ИЗОТОПЫ РАДИОАКТИВНЫЕ

ИЗОТОПЫ РАДИОАКТИВНЫЕ — неустойчивые разновидности атомов химических элементов, самопроизвольно превращающиеся в результате радиоактивного распада в атомы других элементов.

Атомы — мельчайшие частицы химических элементов — состоят из атомного ядра, в котором практически сосредоточена вся масса атома, и электронов, расположенных вокруг ядра.

В целом атомы обычно электрически нейтральны. Это объясняется тем, что положительный заряд атомного ядра компенсируется отрицательным зарядом электронов.

Атомное ядро не является монолитным телом, а состоит из микрочастиц другого типа — положительно заряженных протонов и электрически нейтральных нейтронов.

У одного и того же химического элемента могут существовать разновидности атомов, отличающиеся друг от друга лишь числом нейтронов в ядре. В связи с этим физические свойства таких разновидностей различны.

Химические свойства этих атомов обусловлены их местоположением в периодической системе элементов Д. И. Менделеева, что, в свою очередь, определяется числом протонов в их ядрах; поскольку это число одинаково, различий в химических свойствах такие атомы не имеют.

Подобные разновидности атомов называют изотопами. Различают изотопы устойчивые (стабильные) и неустойчивые, т. е. изотопы радиоактивные.

Атомы изотопов обозначают символом химического элемента, к которому относится данный атом, а вверху у символа ставится общее число протонов и нейтронов в атомном ядре.

Например, один из изотопов радиоактивного иода обозначается J¹³¹; это означает, что каждое ядро рассматриваемой разновидности атомов иода имеет в сумме 131 протон и нейтрон.

Другие изотопы радиоактивного иода обозначаются J¹³², J¹²⁸ и т. д.

Число протонов у всех атомов иода одинаково, а общее число частиц (131, 132, 128) меняется лишь за счет изменения числа нейтронов в ядре.

В настоящее время известны изотопы радиоактивные всех химических элементов.

Основными типами радиоактивного распада изотопов радиоактивных являются альфа-распад и бета-распад.

При альфа-распаде атомное ядро испускает альфа-частпцу (ядро атома гелия) и превращается в ядро другого элемента, электрический заряд которого меньше первоначального на 2 единицы, а масса — на 4 массовые единицы.

Испускаемые альфа-частицы состоят из одной или нескольких групп частиц с определенными значениями энергии частиц в каждой группе.

При бета-распаде ядро испускает электрон или позитрон (частица, отличающаяся от электрона положительным электрическим зарядом).

Масса атома при этом практически не меняется, а заряд ядра увеличивается на единицу при испускании электрона и уменьшается на единицу при испускании позитрона, т. е. ядро данного элемента становится изотопом смежного элемента.

Испускаемые позитроны и электроны обладают всеми возможными значениями энергии в области от 0 до некоторой максимальной, характерной для данного изотопа радиоактивного.

Радиоактивные превращения изотопов радиоактивных часто сопровождаются испусканием гамма-лучей — электромагнитным излучением с очень малой длиной волны (от 10^-8см и менее).

Гамма-лучи имеют ту же природу, что и рентгеновские лучи, но обладают гораздо большей проникающей способностью через тела.

Основными физическими характеристиками изотопов радиоактивных являются: тип радиоактивности, которым он обладает; его период полураспада, т. е. время, в течение которого в среднем распадается половина всех атомов данного радиоактивного вещества; энергия испускаемого излучения.

В настоящее время известно около 50 природных изотопов радиоактивных и около 1 000 искусственных изотопов радиоактивных, полученных на ядерных реакторах и ускорителях заряженных частиц.

Излучения, испускаемые изотопами радиоактивными, широко используются в медицине и биологии.

Изотопы радиоактивные для целей диагностики применяются как радиоактивные индикаторы: внутрь организма вводится некоторое, вполне безопасное количество препарата, в котором содержится определенный изотоп радиоактивный.

По гамма- или бета-излучению, испускаемому этим изотопом радиоактивным, можно судить о перемещении в организме данного вещества (отсюда название «меченые атомы»).

По «меченым атомам» изучают характер накопления препарата в том или ином органе и ткани, скорость его передвижения в крови и т. д.

Регистрация излучения производится специальными счетчиками заряженных частиц, расположенными над изучаемым органом или тканью.

В настоящее время для целей диагностики наиболее широко применяются изотоп радиоактивный иода J¹³¹, фосфора Р³², натрия Na²⁴ и т. д.

Для определения функционального состояния щитовидной железы, печени, почек, а также при диагностике метастазов рака щитовидной железы и печени применяется J¹³¹.

Изотопы фосфора Р³² и иода J¹³¹ используются при диагностике опухолей головного мозга, половой сферы, носоглотки, глаза; изотоп натрия Na²⁴ используется для определения скорости кроветока в кругах кровообращения.

Ценность диагностики с помощью изотопов радиоактивных состоит в том, что этот метод является высокочувствительным, позволяющим обнаруживать начальные патологические сдвиги в организме, которые в большинстве случаев невозможно установить другими методами.

При этом исследование проводится без всякого нарушения нормальной жизнедеятельности организма.

Поскольку интенсивное длительное воздействие излучения на организм может привести к лучевому поражению (см. Лучевая болезнь), в организм при диагностическом исследовании вводятся весьма малые дозы изотопов радиоактивных, обладающих малыми периодами полураспада (например, иод J¹³¹ — 8 дней, фосфор Р³² — 14 дней, натрий Na²⁴ — 15 часов) и быстро выводящихся из организма.

Изотопы радиоактивные для целей лечения используются как источники излучений.

Наиболее широко применяются изотопы радиоактивные при лечении злокачественных (и доброкачественных) опухолей.

Лечение изотопами радиоактивными основано на разрушающем действии излучения на ткани (при длительном облучении или большом количестве изотопов радиоактивных); при этом ткани со злокачественным ростом более чувствительны к излучению изотопами радиоактивными. Подробнее см. Радиотерапия.

Учитывая, что контакт с изотопами радиоактивными безопасен для человека лишь в определенных пределах, для работающих с изотопами радиоактивными установлены предельно-допустимые дозы излучения от веществ, находящихся вне организма и внутри организма, нормы содержания радиоактивных веществ в воздухе, нормы загрязненности поверхностей оборудования, спецодежды и рук.

Важное значение имеет также применение специального защитного оборудования при работе с изотопами радиоактивными (защитные радиоманипуляционные столы для приготовления необходимых доз радиоактивного препарата, специальные шприцы с защитой для введения радиоактивных растворов в организм и т. д.) и средств индивидуальной защиты (специальные комбинезоны, халаты, перчатки, обувь, очки и т. д.), а также соблюдение правил личной гигиены.

Л. Л. Ванников, Ю. Б. Мандельцвайг (Список авторов крупных статей) >>>