Радиоактивни изотопи

Радиоактивните изотопи (радиоизотопите) са изотопи на някои химични елементи, които се характеризират с излишък на енергия в ядрата си, което води до спонтанно радиоактивно разпадане. При разпадането си ядрото излъчва гама-лъчи и/или други елементарни частици.

Радиоизотопите имат важни приложения в хранително-вкусовата промишленост, водоснабдяването, медицината и др.

Произход

Има няколко различни механизма за образуване на радиоактивните изотопи. Първият е космогеничният, при който се произвеждат т.нар. първични радиоактивни изотопи. При него, радиоактивните изотопи се произвеждат в ядрата на звездите, при термоядрения синтез. Все още се откриват запаси от така образуваните изотопи (например уран), понеже техните периоди на полуразпад са изключително големи. Вторият важен механизъм са вторичните радиоактивни изотопи, които са продукт на радиоактивното разпадане на първичните радиоизотопи. Други радиоизотопи, като ¹⁴C, се образуват при бомбардирането на горните слоеве на атмосферата от космическите лъчи. Въпреки сравнително малките им периоди на полуразпад, те не са рядкост в природата, понеже запасите от тях се попълват непрекъснато.

Дъщерни радиоизотопи

Дъщерните радиоизотопи са радиоизотопи, които се срещат в природата, но в минимални количества. Те имат много кратък период на полуразпад и са много по-силно радиоактивни, в сравнение с естествените радиоизотопи, от които са получени. Дъщерните радиоизотопи се срещат, само защото са постоянно възобновявани в Земята, вследствие на природни процеси. Такива процеси са алфа- и бета-разпадът на естествените радиоизотопи – ²³⁵U, ²³⁸U, ²³²Th, спонтанното делене на ²³⁸U и процесите на ядрена трансмутация, предизвикани при естествената радиоактивност – производство на ²³⁹Pu, ⁹⁹Тс и ²³⁶U при неутронно поглъщане от естествения уран.

Елементи, които са продукт на гореизброените процеси

Име на елемента	Химичен Символ
Технеций	Tc
Прометий	Pm
Полоний	Po
Астат	At
Радон	Rn
Франций	Fr
Радий	Ra
Актиний	Ac
Протактиний	Pa
Нептуний	Np
Плутоний	Pu

Приложения

Радиоизотопите се използват основно по две причини: те са източник на електромагнитни вълни и заради химичните им свойства. Радиоизотопи на добре познати елементи могат да се използват и като маркери, понеже повечето радиоизотопи са с близки свойства до нерадиоактивните изотопи. Например, за да се изследва начина по който растенията взаимодействат с въглеродния диоксид, може да се използва въглероден диоксид, в чийто състав влиза радиоактивен въглерод. Частите от растенията, които взаимодействат с въглеродния диоксид, са слабо радиоактивни.

В медицината радиоизотопите се използват при диагностиката, лечението и научните изследвания. Взаимодействието на различни органи със слабо радиоактивни изотопи дава диагностична информация и друга информация за човешката анатомия и функцията на определени органи. Радиоизотопите са обещаващ метод, използван при лечението на различни видове рак чрез облъчване на туморите. Хирургическите инструменти се стерилизират с мощно гама-лъчение. Около един от двама души в западния свят са се възползвали от напредъка на ядрената медицина.

В биохимията и генетиката, радиоактивните изотопи са маркери, позволяващи да се наблюдават различни биологични процеси, като преноса на аминокиселини и репликацията на ДНК.

В индустрията и минното дело, радиоизотопите позволяват да се изпитват спойките, в метрологията – при търсенето на дефекти, да се изследва чистотата на водата, разрушаването и корозията на металите, в изследването на свойствата на различни горива.

Естествените радиоизотопи се използват и в палеонтолотията, геологията и археологията, за да се определи възрастта на различни изкопаеми и находки.

Списък на радиоизотопите с техния период на полуразпад

Име	Символ	Период на полуразпад
Тритий	${}_1^3\mathrm{H}$	12,3 години
Берилий 7	${}_4^7\mathrm{Be}$	53,28 дни
Въглерод 11	${}_6^{11}\mathrm{C}$	20,4 минути
Въглерод 14	${}_6^{14}\mathrm{C}$	5730 години
Азот 13	${}_7^{13}\mathrm{N}$	10 минути
Азот 16	${}_7^{16}\mathrm{N}$	7.3 секунди
Кислород 15	${}_8^{15}\mathrm{O}$	2,04 (2,2 ?) минути
Флуор 18	${}_9^{18}\mathrm{F}$	112 минути
Натрий 22	${}_{11}^{22}\mathrm{Na}$	2,6 години
Фосфор 32	${}_{15}^{32}\mathrm{P}$	14,2 (14,3 ?) дни
Сяра 35	${}_{16}^{35}\mathrm{S}$	87,5 дни
Калий 40	${}_{19}^{40}\mathrm{K}$	1,28 милиарда години
Скандий 46	${}_{21}^{46}\mathrm{Sc}$	84 дни
Хром 51	${}_{24}^{51}\mathrm{Cr}$	672 часа (27,7 дни ?)
Манган 54	${}_{25}^{54}\mathrm{Mn}$	310 дни
Желязо 52	${}_{26}^{52}\mathrm{Fe}$	498 минути
Желязо 59	${}_{26}^{59}\mathrm{Fe}$	45 дни
Кобалт 58	${}_{27}^{58}\mathrm{Co}$	71 дни
Кобалт 60	${}_{27}^{60}\mathrm{Co}$	5,27 години
Никел 63	${}_{28}^{63}\mathrm{Ni}$	100 години
Галий 67	${}_{31}^{67}\mathrm{Ga}$	78 часа
Криптон 85	${}_{36}^{85}\mathrm{Kr}$	10,4 години
Рубидий 87	${}_{37}^{87}\mathrm{Rb}$	4,7 милиарда години
Стронций 90	${}_{38}^{90}\mathrm{Sr}$	28,2 години
Итрий 90	${}_{39}^{90}\mathrm{Y}$	2,7 дни
Цирконий 95	${}_{40}^{95}\mathrm{Zr}$	65 дни
Ниобий 95	${}_{41}^{95}\mathrm{Nb}$	35 дни
Молибден 99	${}_{42}^{99}\mathrm{Mo}$	67 часа
Технеций 99	${}_{43}^{99}\mathrm{Tc}$	211 100 години
Технеций 99 m	${}_{43}^{99}\mathrm{Tc}$	6 часа
Рутений 103	${}_{44}^{103}\mathrm{Ru}$	40 дни
Рутений 106	${}_{44}^{106}\mathrm{Ru}$	369 дни
Индий 111	${}_{49}^{111}\mathrm{In}$	67 дни
Индий 113	${}_{49}^{113}\mathrm{In}$	103 месеци
Телур 132	${}_{52}^{132}\mathrm{Te}$	78 часа
Йод 123	${}_{53}^{123}\mathrm{I}$	13,2 часа
Йод 129	${}_{53}^{129}\mathrm{I}$	17 милиона години
Йод 131	${}_{53}^{131}\mathrm{I}$	8,02 à 8,04 дни
Йод 132	${}_{53}^{132}\mathrm{I}$	2,3 часа
Ксенон 133	${}_{54}^{133}\mathrm{Xe}$	127 часа
Ксенон 135	${}_{54}^{135}\mathrm{Xe}$	9 часа
Цезий 134	${}_{55}^{134}\mathrm{Cs}$	2,2 години
Цезий 135	${}_{55}^{135}\mathrm{Cs}$	3 милиона години
Цезий 137	${}_{55}^{137}\mathrm{Cs}$	30,15 до 30,2 години
Барий 140	${}_{56}^{140}\mathrm{Ba}$	12,8 дни
Лантан 140	${}_{57}^{140}\mathrm{La}$	40,2 часа
Тантал 182	${}_{73}^{182}\mathrm{Ta}$	114,4 дни
Рений 186	${}_{75}^{186}\mathrm{Re}$	3,7 дни
Ербий 169	${}_{68}^{169}\mathrm{Er}$	9,4 дни
Иридий 192	${}_{77}^{192}\mathrm{Ir}$	74 дни
Злато 198	${}_{79}^{198}\mathrm{Au}$	2,7 дни
Талий 201	${}_{81}^{201}\mathrm{Tl}$	73,1 часа
Талий 208	${}_{81}^{208}\mathrm{Tl}$	3,07 минути
Олово 210	${}_{82}^{210}\mathrm{Pb}$	22,3 години
Олово 212	${}_{82}^{212}\mathrm{Pb}$	10,64 часа
Олово 214	${}_{82}^{214}\mathrm{Pb}$	26,8 минути
Бисмут 210	${}_{83}^{210}\mathrm{Bi}$	5,01 дни
Бисмут 212	${}_{83}^{212}\mathrm{Bi}$	60,6 минути
Бисмут 214	${}_{83}^{214}\mathrm{Bi}$	19,7 минути
Полоний 210	${}_{84}^{210}\mathrm{Po}$	138 дни
Полоний 212	${}_{84}^{212}\mathrm{Po}$	0,305 микросекунди
Полоний 214	${}_{84}^{214}\mathrm{Po}$	164 микросекунди
Полоний 216	${}_{84}^{216}\mathrm{Po}$	0,15 секунди
Полоний 218	${}_{84}^{218}\mathrm{Po}$	3,05 минути
Радон 220	${}_{86}^{220}\mathrm{Rn}$	55,6 секунди
Радон 222	${}_{86}^{222}\mathrm{Rn}$	3,82 до 3,83 дни
Радий 224	${}_{88}^{224}\mathrm{Ra}$	3,66 дни
Радий 226	${}_{88}^{226}\mathrm{Ra}$	1620 години
Радий 228	${}_{88}^{228}\mathrm{Ra}$	5,75 години
Актиний 228	${}_{89}^{228}\mathrm{Ac}$	6,13 часа
Торий 228	${}_{90}^{228}\mathrm{Th}$	1,91 години
Торий 230	${}_{90}^{230}\mathrm{Th}$	75 380 (77 000 ?) години
Торий 232	${}_{90}^{232}\mathrm{Th}$	14,1 милиарда години
Торий 234	${}_{90}^{234}\mathrm{Th}$	24,1 дни
Протактиний 234m	${}_{91}^{234}\mathrm{Pa}$	1,17 минути
Уран-234	${}_{92}^{234}\mathrm{U}$	245 000 години
Уран-235	${}_{92}^{235}\mathrm{U}$	704 милиона години
Уран-238	${}_{92}^{238}\mathrm{U}$	4,47 милиарда години
Нептуний 237	${}_{93}^{237}\mathrm{Np}$	2,14 милиона години
Нептуний 239	${}_{93}^{239}\mathrm{Np}$	2,36 дни
Плутоний 238	${}_{94}^{238}\mathrm{Pu}$	88 години
Плутоний 239	${}_{94}^{239}\mathrm{Pu}$	24 110 години
Плутоний 240	${}_{94}^{240}\mathrm{Pu}$	6537 години
Плутоний 241	${}_{94}^{241}\mathrm{Pu}$	14 години
Америций 241	${}_{95}^{241}\mathrm{Am}$	432,2 (456 ?) години
Америций 243	${}_{95}^{243}\mathrm{Am}$	7370 (7650 ?) години
Кюрий 244	${}_{96}^{244}\mathrm{Cm}$	18 години

Вижте също

• Радиоактивност
• Изотоп