Radioaktivitet: Anvendelse, typer og applikationer – Et omfattende overblik

Radioaktivitet er en proces, hvor kerner af visse elementer som Uran, Thorium, Radium og Polonium undergår spontan desintegration, ledsaget af udsendelse af stråling. Det radioaktive stof giver typisk anledning til tre typer stråling kendt som alfa (α), beta (β) og gamma (γ) stråler. Strålerne udsendt af et radioaktivt element kaldes "radioaktive stråler".

Sporingsteknik

Et stabilt element og dets radioaktive isotop har identiske egenskaber, derfor indgår et radioaktivt isotop i præcis de samme kemiske og biologiske processer som de tilsvarende stabile atomer. Dens ioniserende stråling kan let detekteres af en Geiger-Müller-tæller, og derfor kan den lokaliseres i ethvert stadie af reactionen. Derfor er radioaktiv sporing blevet et ekstremt følsomt analytisk værktøj. Teknikken har fundet anvendelse i mange videnskabelige discipliner, herunder kemi, fysik, livsvidenskab, geologisk videnskab og metallurgi.

Isotop-udspændingsmetode

Dette er en populær teknik i biokemi og livsvidenskaber. Den måler afkastet af en ikke-kvantitativ proces eller hjælper med analyser, der udføres, hvor ingen kvantitativ isoleringsprocedure er kendt. Det er ikke nødvendigt at isolere det endelige materiale kvantitativt. Kun et prøve, der er stor nok til at give en præcis vægtbestemmelse (omkring ti til 20 milligram), kræves.

Aktiveringsanalyse

I modsætning til isotop-udspændingsmetoden kræver aktiveringsanalyse ikke nogen kemisk behandling af prøven. Det er en ikke-destruktiv analysemetode baseret på måling af kerneegenskaber alene. De fleste elementer, når de irriteres af neutroner fra en reaktor eller en neutron-generator, giver anledning til radioaktive isotoper med karakteristisk stråling og henfaldsmåder. Dette tillader kvalitativ identifikation og også kvantitativ analyse ved en komparativ metode.

Test for separationer

Radioaktive sporinger er essentielle for at følge fremskridtet og teste fuldstændigheden af kemiske separationsprocedurer, især i tilfælde af syntetiske elementer.

Den komplekse separationsprocedure for guld-platin-iridium-blandinger kan bekvemt følges og testes, ved brug af en tracer af Au.

Overfladekemi

Sporingsteknikken har hjulpet med at afklare de komplekse processer i handling på materialers overflader. Et korrekt billede er opstået om rustning af jern. Brug af radioaktiv krom-51 i blandning med inaktivt krom gør os i stand til at forstå krom-51s rolle som en inhibitor for korrosion.

Diffusion

Det har været muligt at få vigtig information om selv-diffusion af atomer i damp, væske- og faste tilstande i flere kemiske og metallurgiske processer med hjælp af sporingsteknikken.

Reaktionskinetik og mekanisme

Med radioaktiv arsenik har det været muligt at måle udvekslingshastigheden mellem arsenit og arseniksyre, inddyrket af et jod-katalysator.