen pastāvošo atomu masu noslēpumu - to novirzi no veseliem skaitļiem, ko izskaidro dažādie stabilo izotopu procenti galaktikā.

Kodolfizikā jēdziens “izobārs” ir zināms. Izobāri ir dažādu elementu izotopi (tas ir, ar dažādām Z vērtībām), kuriem ir vienādi masas skaitļi. Izobāru izpēte palīdzēja izveidot daudzus svarīgus atomu kodolu uzvedības un īpašību modeļus. Vienu no šiem modeļiem izsaka padomju ķīmiķa S. A. Ščukareva un vācu fiziķa I. Matauha formulētais noteikums. Tas saka: ja divi izobāri Z vērtībās atšķiras par 1, tad viens no tiem noteikti būs radioaktīvs. Klasisks izobāru pāra piemērs ir 40 18 Ar - 40 19 K. Tajā kālija izotops ir radioaktīvs. Shchukarev-Mattauch noteikums ļāva izskaidrot, kāpēc elementos tehnēcijs (Z = 43) un prometijs (Z = 61) nav stabilu izotopu. Tā kā tiem ir nepāra Z vērtības, tiem nevarēja sagaidīt vairāk nekā divus stabilus izotopus. Bet izrādījās, ka tehnēcija un prometija izobāri, attiecīgi molibdēna (Z = 42) un rutēnija (Z = 44), neodīma (Z = 60) un samārija (Z = 62) izotopi dabā ir attēloti ar stabilu. atomu šķirnes plašā masu skaitļu diapazonā. Tādējādi fizikālie likumi aizliedz pastāvēt stabilus tehnēcija un prometija izotopus. Tāpēc šie elementi dabā faktiski nepastāv, un tie bija mākslīgi jāsintezē.

Zinātnieki jau sen ir mēģinājuši izstrādāt periodisku izotopu sistēmu. Protams, tas ir balstīts uz citiem principiem nekā elementu periodiskā tabula. Taču šie mēģinājumi vēl nav devuši apmierinošus rezultātus. Tiesa, fiziķi ir pierādījuši, ka protonu un neitronu čaulu piepildīšanas secība atomu kodolos principā ir līdzīga elektronu apvalku un apakščaulu uzbūvei atomos (sk. Atoms).

Dotā elementa izotopu elektronu apvalki tiek konstruēti tieši tādā pašā veidā. Tāpēc to ķīmiskās un fizikālās īpašības ir gandrīz identiskas. Tikai ūdeņraža izotopiem (protijs un deitērijs) un to savienojumiem ir ievērojamas īpašību atšķirības. Piemēram, smagais ūdens (D 2 O) sasalst pie +3,8, vārās 101,4 ° C, tā blīvums ir 1,1059 g/cm 3, un tas neatbalsta dzīvnieku un augu organismu dzīvību. Ūdens elektrolīzes laikā par ūdeņradi un skābekli pārsvarā sadalās H 2 0 molekulas, bet smagā ūdens molekulas paliek elektrolizatorā.

Citu elementu izotopu atdalīšana ir ārkārtīgi grūts uzdevums. Tomēr daudzos gadījumos ir nepieciešami atsevišķu elementu izotopi ar ievērojami mainītu daudzumu salīdzinājumā ar dabisko pārpilnību. Piemēram, risinot atomenerģijas problēmu, radās nepieciešamība atdalīt izotopus 235 U un 238 U. Šim nolūkam vispirms tika izmantota masas spektrometrijas metode, ar kuras palīdzību tika iegūti pirmie kilogrami urāna-235. ASV 1944. gadā. Tomēr šī metode izrādījās pārāk dārga un tika aizstāta ar gāzes difūzijas metodi, kurā tika izmantota UF 6. Tagad ir vairākas izotopu atdalīšanas metodes, taču tās visas ir diezgan sarežģītas un dārgas. Un tomēr “nešķiramā sadalīšanas” problēma tiek veiksmīgi atrisināta.

Ir radusies jauna zinātnes disciplīna - izotopu ķīmija. Viņa pēta dažādu ķīmisko elementu izotopu uzvedību ķīmiskajās reakcijās un izotopu apmaiņas procesos. Šo procesu rezultātā noteiktā elementa izotopi tiek pārdalīti starp reaģējošām vielām. Šeit ir vienkāršākais piemērs: H 2 0 + HD = HD0 + H 2 (ūdens molekula apmaina protija atomu pret deitērija atomu). Attīstās arī izotopu ģeoķīmija. Viņa pēta dažādu elementu izotopu sastāva variācijas zemes garozā.

Visplašāk tiek izmantoti tā sauktie iezīmētie atomi – stabilu elementu mākslīgie radioaktīvie izotopi jeb stabilie izotopi. Ar izotopu indikatoru – iezīmēto atomu – palīdzību viņi pēta elementu kustības ceļus nedzīvajā un dzīvajā dabā, vielu un elementu izplatības raksturu dažādos objektos. Izotopus izmanto kodoltehnoloģijā: kā materiālus kodolreaktoru celtniecībai; kā kodoldegviela (torija, urāna, plutonija izotopi); kodolsintēzes procesā (deitērijs, 6 Li, 3 He). Radioaktīvos izotopus plaši izmanto arī kā starojuma avotus.

Izotopi

IZOTOPI-s; pl.(vienība izotops, -a; m.). [no grieķu val isos - vienāds un topos - vieta] Speciālists. Viena un tā paša ķīmiskā elementa šķirnes, kas atšķiras pēc atomu masas. Radioaktīvie izotopi. Urāna izotopi.

◁ Izotopisks, ak, ak. I. rādītājs.

Pētījumu vēsture
Pirmie eksperimentālie dati par izotopu esamību tika iegūti 1906.-1910. pētot smago elementu atomu radioaktīvo pārvērtību īpašības. 1906.-07. Tika atklāts, ka urāna radioaktīvajam sabrukšanas produktam jonim un torija radioaktīvajam sabrukšanas produktam radiotorijam ir tādas pašas ķīmiskās īpašības kā torijam, taču tie atšķiras no pēdējiem pēc atommasas un radioaktīvās sabrukšanas īpašībām. Turklāt: visiem trim elementiem ir vienādi optiskie un rentgenstaru spektri. Pēc angļu zinātnieka F. Sodija ierosinājuma (cm. SODDIE Frederiks), šādas vielas sāka saukt par izotopiem.
Pēc izotopu atklāšanas smagajos radioaktīvos elementos sākās izotopu meklēšana stabilajos elementos. Neatkarīgs apstiprinājums ķīmisko elementu stabilo izotopu esamībai tika iegūts J. J. Tomsona eksperimentos. (cm. TOMSONS Džozefs Džons) un F. Astons (cm. ASTON Francis Viljams). Tomsons atklāja stabilus neona izotopus 1913. gadā. Astons, kurš veica pētījumu, izmantojot viņa izstrādātu instrumentu, ko sauca par masas spektrogrāfu (vai masas spektrometru), izmantojot masas spektrometrijas metodi (cm. MASU SPEKTROMETRIJA), pierādīja, ka daudziem citiem stabiliem ķīmiskajiem elementiem ir izotopi. 1919. gadā viņš ieguva pierādījumus par divu izotopu 20 Ne un 22 Ne esamību, kuru relatīvais daudzums (pārpilnība) dabā ir aptuveni 91% un 9%. Pēc tam tika atklāts izotops 21 Ne ar 0,26% pārpilnību, hlora, dzīvsudraba un vairāku citu elementu izotopu.
Mazliet atšķirīga dizaina masas spektrometru tajos pašos gados izveidoja A. J. Dempsters (cm. DEMPSTERS Artūrs Džefrijs). Masu spektrometru turpmākās izmantošanas un uzlabošanas rezultātā ar daudzu pētnieku pūlēm tika apkopota gandrīz pilnīga izotopu sastāvu tabula. 1932. gadā tika atklāts neitrons - daļiņa bez lādiņa, kuras masa ir tuvu ūdeņraža atoma kodola masai - protons, un tika izveidots kodola protonu-neitronu modelis. Rezultātā zinātne ir izveidojusi izotopu jēdziena galīgo definīciju: izotopi ir vielas, kuru atomu kodoli sastāv no vienāda skaita protonu un atšķiras tikai ar neitronu skaitu kodolā. Ap 1940. gadu tika veikta izotopu analīze visiem tajā laikā zināmajiem ķīmiskajiem elementiem.
Radioaktivitātes izpētes laikā tika atklātas aptuveni 40 dabiskas radioaktīvās vielas. Tie tika sagrupēti radioaktīvās ģimenēs, kuru priekšteči ir torija un urāna izotopi. Dabiskie ietver visus stabilos atomu veidus (to ir aptuveni 280) un visus dabiski radioaktīvos, kas ir daļa no radioaktīvajām saimēm (to ir 46). Visi pārējie izotopi tiek iegūti kodolreakciju rezultātā.
Pirmo reizi 1934. gadā I. Kirī (cm. JOLIO-CURIE Irēna) un F. Džolio-Kirī (cm. JOLIO-CURIE Frederic) mākslīgi iegūti slāpekļa (13 N), silīcija (28 Si) un fosfora (30 P) radioaktīvie izotopi, kuru dabā nav. Ar šiem eksperimentiem viņi parādīja iespēju sintezēt jaunus radioaktīvos nuklīdus. No pašlaik zināmajiem mākslīgajiem radioizotopiem vairāk nekā 150 pieder pie transurāna elementiem (cm. TRANSURANE ELEMENTI), nav atrasts uz Zemes. Teorētiski tiek pieņemts, ka pastāvošo izotopu šķirņu skaits var sasniegt aptuveni 6000.

enciklopēdiskā vārdnīca. 2009 .

• izotopu atdalīšana
• izotermisks process

Skatiet, kas ir “izotopi” citās vārdnīcās:

IZOTOPI Mūsdienu enciklopēdija

Izotopi- (no iso... un grieķu topos vieta), ķīmisko elementu šķirnes, kurās atomu kodoli (nuklīdi) atšķiras pēc neitronu skaita, bet satur vienādu skaitu protonu un tāpēc periodiskajā tabulā ieņem vienu un to pašu vietu no ķimikālijām... Ilustrētā enciklopēdiskā vārdnīca

IZOTOPI- (no iso... un grieķu topos vieta) ķīmisko elementu šķirnes, kurās atomu kodoli atšķiras ar neitronu skaitu, bet satur vienādu skaitu protonu un tāpēc ieņem vienu un to pašu vietu elementu periodiskajā tabulā. Atšķirt...... Lielā enciklopēdiskā vārdnīca

IZOTOPI- IZOTOPI, ķīmiskie. elementi, kas atrodas vienā un tajā pašā periodiskās tabulas šūnā un tāpēc tiem ir vienāds atomskaitlis vai kārtas numurs. Šajā gadījumā joniem parasti nevajadzētu būt vienādam atomu svaram. Dažādi…… Lielā medicīnas enciklopēdija

IZOTOPI- šīs ķīmiskās vielas šķirnes. elementi, kas atšķiras pēc kodolu masas. Elektroniem, kuriem ir vienādi Z kodolu lādiņi, bet atšķiras neitronu skaits, elektronu apvalku struktūra ir vienāda, t.i., ļoti tuvu ķīmiska viela. St Va, un ieņem to pašu...... Fiziskā enciklopēdija

izotopi- vienas un tās pašas ķīmiskās vielas atomi. elements, kura kodolos ir vienāds protonu skaits, bet atšķirīgs neitronu skaits; ir dažādas atomu masas, ir viena un tā pati ķīmiskā viela. īpašības, bet atšķiras pēc to fizikālajām īpašībām. īpašības, jo īpaši... Mikrobioloģijas vārdnīca

IZOTOPI- ķīmiskie atomi elementi, kuriem ir dažādi masas skaitļi, bet kuriem ir vienāds atomu kodolu lādiņš un tāpēc tie ieņem vienu un to pašu vietu Mendeļejeva periodiskajā tabulā. Vienas un tās pašas ķīmiskās vielas dažādu izotopu atomi. elementi atšķiras pēc skaita...... Ģeoloģiskā enciklopēdija

Izotopi- Izotopi ir nuklīdi ar vienādu atomu skaitu, bet atšķirīgu atomu masu (piemēram, urāns 235 un urāns 238). Kodolenerģijas termini. Rosenergoatom koncerns, 2010... Kodolenerģijas termini

IZOTOPI- (no iso... un grieķu topos vietas), elementi ar vienādu atomskaitli, bet ar atšķirīgu atommasu. Lielākajai daļai ekoloģijai svarīgo radioaktīvo izotopu enerģija ir no 0,1 līdz 5 MeV (jo augstāka ir radioaktīvo izotopu enerģija, jo vairāk ... Ekoloģiskā vārdnīca

izotopi- Nuklīdi, kuriem ir vienāds atomu skaits, bet atšķirīga atomu masa (piemēram, urāns 235 un urāns 238). Tēmas kodolenerģija kopumā EN izotopi ... Tehniskā tulkotāja rokasgrāmata

IZOTOPI- dotās ķīmiskās vielas atomu šķirnes. elements, kura kodolos ir vienāds protonu skaits, bet atšķirīgs neitronu skaits. I. ir dažādi atomi (sk.) un vienāds elektronu skaits atoma apvalkā, kas nosaka to ļoti tuvu fizisko. ķīmija...... Lielā Politehniskā enciklopēdija

Izotopi ir jebkura ķīmiskā elementa šķirnes, kurām ir atšķirīgs atomu svars. Dažādiem jebkura ķīmiskā elementa izotopiem ir vienāds protonu skaits kodolā un vienāds elektronu skaits uz atoma apvalkiem, tiem ir vienāds atomu skaits un tie ieņem noteiktas vietas D.I. Mendeļejeva tabulā, kas raksturīgas konkrētajam ķīmiskajam elementam.

Atomu svara atšķirība starp izotopiem ir izskaidrojama ar to, ka to atomu kodolos ir atšķirīgs neitronu skaits.

Radioaktīvie izotopi- jebkura D.I. Mendeļejeva periodiskās sistēmas elementa izotopi, kuriem ir nestabili kodoli un kas nonāk stabilā stāvoklī radioaktīvās sabrukšanas rezultātā, ko pavada starojums (sk.). Elementiem, kuru atomu skaits ir lielāks par 82, visi izotopi ir radioaktīvi un sadalās ar alfa vai beta sabrukšanu. Tie ir tā sauktie dabiskie radioaktīvie izotopi, kas parasti sastopami dabā. Atomi, kas veidojas šo elementu sabrukšanas laikā, ja tiem ir atomskaitlis virs 82, savukārt notiek radioaktīvā sabrukšana, kuras produkti var būt arī radioaktīvi. Izrādās, ka tā ir secīga ķēde jeb tā sauktā radioaktīvo izotopu saime.

Ir zināmas trīs dabiskās radioaktīvās ģimenes, kas sauktas pēc sērijas ģimeņu pirmā elementa, un aktinourāns (vai aktīnijs). Urāna saimē ietilpst (sk.) un (sk.). Katras sērijas pēdējais elements sabrukšanas rezultātā pārvēršas par kādu no stabilajiem izotopiem ar kārtas numuru 82. Papildus šīm saimēm ir zināmi atsevišķi elementu dabiskie radioaktīvie izotopi, kuru kārtas numurs ir mazāks par 82. Tie ir kālijs-40 un daži citi. No tiem svarīgs ir kālijs-40, jo tas ir atrodams jebkurā dzīvā organismā.

Visu ķīmisko elementu radioaktīvos izotopus var iegūt mākslīgi. Tie ir mākslīgi radioaktīvi izotopi. Ir vairāki veidi, kā tos iegūt. Tādu elementu kā joda, broma un citu radioaktīvie izotopi, kas periodiskajā tabulā ieņem vidējo vietu, ir urāna kodola dalīšanās produkti. No šādu produktu maisījuma, kas iegūts kodolreaktorā (sk.), tos izdala, izmantojot radioķīmiskas un citas metodes. Gandrīz visu elementu radioaktīvos izotopus var iegūt daļiņu paātrinātājā (qv), bombardējot noteiktus stabilus atomus ar protoniem vai deuteroniem.

Izplatīta metode radioaktīvo izotopu iegūšanai no viena un tā paša elementa stabiliem izotopiem ir to apstarošana ar neitroniem kodolreaktorā. Metodes pamatā ir tā sauktā starojuma uztveršanas reakcija. Ja vielu apstaro ar neitroniem, pēdējais bez lādiņa var brīvi tuvoties atoma kodolam un it kā “pielipt” pie tā, veidojot jaunu tā paša elementa kodolu, bet ar vienu papildu neitronu. Šajā gadījumā formā izdalās noteikts enerģijas daudzums (sk.), tāpēc procesu sauc par starojuma uztveršanu. Kodoli ar neitronu pārpalikumu ir nestabili, tāpēc iegūtais izotops ir radioaktīvs. Ar retiem izņēmumiem šādā veidā var iegūt jebkura elementa radioaktīvos izotopus.

Kad izotops sadalās, var veidoties izotops, kas arī ir radioaktīvs. Piemēram, stroncijs-90 pārvēršas par -90, bārijs-140 par lantānu-140 utt.

Mākslīgi iegūti dabā nezināmi transurāna elementi ar kārtas numuru, kas lielāks par 92 (neptūnijs, amerīcijs, kūrijs u.c.), kuru visi izotopi ir radioaktīvi. Viens no tiem rada citu radioaktīvo ģimeni - neptūniju ģimeni.

Reaktoru un paātrinātāju darbības laikā šo iekārtu un apkārtējo iekārtu materiālos un daļās veidojas radioaktīvie izotopi. Šī "izraisītā darbība", kas saglabājas vairāk vai mazāk ilgu laiku pēc iekārtu darbības pārtraukšanas, ir nevēlams starojuma avots. Inducētā aktivitāte notiek arī dzīvā organismā, kas pakļauts neitronu iedarbībai, piemēram, avārijas vai atomu sprādziena laikā.

Radioaktīvo izotopu aktivitāti mēra kirī vienībās (sk. “”) vai tā atvasinājumus - milikirī un mikrokirī.

Radioaktīvo izotopu daudzumu nosaka un mēra ar to starojumu, izmantojot parasto radioaktivitātes mērīšanas metodi (sk. Dozimetrija, jonizējošais starojums). Šīs metodes ļauj izmērīt aktivitāti mikrokūriju simtdaļās un tūkstošdaļās, kas atbilst izotopa svaram, kas ir mazāks par miligrama miljarddaļām. No tā ir skaidrs, ka nenozīmīgs jebkura elementa radioaktīvo izotopu piejaukums tā stabilajiem atomiem ļauj viegli noteikt šo elementu. Tādējādi tā atomi kļūst par marķētiem atomiem. Viņu zīme ir starojums.

Pēc ķīmiskajām un fizikāli ķīmiskajām īpašībām radioaktīvie izotopi praktiski neatšķiras no dabiskajiem elementiem; to piejaukums nevienai vielai nemaina tās uzvedību dzīvā organismā.

Stabilos izotopus dažādos ķīmiskajos savienojumos ir iespējams aizstāt ar šādiem iezīmētiem atomiem. Pēdējo īpašības līdz ar to nemainīsies, un, nonākot organismā, tās uzvedīsies kā parastas, nemarķētas vielas. Tomēr, pateicoties starojumam, ir viegli noteikt to klātbūtni asinīs, audos, šūnās utt. Šajās vielās esošie radioaktīvie izotopi tādējādi kalpo kā indikatori jeb indikatori, kas liecina par organismā ievesto vielu izplatību un likteni. Tāpēc tos sauc par "radioaktīviem marķieriem". Daudzi neorganiskie un organiskie savienojumi, kas marķēti ar dažādiem radioaktīviem izotopiem, ir sintezēti (skatīt) un dažādiem eksperimentāliem pētījumiem.

Radiācijas terapijai izmanto daudzus radioaktīvos izotopus (jodu-131, fosforu-32, -198 u.c.) (sk.).

Mākslīgi radioaktīvie izotopi (kobalts-60, cēzijs-137 un daži citi, kas ir gamma izstarotāji) ir pilnībā aizstājuši rādiju, kas iepriekš tika izmantots kā starojuma avots (sk.) medicīniskiem un tehniskiem nolūkiem. Skatiet arī rakstus par elementu nosaukumiem.

Pat senie filozofi ierosināja, ka matērija ir veidota no atomiem. Tomēr zinātnieki sāka saprast, ka paši Visuma “celtniecības bloki” sastāv no sīkām daļiņām tikai 19. un 20. gadsimta mijā. Eksperimenti, kas to pierāda, savulaik radīja īstu revolūciju zinātnē. Tā ir tā sastāvdaļu kvantitatīvā attiecība, kas atšķir vienu ķīmisko elementu no cita. Katram no tiem tiek piešķirta sava vieta atbilstoši sērijas numuram. Bet ir dažādi atomi, kas tabulā ieņem vienas un tās pašas šūnas, neskatoties uz masas un īpašību atšķirībām. Kāpēc tas tā ir un kādi izotopi ir ķīmijā, tiks apspriesti tālāk.

Atoms un tā daļiņas

Pētot matērijas struktūru, bombardējot ar alfa daļiņām, E. Rezerfords 1910. gadā pierādīja, ka atoma galvenā telpa ir piepildīta ar tukšumu. Un tikai centrā ir kodols. Ap to orbitālēs pārvietojas negatīvie elektroni, veidojot šīs sistēmas apvalku. Tādā veidā tika izveidots matērijas “celtniecības bloku” planetārais modelis.

Kas ir izotopi? No ķīmijas kursa atcerieties, ka arī kodolam ir sarežģīta struktūra. Tas sastāv no pozitīviem protoniem un neitroniem, kuriem nav lādiņa. Pirmo skaits nosaka ķīmiskā elementa kvalitatīvās īpašības. Tas ir protonu skaits, kas atšķir vielas vienu no otras, piešķirot to kodoliem noteiktu lādiņu. Un, pamatojoties uz to, viņiem tiek piešķirts sērijas numurs periodiskajā tabulā. Bet neitronu skaits vienā un tajā pašā ķīmiskajā elementā tos atšķir izotopos. Tāpēc šī jēdziena definīciju ķīmijā var sniegt šādi. Tie ir atomu veidi, kas atšķiras pēc kodola sastāva, tiem ir vienāds lādiņš un atomu skaitļi, bet tiem ir atšķirīgi masas skaitļi neitronu skaita atšķirību dēļ.

Apzīmējumi

Mācoties ķīmiju 9. klasē un izotopus, skolēni uzzinās par pieņemtajām konvencijām. Burts Z norāda kodola lādiņu. Šis skaitlis sakrīt ar protonu skaitu un tāpēc ir to rādītājs. Šo elementu ar neitroniem, kas apzīmēti ar N, summa ir A - masas skaitlis. Vienas vielas izotopu saimi parasti apzīmē ar šī ķīmiskā elementa simbolu, kuram periodiskajā tabulā tiek piešķirts sērijas numurs, kas sakrīt ar tajā esošo protonu skaitu. Kreisais augšraksts, kas pievienots norādītajai ikonai, atbilst masas skaitlim. Piemēram, 238 U. Elementa (šajā gadījumā urāna, kas apzīmēts ar kārtas numuru 92) lādiņš ir norādīts ar līdzīgu indeksu zemāk.

Zinot šos datus, jūs varat viegli aprēķināt neitronu skaitu noteiktā izotopā. Tas ir vienāds ar masas skaitli mīnus sērijas numurs: 238 - 92 = 146. Neitronu skaits varētu būt mazāks, taču tas neliks šim ķīmiskajam elementam pārstāt palikt par urānu. Jāatzīmē, ka visbiežāk citās, vienkāršākās vielās protonu un neitronu skaits ir aptuveni vienāds. Šāda informācija palīdz saprast, kas ir izotops ķīmijā.

Nukleoni

Tas ir protonu skaits, kas piešķir noteiktam elementam individualitāti, un neitronu skaits to nekādi neietekmē. Bet atomu masu veido šie divi norādītie elementi, kuriem ir vispārējais nosaukums “nukleoni”, kas apzīmē to summu. Tomēr šis rādītājs nav atkarīgs no tiem, kas veido atoma negatīvi lādēto apvalku. Kāpēc? Viss, kas jums jādara, ir salīdzināt.

Protonu masas daļa atomā ir liela un ir aptuveni 1 a. e.m vai 1.672 621 898(21) 10 -27 kg. Neitrons ir tuvu šīs daļiņas veiktspējai (1,674 927 471(21)·10 -27 kg). Bet elektrona masa ir tūkstošiem reižu mazāka, tiek uzskatīta par nenozīmīgu un netiek ņemta vērā. Tieši tāpēc, zinot elementa virsrakstu ķīmijā, izotopa kodola sastāvu nav grūti noskaidrot.

Ūdeņraža izotopi

Dažu elementu izotopi dabā ir tik labi zināmi un plaši izplatīti, ka ieguvuši savus nosaukumus. Visspilgtākais un vienkāršākais piemērs tam ir ūdeņradis. Tas ir dabiski sastopams tā visizplatītākajā formā, protiumā. Šī elementa masas skaitlis ir 1, un tā kodols sastāv no viena protona.

Tātad, kas ir ūdeņraža izotopi ķīmijā? Kā zināms, šīs vielas atomi ir ar pirmo numuru periodiskajā tabulā un attiecīgi dabā ir apveltīti ar lādiņa skaitli 1. Bet neitronu skaits atoma kodolā ir atšķirīgs. Deitērija, kas ir smagais ūdeņradis, papildus protonam kodolā ir vēl viena daļiņa, tas ir, neitrons. Tā rezultātā šai vielai atšķirībā no protija ir savas fizikālās īpašības, tai ir savs svars, kušanas un viršanas temperatūra.

Tritijs

Tritijs ir vissarežģītākais no visiem. Tas ir supersmags ūdeņradis. Saskaņā ar izotopu definīciju ķīmijā tam ir lādiņa skaitlis 1, bet masas skaitlis 3. To bieži sauc par tritonu, jo papildus vienam protonam tā kodolā ir divi neitroni, tas ir, tas sastāv no trim elementiem. Šī elementa nosaukums, ko 1934. gadā atklāja Raterfords, Olifants un Harteks, tika ierosināts jau pirms tā atklāšanas.

Šī ir nestabila viela, kurai piemīt radioaktīvas īpašības. Tās kodolam ir spēja sadalīties beta daļiņā un elektronu antineitrīnā. Šīs vielas sabrukšanas enerģija nav ļoti augsta un sasniedz 18,59 keV. Tāpēc šāds starojums nav pārāk bīstams cilvēkiem. No tā var pasargāt parasts apģērbs un ķirurģiskie cimdi. Un šis ar pārtiku iegūtais radioaktīvais elements ātri tiek izvadīts no organisma.

Urāna izotopi

Daudz bīstamāki ir dažādie urāna veidi, no kuriem zinātnei šobrīd ir zināmi 26. Tāpēc, runājot par to, kādi izotopi ir ķīmijā, nevar nepieminēt šo elementu. Neskatoties uz urāna veidu dažādību, dabā sastopami tikai trīs izotopi. Tajos ietilpst 234 U, 235 U, 238 U. Pirmais no tiem, kam ir piemērotas īpašības, tiek aktīvi izmantots kā degviela kodolreaktoros. Un pēdējais ir paredzēts plutonija-239 ražošanai, kas savukārt pats par sevi ir neaizvietojams kā vērtīga degviela.

Katram radioaktīvajam elementam ir raksturīgs savs Tas ir laiks, kurā viela tiek sadalīta proporcijā ½. Tas ir, šī procesa rezultātā atlikušās vielas daļas daudzums tiek samazināts uz pusi. Urānam šis laika posms ir milzīgs. Piemēram, izotopam-234 tas tiek lēsts uz 270 tūkstošiem gadu, bet pārējām divām norādītajām šķirnēm tas ir daudz nozīmīgāks. Urāna-238 pussabrukšanas periods ir rekordliels, tas ilgst miljardiem gadu.

Nuklīdi

Ne katrs atomu veids, kam raksturīgs savs un stingri noteikts protonu un elektronu skaits, ir tik stabils, lai pastāvētu vismaz ilgu laiku, kas ir pietiekams tā izpētei. Tos, kas ir salīdzinoši stabili, sauc par nuklīdiem. Šāda veida stabili veidojumi nepakļaujas radioaktīvai sabrukšanai. Nestabilos sauc par radionuklīdiem un, savukārt, iedala arī īslaicīgos un ilgmūžīgos. Kā zināms no 11. klases ķīmijas stundām par izotopu atomu uzbūvi, osmijā un platīnā ir vislielākais radionuklīdu skaits. Kobaltam un zeltam ir pa vienam stabilam nuklīdam, un alvai ir vislielākais stabilo nuklīdu skaits.

Izotopa atomu skaita aprēķināšana

Tagad mēs mēģināsim apkopot iepriekš aprakstīto informāciju. Saprotot, kas ir izotopi ķīmijā, ir pienācis laiks izdomāt, kā izmantot iegūtās zināšanas. Apskatīsim to ar konkrētu piemēru. Pieņemsim, ka ir zināms, ka noteikta ķīmiskā elementa masas skaitlis ir 181. Turklāt šīs vielas atoma apvalks satur 73 elektronus. Kā jūs varat izmantot periodisko tabulu, lai uzzinātu dotā elementa nosaukumu, kā arī protonu un neitronu skaitu tā kodolā?

Sāksim risināt problēmu. Vielas nosaukumu var noteikt, zinot tās sērijas numuru, kas atbilst protonu skaitam. Tā kā pozitīvo un negatīvo lādiņu skaits atomā ir vienāds, tas ir 73. Tas nozīmē, ka tas ir tantals. Turklāt kopējais nukleonu skaits kopā ir 181, kas nozīmē, ka šī elementa protoni ir 181 - 73 = 108. Pavisam vienkārši.

Gallija izotopi

Elementa gallija atomu skaits ir 71. Dabā šai vielai ir divi izotopi - 69 Ga un 71 Ga. Kā noteikt gallija sugu procentuālo daudzumu?

Izotopu problēmu risināšana ķīmijā gandrīz vienmēr ietver informāciju, ko var iegūt no periodiskās tabulas. Šoreiz jums vajadzētu darīt to pašu. Ļaujiet mums noteikt vidējo atomu masu no norādītā avota. Tas ir vienāds ar 69,72. Apzīmējot ar x un y pirmā un otrā izotopa kvantitatīvo attiecību, mēs ņemam to summu, kas vienāda ar 1. Tas nozīmē, ka tas tiks uzrakstīts vienādojuma veidā: x + y = 1. No tā izriet, ka 69x + 71y = 69,72. Izsakot y ar x un aizstājot pirmo vienādojumu ar otro, mēs atklājam, ka x = 0,64 un y = 0,36. Tas nozīmē, ka 69 Ga dabā ir sastopams 64%, bet 71 Ga procentuālais daudzums ir 34%.

Izotopu pārvērtības

Izotopu radioaktīvā skaldīšana ar to pārveidošanu citos elementos ir sadalīta trīs galvenajos veidos. Pirmais no tiem ir alfa sabrukšana. Tas notiek ar daļiņu emisiju, kas pārstāv hēlija atoma kodolu. Tas ir, tas ir veidojums, kas sastāv no neitronu un protonu pāru kombinācijas. Tā kā pēdējā daudzums nosaka vielas lādiņa skaitu un atoma skaitu periodiskajā tabulā, šī procesa rezultātā notiek viena elementa kvalitatīva pārvēršanās citā, un tabulā tas nobīdās pa kreisi par divas šūnas. Šajā gadījumā elementa masas skaitlis samazinās par 4 vienībām. Mēs to zinām no izotopu atomu struktūras.

Kad atoma kodols zaudē beta daļiņu, būtībā elektronu, tā sastāvs mainās. Viens no neitroniem pārvēršas par protonu. Tas nozīmē, ka vielas kvalitatīvās īpašības atkal mainās, un elements tabulā nobīdās vienu šūnu pa labi, praktiski nezaudējot svaru. Parasti šāda transformācija ir saistīta ar elektromagnētisko gamma starojumu.

Rādija izotopu transformācija

Iepriekš minētā informācija un zināšanas no 11. klases ķīmijas par izotopiem atkal palīdz atrisināt praktiskas problēmas. Piemēram: 226 Ra sabrukšanas laikā pārvēršas par IV grupas ķīmisko elementu, kura masas skaitlis ir 206. Cik alfa un beta daļiņu tam vajadzētu zaudēt?

Ņemot vērā meitas elementa masas un grupas izmaiņas, izmantojot periodisko tabulu, ir viegli noteikt, ka šķelšanās laikā izveidojies izotops būs svins ar lādiņu 82 un masas skaitli 206. Un ņemot vērā Ņemot vērā šī elementa lādiņa numuru un sākotnējo rādiju, jāpieņem, ka tā kodols ir zaudējis piecas alfa daļiņas un četras beta daļiņas.

Radioaktīvo izotopu izmantošana

Ikviens labi zina, kādu kaitējumu radioaktīvais starojums var nodarīt dzīviem organismiem. Tomēr radioaktīvo izotopu īpašības var būt noderīgas cilvēkiem. Tos veiksmīgi izmanto daudzās nozarēs. Ar to palīdzību iespējams konstatēt noplūdes inženiertehniskajās un būvkonstrukcijās, pazemes cauruļvados un naftas cauruļvados, uzglabāšanas tvertnēs, siltummaiņos elektrostacijās.

Šīs īpašības tiek aktīvi izmantotas arī zinātniskos eksperimentos. Piemēram, cetse muša ir daudzu nopietnu slimību pārnēsātājs cilvēkiem, mājlopiem un mājdzīvniekiem. Lai to novērstu, šo kukaiņu tēviņi tiek sterilizēti ar vāju radioaktīvo starojumu. Izotopi ir neaizstājami arī atsevišķu ķīmisko reakciju mehānismu izpētē, jo šo elementu atomus var izmantot ūdens un citu vielu marķēšanai.

Bioloģiskos pētījumos bieži izmanto arī marķētos izotopus. Piemēram, šādi tika noskaidrots, kā fosfors ietekmē augsni, kultivēto augu augšanu un attīstību. Izotopu īpašības veiksmīgi tiek izmantotas arī medicīnā, kas ļāvis ārstēt vēža audzējus un citas nopietnas slimības un noteikt bioloģisko organismu vecumu.