به گزارش خبرنگار ایمنا، هر عنصر شیمیایی می‌تواند دو یا چند ایزوتوپ با تعداد نوترون‌های مختلف داشته باشد؛ به طور مثال کربن همواره شش پروتون درون هسته خود دارد، اما این عنصر سه نوع مختلف شش، هفت و هشت نوترونی نیز دارد که درواقع ایزوتوپ‌های آن است. از نظر شیمیایی ایزوتوپ‌های یک عنصر معمولاً مشابه است زیرا خواص شیمیایی آن‌ها با الکترون‌های بیرونی شناخته می‌شود؛ اما تفاوت ایزوتوپ‌ها در تعداد نوترون موجب واپاشی هسته‌ای با سرعت‌های متفاوت می‌شود. ایزوتوپ‌ها کاربردهای بسیاری در علوم مختلف دارد که برای بررسی آن‌ها و آشنایی بیشتر با این عناصر با «حمیدرضا یوسفی» دکترای شیمی‌آلی گفت‌وگویی انجام داده‌ایم که در ادامه می‌خوانید:
ایزوتوپ چیست؟
جدول تناوبی تشکیل شده از عنصرهایی است که بیشتر آن‌ها یک یا چند گونه مشابه خود دارد. این همزادهای عنصری آرایش الکترونی یکسانی دارد، اما تفاوت آن‌ها در برخی از خواص فیزیکی و عدد جرمی است. در ایزوتوپ تعداد نوترون تغییر می‌کند که این تغییر می‌تواند نتایج خوب یا بدی را به همراه داشته باشد؛ به طور مثال ایزوتوپ اورانیم، جیوه، کربن یا هیدروژن امروزه بسیار شناخته شده است و کاربرد بسیاری نیز در صنعت دارد. به طور کلی ایزوتوپ، بُعدی پنهان از عنصر را شکوفا و کاربردهای آن را افزایش می‌دهد.
استفاده از ایزوتوپ در چه زمانی مطرح شد؟
اولین تحقیقات انجام شده پیرامون ایزوتوپ‌ها متعلق به دهه ۱۹۱۹ میلادی است؛ اما در آن زمان مورد استفاده قرار نگرفت و بیشتر کاربردهای آن به ۳۰ سال اخیر محدود می‌شود. ایزوتوپ امروزه در دنیا دارای شخصیت و در بین مردم شناخته شده است؛ همچنین از ایزوتوپ‌های پرتوزا در کشاورزی، صنایع غذایی، باستان‌شناسی، علم خاک، پزشکی و دیگر صنایع استفاده‌های بسیاری می‌شود. به طور کلی از واپاشی ایزوتوپ‌های پرتوزا می‌توان انرژی دریافت کرد و آن را در صنایع مختلف مورد استفاده قرار داد.
تفاوت ایزوتوپ با عنصر چیست؟
ایزوتوپ یک عنصر با خود آن تفاوت بسیاری ندارد و تنها تعداد نوترون در آن‌ها تغییر کرده است که موجب تغییر عدد جرمی و ویژگی‌های عنصر می‌شود به طور مثال در کربن -۱۲ تعداد الکترون، نوترون و پروتون شش است و در ایزوتوپ آنکه کربن -۱۳ است؛ تنها یک نوترون به آن افزوده شده و موجب تقویت کاربرد و خواص کربن شده است.
آیا ایزوتوپ به طور طبیعی وجود دارد؟
بله. ایزوتوپ‌های پایدار به صورت طبیعی وجود دارد و قابل سرمایه‌گذاری و استخراج است، اما مقدار آن بسیار کم است. ایزوتوپ‌های شیمیایی نیز وجود دارد که به دلیل ناپایداری و نیمه عمر استخراج آن‌ها سخت است و باید برای پایدار نگه داشتن آن‌ها خواص و ویژگی‌های هر یک را بررسی کرد.
کاربرد ایزوتوپ‌ها در پزشکی چیست؟
ایزوتوپ‌ها در پزشکی بیشتر کاربردهای تشخیص و درمان برخی از بیماری‌ها را دارد. همچنین می‌توان از ایزوتوپ‌ها در مهندسی پزشکی استفاده کرد.
کدام یک از عناصر جزو مهم‌ترین ایزوتوپ‌ها است؟
کربن یکی از مهم‌ترین ایزوتوپ‌ها را دارد. این عنصر به قدری مهم است که آن را در قیاس با تمام جدول تناوبی قرار می‌دهند؛ زیرا بسیار تأثیرگذار است. کربن دارای ایزوتوپ‌های ۱۳، ۱۴ و ۱۵ است و در علوم مختلف کاربردهای بسیاری دارد.
از ایزوتوپ‌های پایدار چه استفاده‌ای می‌توان کرد؟
در یکی از مقاله‌هایی که توسط دانشجویان علوم محیطی نوشته شده بود از اندازه‌گیری ایزوتوپ‌های پایدار، انقلابی در عرصه علوم محیطی و دیرین اقلیم‌شناسی یاد شده است؛ زیرا این عناصر در زمینه فسیل، اقلیم‌شناسی و اکوسیستم بسیار کاربرد دارد و دانشجویان رشته‌های زمین‌شناسی، ژئوفیزیک و بیوژئوشیمی می‌توانند بسیار در این زمینه فعالیت و از ایزوتوپ‌های پایدار استفاده کنند.
از ایزوتوپ‌ها در چه زمینه‌هایی می‌توان استفاده کرد؟
افراد علاقه‌مند به این حوزه می‌توانند در زمینه‌های مهندسی‌پزشکی، کشاورزی، ژئوفیزیک یا رادیواکتیو فعالیت کنند. به طور کلی فعالیت اصلی ایزوتوپ‌ها در این زمینه‌ها است و در حال حاضر نیز تحقیقات بسیاری پیرامون آن مطرح شده است.
آیا ایزوتوپ در رشته‌های کیهان‌شناسی و نجوم نیز کاربرد دارد؟
بله. هر یک از ایزوتوپ‌ها کاربرد و خواص خود را دارد در نتیجه می‌توان از آن‌ها در علوم مختلفی بهره برد. اگر بدانیم که هیچ‌یک از عناصر جدول تناوبی بدون کاربرد نیست، می‌توانیم به بسیاری از حقایق دست‌یابیم و از ایزوتوپ‌ها حتی در کیهان‌شناسی نیز استفاده کنیم؛ زیرا این عناصر می‌توانند زمینه حیات را فراهم کنند. به دلیل مطرح بودن سفرهای فرازمینی این مسئله بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
آیا کربن به عنوان عنصری مهم، در پزشکی کاربرد دارد؟
بله. ایزوتوپ‌های کربن در پزشکی کاربرد بسیاری دارد و برای تشخیص تومورهای داخل بدن استفاده می‌شود. استفاده از این عنصر می‌تواند عوارض شیمی‌درمانی را نیز کاهش دهد. درواقع این عنصر از ابعاد مختلف کاربردهای بسیاری در پزشکی، داروسازی، اخترشناسی و دیگر علوم دارد؛ در نتیجه کافی است تحقیقات پیرامون ایزوتوپ‌ها افزایش یابد و محققان نگاه جدی‌تری نسبت به آن‌ها پیدا کنند.
غنی‌سازی ایزوتوپ در ایران چه جایگاهی دارد؟
به دلیل اینکه برخی از ایزوتوپ‌ها نیمه عمر کمی دارد خطرناک بوده و پرتوزا است؛ غنی‌سازی آن‌ها سخت و در ایران مقرون به صرفه نیست و این عامل موجب شده مبحث غنی‌سازی ایزوتوپ در ایران مطرح نشود، اما کشورهای اروپایی با توجه به حادثه چرنوبیل و احتیاط در فرآیند، می‌خواهند از تمام زیرساخت‌های خود استفاده و از ویژگی ایزوتوپ‌ها استفاده کنند.
متأسفانه در ایران زیرساخت مناسبی در زمینه غنی‌سازی ایزوتوپ‌ها وجود ندارد؛ با توجه به تحریم‌ها و خطرات به صورت تک‌عنصری و تنها روی غنی‌سازی اورانیم فعالیت‌های محدودی انجام می‌شود، اما اگر وضعیت کشور بهبود پیدا کند با توجه به راه‌اندازی خط تولید اورانیم می‌توان روی دیگر عناصر پرتوزا نیز بحث کرد. به طور کلی این صنعت دستگاه‌های مهم و گرانی را نیاز دارد. همچنین وجود زیرساخت مناسب، بسیار مهم است که با توجه به شرایط اقتصادی ایران، صنعت مناسبی نیست.
نظر شما