Radioaktivitet är en process där atomkärnorna hos vissa grundämnen – såsom uran, torium, radium och polonium – sönderfaller spontant under utsläpp av strålning. Ett radioaktivt ämne avger vanligtvis tre typer av strålning: alfa-, beta- och gammastrålning. De strålar som emitteras från ett radioaktivt grundämne kallas gemensamt för radioaktiva strålar.
Radioaktiva isotoper har visat sig vara ovärderliga verktyg inom forskning och industri. Nedan presenteras de viktigaste tillämpningsområdena.
Ett stabilt grundämne och dess radioaktiva isotop har identiska kemiska och biologiska egenskaper. En radioaktiv isotop deltar därför i exakt samma processer som motsvarande stabila atomer. Dess joniserande strålning kan enkelt detekteras med en Geiger-Müller-räknare, vilket gör att isotopen kan lokaliseras i varje skede av en reaktion. Radioaktiv spårning har på så sätt blivit ett extremt känsligt analysverktyg med tillämpningar inom många discipliner, bland annat kemi, fysik, livsvetenskap, geologi och metallurgi.
Detta är en väl etablerad teknik inom biokemi och livsvetenskap. Metoden mäter utbytet av en icke-kvantitativ process eller underlättar analyser när inget kvantitativt isoleringsförfarande är känt. Det är inte nödvändigt att isolera slutprodukten kvantitativt – endast ett prov som är tillräckligt stort för en noggrann viktsbestämning, cirka 10–20 milligram, krävs.
Till skillnad från isotopspädningsmetoden kräver aktiveringsanalys ingen kemisk behandling av provet. Det är en icke-destruktiv analysmetod som helt bygger på mätning av kärnfysikaliska egenskaper. De flesta grundämnen bildar, när de bestrålas med neutroner från en reaktor eller en neutrongenerator, radioaktiva isotoper med karakteristisk strålning och sönderfallsformer. Detta möjliggör både kvalitativ identifiering och kvantitativ analys genom jämförande mätningar.
Radioaktiva spårämnen är oumbärliga för att följa kemiska separationsförfaranden och kontrollera deras fullständighet, särskilt vid syntetiska grundämnen. Det komplexa separationsförfarandet för blandningar av guld, platina och iridium kan exempelvis enkelt följas och testas med hjälp av en spårare av Au.
Spårämnestekniken har bidragit till att klargöra de komplexa processer som äger rum på materialytor. En korrekt bild av järnets rostbildning har därigenom vuxit fram. Genom att använda radioaktivt krom-51 i blandning med inaktivt krom kan man även förstå kromets roll som hämmare av korrosion.
Med hjälp av spårämnestekniken har det varit möjligt att inhämta viktig information om atomers självdiffusion i gasform, vätskeform och fast form inom flera kemiska och metallurgiska processer.
Med radioaktivt arsenik har det exempelvis varit möjligt att mäta hastigheten för utbytet mellan arseniös syra och arseniksyrа, en reaktion som katalyseras av jod. Sådana mätninger ger värdefull insikt i reaktionernas kinetik och mekanismer.
Sammanfattningsvis gör radioaktiva isotopers höga detekterbarhet det möjligt att studera processer som annars skulle vara omöjliga att observera – från kemiska reaktioner och separationssteg till korrosion och diffusion i material. Detta gör spårtekniken till en hörnsten inom modern naturvetenskaplig forskning.
Hälsa och Sjukdom © https://www.sjukdom.online