ایزوتوپ
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.
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.
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.
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.
مرکز یادگیری تبیان - تهیه و تنظیم: فاطمه گودرزی