ไอโซโทปเป็นชื่อที่ได้รับการกำหนดให้เป็นหนึ่งในไอโซโทปของธาตุเคมีไฮโดรเจนที่มีสัญลักษณ์มักจะเป็นเสื้อหรือ3 H แม้ว่ามันจะเรียกว่าไฮโดรเจน-3 สิ่งนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานจำนวนมากโดยเฉพาะในด้านนิวเคลียร์
นอกจากนี้ในช่วงทศวรรษที่ 1930 ไอโซโทปนี้เกิดขึ้นเป็นครั้งแรกโดยเริ่มจากการทิ้งระเบิดด้วยอนุภาคพลังงานสูง (เรียกว่าดิวเทอรอน) ของไอโซโทปอื่นที่มีธาตุเดียวกันเรียกว่าดิวเทอเรียมโดยนักวิทยาศาสตร์ P. Harteck, ML Oliphant และ E.Rutherford .
นักวิจัยเหล่านี้ไม่ประสบความสำเร็จในการแยกไอโซโทปแม้จะมีการทดสอบซึ่งให้ผลลัพธ์ที่เป็นรูปธรรมในมือของ Cornog และÁlvarezซึ่งค้นพบคุณสมบัติกัมมันตภาพรังสีของสารนี้
บนโลกใบนี้การผลิตไอโซโทปเป็นสิ่งที่หายากมากในธรรมชาติโดยมีต้นกำเนิดในสัดส่วนที่น้อยเท่านั้นซึ่งถือว่าเป็นร่องรอยผ่านปฏิสัมพันธ์ในชั้นบรรยากาศกับรังสีคอสมิก
โครงสร้าง
เมื่อพูดถึงโครงสร้างของไอโซโทปสิ่งแรกที่ควรทราบคือนิวเคลียสซึ่งมีนิวตรอนสองตัวและโปรตอนตัวเดียวซึ่งให้มวลมากกว่าไฮโดรเจนธรรมดาสามเท่า
ไอโซโทปนี้มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่แตกต่างจากไอโซโทปชนิดอื่น ๆ ที่ได้มาจากไฮโดรเจนแม้ว่าจะมีโครงสร้างที่คล้ายคลึงกันก็ตาม
นอกจากจะมีน้ำหนักอะตอมหรือมวลประมาณ 3 ก. แล้วสารนี้ยังแสดงกัมมันตภาพรังสีลักษณะทางจลน์ที่แสดงครึ่งชีวิตประมาณ 12.3 ปี
ภาพด้านบนเปรียบเทียบโครงสร้างของไอโซโทปของไฮโดรเจนที่รู้จักกันสามชนิดเรียกว่าโปรเทียม (ชนิดที่มีอยู่มากที่สุด) ดิวเทอเรียมและไอโซโทป
ลักษณะโครงสร้างของไอโซโทปช่วยให้สามารถอยู่ร่วมกับไฮโดรเจนและดิวเทอเรียมในน้ำที่มาจากธรรมชาติซึ่งการผลิตอาจเกิดจากปฏิสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นระหว่างรังสีคอสมิกและไนโตรเจนของแหล่งกำเนิดในชั้นบรรยากาศ
ในแง่นี้ในน้ำจากแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติสารนี้มีอยู่ในสัดส่วน 10 -18เมื่อเทียบกับไฮโดรเจนธรรมดา กล่าวคือความอุดมสมบูรณ์เล็กน้อยที่สามารถรับรู้ได้ว่าเป็นร่องรอยเท่านั้น
ข้อเท็จจริงบางประการเกี่ยวกับไอโซโทป
มีการตรวจสอบและใช้วิธีต่างๆในการผลิตไอโซโทปเนื่องจากมีความสนใจทางวิทยาศาสตร์สูงในคุณสมบัติของกัมมันตภาพรังสีและประหยัดพลังงาน
ดังนั้นสมการต่อไปนี้จึงแสดงปฏิกิริยาทั่วไปที่ไอโซโทปนี้ถูกสร้างขึ้นจากการทิ้งระเบิดของอะตอมดิวทีเรียมด้วยดิวเทอรอนพลังงานสูง:
D + D → T + H
ในทำนองเดียวกันสามารถดำเนินการเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนหรือความร้อนโดยใช้กระบวนการที่เรียกว่าการกระตุ้นนิวตรอนขององค์ประกอบบางอย่าง (เช่นลิเธียมหรือโบรอน) และขึ้นอยู่กับองค์ประกอบที่ได้รับการบำบัด
นอกเหนือจากวิธีการเหล่านี้แล้วไอโซโทปยังหาได้ยากจากนิวเคลียร์ฟิชชันซึ่งประกอบด้วยการแบ่งนิวเคลียสของอะตอมที่ถือว่าหนัก (ในกรณีนี้คือไอโซโทปของยูเรเนียมหรือพลูโตเนียม) เพื่อให้ได้นิวเคลียสที่มีขนาดเล็กกว่าสองนิวเคลียสหรือมากกว่า ขนาดผลิตพลังงานจำนวนมหาศาล
ในกรณีนี้การได้รับไอโซโทปเกิดขึ้นเป็นผลพลอยได้หรือผลพลอยได้ แต่ไม่ใช่วัตถุประสงค์ของกลไกนี้
ยกเว้นกระบวนการที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้กระบวนการผลิตไอโซโทปชนิดนี้ทั้งหมดจะดำเนินการในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ซึ่งมีการควบคุมเงื่อนไขของแต่ละปฏิกิริยา
คุณสมบัติ
- ผลิตพลังงานจำนวนมากเมื่อมาจากดิวทีเรียม
- มีคุณสมบัติกัมมันตภาพรังสีซึ่งยังคงกระตุ้นความสนใจทางวิทยาศาสตร์ในการวิจัยนิวเคลียร์ฟิวชัน
- ไอโซโทปนี้แสดงในรูปโมเลกุลเป็น T 2หรือ3 H 2ซึ่งมีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 6 กรัม
- คล้ายกับโปรเทียมและดิวเทอเรียมสารนี้ยากที่จะ จำกัด
- เมื่อสิ่งมีชีวิตชนิดนี้รวมตัวกับออกซิเจนจะทำให้เกิดออกไซด์ (แสดงเป็น T 2 O) ซึ่งอยู่ในช่วงของเหลวและเป็นที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นน้ำที่มีน้ำหนักมาก
- สามารถหลอมรวมกับแสงชนิดอื่น ๆ ได้ง่ายกว่าที่แสดงโดยไฮโดรเจนธรรมดา
- เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมหากใช้ในปริมาณมากโดยเฉพาะในปฏิกิริยาของกระบวนการฟิวชัน
- มันสามารถรวมตัวกับออกซิเจนอีกสารหนึ่งที่เรียกว่าน้ำหนักระดับกึ่งซูเปอร์ (แสดงเป็น HTO) ซึ่งเป็นสารกัมมันตรังสี
- ถือเป็นเครื่องกำเนิดอนุภาคพลังงานต่ำที่เรียกว่ารังสีเบต้า
- เมื่อมีกรณีของการบริโภคน้ำที่ผ่านการบำบัดแล้วพบว่าครึ่งชีวิตในร่างกายยังคงอยู่ในช่วง 2.4 ถึง 18 วันซึ่งจะถูกขับออกในภายหลัง
การประยุกต์ใช้งาน
ในบรรดาการใช้งานของไอโซโทปกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยานิวเคลียร์มีความโดดเด่น ด้านล่างนี้คือรายการการใช้งานที่สำคัญที่สุด:
- ในพื้นที่ของการแผ่รังสีไอโซโทปใช้ในการผลิตเครื่องมือที่ให้แสงสว่างโดยเฉพาะในเวลากลางคืนในอุปกรณ์ต่าง ๆ เพื่อใช้ในเชิงพาณิชย์เช่นนาฬิกามีดอาวุธปืนและอื่น ๆ ผ่านการป้อนอาหารด้วยตัวเอง
- ในสาขาเคมีนิวเคลียร์ปฏิกิริยาประเภทนี้ใช้เป็นแหล่งพลังงานในการผลิตอาวุธนิวเคลียร์และเทอร์โมนิวเคลียร์รวมทั้งใช้ร่วมกับดิวทีเรียมสำหรับกระบวนการฟิวชันนิวเคลียร์ที่ควบคุมได้
- ในสาขาเคมีวิเคราะห์ไอโซโทปนี้สามารถใช้ในกระบวนการติดฉลากกัมมันตภาพรังสีโดยที่ไอโซโทปถูกวางไว้ในสิ่งมีชีวิตหรือโมเลกุลที่เฉพาะเจาะจงและสามารถติดตามผลการศึกษาที่ต้องการดำเนินการได้
- ในกรณีของตัวกลางทางชีวภาพจะใช้ไอโซโทปเป็นตัวติดตามชั่วคราวในกระบวนการทางมหาสมุทรซึ่งช่วยในการตรวจสอบวิวัฒนาการของมหาสมุทรบนโลกทั้งในด้านกายภาพเคมีและแม้แต่ทางชีววิทยา
- ในการใช้งานอื่น ๆ สายพันธุ์นี้ถูกใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ปรมาณูเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้า
อ้างอิง
- บริแทนนิกา, E. (nd). ทริเทียม กู้คืนจาก britannica.com
- PubChem (เอสเอฟ) ทริเทียม ดึงจาก pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- วิกิพีเดีย (เอสเอฟ) ดิวเทอเรียม. สืบค้นจาก en.wikipedia.org
- ช้าง, ร. (2550). เคมีรุ่นที่เก้า. เม็กซิโก: McGraw-Hill
- วาซารุช. (2536). การแยกไอโซโทปของไอโซโทป ได้มาจาก books.google.co.ve