İzotop Nedir? Ayrılması ve Kullanım Alanları

Atomları eşit sayıda elektron ve eşit sayıda proton içeren, ama çekirdek­lerindeki nötron sayıları farklı olan maddeler.

Karbon 14 izotopunun varrlığı, organik kökenli iaddelerin yaşını belirleme olanağı verir: Cilalıtaş devrine ilişkin bir köyde ortaya çıkarılmış bu tahıl taneleri İ.Ö. 4000 yılından kalmadır.

Aynı maddenin iki izotopu, aynı kim­yasal simgeyle betimlenir; atom nu­maraları aynıdır (yani eşit elektron sayısı), ama kütle sayıları (proton sayısı + nötron sayısı) farklıdır. Ad­landırılmalarında kullanılan da bu kütle sayısıdır; sözgelimi, kütle sayı­ları 12,13 ve 14 olan karbonun doğal izotopları, sırasıyla karbon 12, karbon 13 ve karbon 14 olarak adlandırılır­lar ve kimyasal simgeleri sırasıyla şöyledir: ’İC, İC ve ‘*C.

Aynı maddenin izotopları, elementle­rin çevrimsel sınıflandırma çizelgesin­de aynı gözde yer alırlar. Bunların kimyasal özellikleri aynı (aynı elek­tron sayısı) ama, fiziksel özellikleri (özgül ağırlık, kaynama sıcaklığı, vb.) değişiktir: aynı biçimde, nükleer özel­liklerinde de, önemli farklılıklar görü­lür.

İki tür izotop vardır: Doğal izotoplar ve yapay izotoplar. Doğal olanlar, ön­ce, radyoaktif elementlerin incelen­mesi (bu evrede bütün izotoplar az çok ayrılmıştır) sırasında gözlendiler. Küt­le spektrografının kullanılması, bu kavramın bütün doğal elementlere ya­yılmasını sağladı. Gerçekten de, kim­yasal açıdan yalın olan maddeler, ger­çekte birçok izotopun karışımlarıdır.

Bazı elementlerin, çok sayıda izotopu vardır. Sözgelimi kalay (33), baryum (26), kurşun (25). Yapay izotoplar, nükleer tepkimelerle elde edilirler. Bir elementin bombardımanı, a tane­cikleri, protonlar, nötronlar (atom pi­li) döteronlar ve y ışınlarıyla gerçek­leştirilebilir.

İzotopların Ayrılması

En yaygın yöntem, özgül ağırlıkları farklı gazların çeper gözeneklerinden yayılma hızlarının farklarına dayanır; bu yöntem, zenginleşmiş uranyum el­de etmek amacıyla uranyum 235 ve uranyum 238 flüorürlerinin ( ²³⁵UF₆ ve ²³⁸UF₆) ayrılmasında uygula­nır. Aynı biçimde, ısıl yayılma farkla­rından da yararlanılabilir. Bir kütle spektrografı kullanan yöntemin veri­mi düşüktür. Gazların ayrılması, gaz haldeki izotopların, katı bir destek üs­tünde seçmeli biçimde soğurulmasına dayanan kromatografiyle de yapılabi­lir; döteryum, hidrojenden bu yolla yalıtılabilmiştir. Kimyasal ya da elektro-kimyasal ayırmalar, bir evrenin belli bir izotop açısından zenginleşmesine de olanak sağlar. İkinci durumda, izo­top iyonlarının hareketliliği farklı ol­duğundan, bunların karşı-akımlı bir elektrolit akışındaki göçlerinden ya­rarlanılır. Farklı izotopların seçmeli aktarımıyla elektroliz, sudan hareket­le ağır suyun hazırlanmasını sağla­mıştır.

İzotop Kullanım Alanları

Doğal izotoplar izleyici olarak kulla­nılırlar: Belli bir cisimde, bir elemen­tin yerine, kütlesi daha büyük ya da radyoaktif olduğu için saptanması da­ha kolay olan izotoplarından biri yer­leştirilir: Sözgelimi, döteryum, hidro­jen yerine çok kullanılmaktadır. Rad­yoaktif izotopların izleyici olarak kul­lanımları daha kolaydır, çünkü mik­tarları kolayca ayarlanabilir. Bunlar­dan biyolojide, tıp tanılarında ve me­talürjide yararlanılabilir. Ayrıca, bazı ur ve hastalıkların tedavisinde de kul­lanılırlar. Jeoloji, paleontoloji ve arke­olojide tarihleme, bazı maddelerdeki izotopların radyoaktifliğinin ölçülmesiyle yapılabilmektedir.

Helyumun iki izotopu olan ³He ve “He’un, helyum 4 için 4,2 K ve hel­yum 3 için 3K’hk normal kaynama sı­caklıktan vardır. Bu iki gazın sıvılaşması ve çözünmesi, mutlak sıfırın çok yakınına erişmeyi (0,01 K) sağlar. Bu­na bağlı olarak, helyum 3’ün helyum 4’te çözünmesiyle soğutucular hazır­lanmıştır.

Hadi Paylaş!