ایزوتوپ

یکی از فرض های بدیهی نظریه اتمی دالتون این است که هر یک از اتم های یک عنصر از هر لحاظ (از جمله جرم) با اتم های دیگر آن یکسان است. ولی در اوایل قرن بیستم معلوم شد که یک عنصر ممکن است شامل چند نوع اتم باشد که اختلاف آن ها با یکدیگر در جرم اتمی است.

فردریک سودی اصطلاح ایزوتوپ (از واژه یونانی به معنای هم مکان) را برای اتم های یک عنصر که که از نظر جرم با یکدیگر تفاوت دارند پیشنهاد کرد.

برای بررسی ایزوتوپ ها از طیف نگار جرمی استفاده می شود. دستگاه هایی از این نوع ابتدا توسط فرانسیس استون (1919) و آرتور دمپستر (1918) با پیروی از اصول روش هایی که جی جی تامسون در 1912 ارائه کرده بود ساخته شد.

اگر عنصری شامل چند نوع اتم با جرم های متفاوت (ایزوتوپ ها ) باشد، این تفاوت در مقادیر یون های مثبت حاصل از این اتم ها پدیدار می گردد.

طیف نگار جرمی یون ها را بر حسب مقادیر نسبت بار به جرم از یکدیگر جدا می کند و سبب می شود که یون های مثبت متفاوت در محل های مختلف روی یک صفحه عکاسی اثر کند.

وقتی دستگاه کار می کند، اتم های بخار ماده مورد مطالعه در معرض بمباران الکترونی قرار گرفته و به یون های مثبت تبدیل می شوند. این یون ها بر اثر عبور از یک میدان الکتریکی به قدرت چندین هزار ولت، شتاب پیدا می کنند.

اگر ولتاژ این میدان ثابت نگه داشته شود، تمام یون هایی که مقدار بار به جرم مساوی دارند، با سرعت مساوی وارد یک میدان مغناطیسی می شوند. این سرعت، مقدار بار به جرم و شدت میدا مغناطیسی، شعاع مسیر یون را در میدان مغناطیسی تعیین می کند.

اگر شدت میدان مغناطیسی و ولتاژ شتاب دهنده ثابت نگه داشته شوند، تمام یون هایی که مقدار بار به جرم مساوی دارند، در یک محل بر روی صفحه عکاسی متمرکز می شوند. این محل را می توان با تغییر پتانسیلی که موجب شتاب یون ها می شود، تغییر داد. ولی یون هایی که مقدار بار به جرم متفاوت دارند در محل های مختلف روی صفحه عکاسی متمرکز می شوند.

هر گاه یک وسیله الکتریکی که شدت اشعه یونی را اندازه می گیرد، جایگزین صفحه عکاسی شود، دستگاه را طیف سنج جرمی می نامیم. با استفاده از طیف سنج جرمی می توان هم جرم اتمی دقیق ایزوتوپ ها و هم ترکیب ایزوتوپی عناصر (انواع ایزوتوپهای موجود و مقدار نسبی هر یک) را تعیین کرد.

ایزوتوپ ها، اتم هایی با عدد اتمی مساوی و عدد جرمی متفاوتند

این اتم ها دارای خواص شیمیایی بسیار مشابه هم (در اغلب موارد غیر قابل تشخیص) هستند. مثلا در طبیعت دو نوع اتم کلر وجود داردکه هر دو 17 پروتون و 17 الکترون دارند ولی یکی دارای 18 نوترون و دیگری دارای 20 نوترون است.

بنابراین اختلاف ایزوتوپ ها در تعداد نوترون های هسته های آن هاست. بعضی از عناصر فقط به یک شکل ایزوتوپی در طبیعت وجود دارند(مثل سدیم، بریلیم و فلوئور). ولی اغلب عناصر بیش از یک ایزوتوپ دارند. مثلا قلع دارای ده ایزوتوپ است. اصطلاح نوکلید، به طور کلی برای گونه های اتمی به کار می رود.

بسیاری از ایزوتوپ ها رادیواکتیو هستند، یعنی ذراتی با فرکانس بالا را از هسته (مرکز) اتم های خود ساطع می کنند . از این ایزوتوپ ها می توان برای دنبال کردن مسیر مواد متحرکی که از دید پنهان هستند، مانند جریان خون در بدن یک بیمار در بیمارستان، استفاده کرد.

جریان خون

مقدار کمی از یک ایزوتوپ رادیو اکتیو به درون جریان خون بیمار تزریق می شود، سپس مسیر آن توسط آشکارسازهای خاصی که فعالیت رادیواکتیویته را مشخص می کنند دنبال می شود. این اطلاعات به یک کامپیوتر داده می شود که صفحه آن هر گونه اختلالی، مانند انعقاد خون در رگ ها را نشان می دهد. با استفاده از روشی مشابه می توان از ایزوتوپ ها برای مطالعه جریان مایعات در تاسیسات شیمیایی نیز استفاده کرد.

فرسودگی ماشین آلات

آهنگ فرسودگی ماشین آلات صنعتی را نیز می توان با استفاده از ایزوتوپ ها اندازه گرفت. مقادیر اندکی از ایزوتوپ های رادیواکتیو به بخش های فلزی ماشین آلات مانند یاتاقان ها، رینگ و پیستون ها اضافه می شود، سپس سرعت فرسودگی با اندازه گرفتن رادیواکتیویته روغنی که برای روغنکاری این بخش ها به کار رفته است، محاسبه می شود.

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: