Isotoopit ovat vaihtoehtoisia "versioita" elementeistä, joilla on erilainen atomimassa, mutta sama atominumero. Elementin atomiluku on yksinkertaisesti sen atomissa olevien protonien lukumäärä, kun taas atomimassa riippuu siitä, kuinka monta neutronia sillä on. Saman alkuaineen isotoopeilla on erilainen määrä neutroneja, vaikka protonimäärä on sama. Tutkijat jakavat isotoopit kahteen päätyyppiin: radioaktiivisiin ja stabiileihin. Molemmat tyypit näkevät laajan käytön useilla toimialoilla ja tutkimusaloilla.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Vakaa isotooppi auttaa tunnistamaan muinaiset kivet ja mineraalit. Radioaktiiviset isotoopit tuottavat energiaa ja palvelevat tieteen, lääketieteen ja teollisuuden aloilla.
Vakaa isotoopit
Stabiileilla isotoopeilla on vakaa protoni-neutroniyhdistelmä, eikä niissä ole merkkejä hajoamisesta. Tämä stabiilisuus johtuu atomissa olevien neutronien määrästä. Jos atomissa on liikaa tai liian vähän neutroneja, se on epävakaa ja pyrkii hajoamaan. Koska stabiilit isotoopit eivät hajoa, ne eivät tuota säteilyä tai siihen liittyviä terveysriskejä.
Stabiilien isotooppien käyttö
Ympäristö- ja ekologisia kokeita suorittavat tutkijat käyttävät stabiileja hapen, vedyn, rikin, typen ja hiilen isotooppeja. Esimerkiksi geokemiassa tutkijat tutkivat geologisten materiaalien, kuten mineraalien ja kivien, kemiallista koostumusta. Vakaa isotooppi on luotettava työkalu monien tosiasioiden määrittämiseen geologisista materiaaleista, kuten niiden ikä ja mistä ne ovat peräisin.
Radioaktiiviset isotoopit
Radioaktiivisissa isotoopeissa on epävakaa protonien ja neutronien yhdistelmä. Nämä isotoopit hajoavat ja lähettävät säteilyä, joka sisältää alfa-, beeta- ja gammasäteitä. Tutkijat luokittelevat radioaktiiviset isotoopit niiden luomisprosessin mukaan: pitkäikäiset, kosmogeeniset, antropogeeniset ja radiogeeniset.
Pitkäikäiset radioaktiiviset isotoopit syntyivät aurinkokunnan luomisen aikana, kun taas kosmogeenisia radioaktiivisia isotooppeja esiintyy ilmakehän reaktiona tähtien lähettämiin kosmisiin säteisiin. Antropogeeniset isotoopit ovat peräisin ihmisen tekemästä ydintoiminnasta, kuten aseiden testauksesta ja ydinpolttoaineiden tuotannosta, kun taas radiogeeniset isotoopit ovat radioaktiivisen hajoamisen lopputulos.
Radioaktiivisten isotooppien käyttö
Radioaktiivisia isotooppeja käytetään maataloudessa, elintarviketeollisuudessa, tuholaistorjunnassa, arkeologiassa ja lääketieteessä. Radiohiilikuormitus, joka mittaa hiiltä sisältävien esineiden ikää, käyttää radioaktiivista isotooppia, joka tunnetaan nimellä hiili-14. Lääketieteessä radioaktiivisten elementtien lähettämiä gammasäteitä käytetään kasvainten havaitsemiseen ihmiskehossa. Ruokasäteilytys - prosessi, jossa ruoka altistetaan kontrolloidulle gammasäteilyn tasolle - tappaa monenlaisia bakteereja, mikä tekee ruoasta turvallisempaa syödä.