Radioaktivität: Anwendungen, Arten und Einsatzgebiete – Ein umfassender Überblick

Radioaktivität ist ein Prozess, bei dem Kerne bestimmter Elemente wie Uran, Thorium, Radium und Polonium spontan zerfallen, begleitet von der Abstrahlung von Strahlung. Die radioaktive Substanz bringt im Allgemeinen drei Arten von Strahlung hervor, bekannt als Alpha-, Beta- und Gammastrahlen. Die von einem radioaktiven Element ausgestrahlten Strahlen werden als radioaktive Strahlen bezeichnet.

Tracertechnik

Ein stabiles Element und sein radioaktives Isotop besitzen identische Eigenschaften, daher tritt ein radioaktives Isotop in genau dieselben chemischen und biologischen Prozesse ein wie die entsprechenden stabilen Atome. Seine ionisierende Strahlung kann leicht mit einem Geiger-Müller-Zähler nachgewiesen werden, und daher kann es in jedem Stadium der Reaktion lokalisiert werden. Somit ist das radioaktive Tracern zu einem extrem empfindlichen analytischen Werkzeug geworden. Die Technik hat Anwendung in zahlreichen Wissenschaftsdisziplinen gefunden, einschließlich Chemie, Physik, Lebenswissenschaften, Geowissenschaften und Metallurgie.

Isotopenverdünnungsmethode

Dies ist eine beliebte Technik in der Biochemie und den Lebenswissenschaften. Sie misst den Ertrag eines nicht quantitativen Prozesses oder hilft bei Analysen, die durchgeführt werden sollen, wo kein quantitatives Isolierverfahren bekannt ist. Es ist nicht notwendig, das Endmaterial quantitativ zu isolieren. Es ist nur eine Probe erforderlich, die groß genug ist, um eine genaue Gewichtsbestimmung zu ermöglichen (etwa zehn bis 20 Milligramm).

Aktivierungsanalyse

Im Gegensatz zur Isotopenverdünnungsmethode erfordert die Probe bei der Aktivierungsanalyse keine chemische Behandlung. Es ist eine nicht-destruktive Analysemethode, die ausschließlich auf der Messung von Kerneigenschaften basiert. Die meisten Elemente geben, wenn sie mit Neutronen aus einem Reaktor oder einem Neutronengenerator bestrahlt werden, radioaktive Isotope mit charakteristischer Strahlung und Zerfallsarten ab. Dies ermöglicht die qualitative Identifizierung sowie die quantitative Analyse durch eine vergleichende Methode.

Test für Trennungen

Radioaktive Tracer sind unerlässlich, um den Fortschritt chemischer Trennverfahren zu verfolgen und die Vollständigkeit zu testen, insbesondere im Falle synthetischer Elemente.

Das komplexe Trennverfahren für Gold-Platin-Iridium-Gemische kann bequem verfolgt und getestet werden, indem ein Tracer von Au verwendet wird.

Oberflächenchemie

Die Tracertechnik hat geholfen, die komplexen Prozesse an den Oberflächen von Materialien zu ergründen. Ein korrektes Bild ist beim Rosten von Eisen entstanden. Die Verwendung von radioaktivem Chrom-51 in Mischung mit inaktivem Chrom ermöglicht es uns, die Rolle von Chrom-51 als Korrosionsinhibitor zu verstehen.

Diffusion

Mit Hilfe der Tracertechnik war es möglich, wichtige Informationen über die Selbstdiffusion von Atomen in Dampf-, Flüssig- und Feststoffzuständen in mehreren chemischen und metallurgischen Prozessen zu erhalten.

Reaktionskinetik und Mechanismus

Mit radioaktivem Arsen war es möglich, die Austauschrate zwischen arseniger und arsenischer Säure, die durch einen Iodkatalysator induziert wird, zu messen.