Fenomenul de radiaţie se datorează radiaţiilor emise ca rezultat al instabilităţii nucleare (alfa, beta, gamma şi neutroni) dar și radiaţiei electromagnetice, cum sunt microundele şi razele X. Izotopii radioactivi ai unui element au aceeaşi configuraţie electronică ca izotopii stabili şi prezintă deci aceleaşi comportamente chimice. Localizarea şi centrarea izotopilor radioactivi poate fi însă detectată uşor chiar şi de la distanţă, măsurând radiaţia emisă.
Folosirea izotopilor radioactivi ca instrument de analiză
Diagnosticarea – folosirea unor izotopi radioactivi care emit raze gama asupra corpului uman. Aceste raze produc anumite modificări fiziologice specifice asupra porţiunilor din corp care se cercetează şi permit medicilor să diagnosticheze cazul respectiv.
Radioterapia – reprezintă tehnica de tratament folosită în majoritatea cazurilor de cancer. Cercetătorii au observat că în urma bombardării ţesuturilor afectate de cancer cu anumiţi izotopi radioactivi, cum ar fi, de exemplu, 131I sau 192Ir celulele canceroase sunt complet distruse.
Analize biochimice – pentru a determina prezenţa unor urme de elemente radioactive în corpul uman (în cazul unor boli profesionale, apărute în urma contactului cu elemente radioactive – minerii de la minele de plumb sau uraniu, lucrătorii de la centralele atomoelectrice) se folosesc teste cu izotopi radioactivi.
Efectele pozitive şi dăunătoare ale radiaţiilor în modificarea ţesuturilor vii
Izotopul de iod 191I poate fi folosit în studierea funcţiei tiroidiene. Se ştie că aproape tot iodul din hrană care nu este eliminat, ajunge în cele din urmă în tiroidă; administrând pacientului cantităţi infime de 131I şi măsurând apoi radiaţia emisă de tiroidă, se poate măsura activitatea acestui organ. Radiaţiile de energie mai înaltă sunt folosite pentru distrugerea selectivă a unor ţesuturi, cum sunt tumorile canceroase.
Riscurile sunt considerabile dar, întrucât boala poate fi fatală, în absenţa tratamentului cancerului şi al bolilor înrudite, se folosesc deseori izotopi artificiali. Unul dintre cei folosiţi în mod obişnuit este un izotop al cobaltului Co60, acesta se obţine prin bombardarea izotopului stabil Co59 cu neutroni, într-un reactor nuclear. Absorbţia neutronilor conduce la izotopul nestabil Co59 având Z=27 şi N=33; acesta este un nucleu „impar-impar” care se dezintegrează în Ni60 prin emisie beta şi gamma, cu timp de înjumătăţire de 5 ani. Astfel de surse artificiale prezintă anumite avantaje faţă de sursele radioactive naturale, având timpi de înjumătăţire mai mici, ele sunt surse mai intense; de asemenea, nu emit particule alfa care, de obicei, nu sunt dorite, iar electronii emişi pot fi uşor stopaţi de foi subţiri de metal, fără a atenua apreciabil intensitatea dorită a radiaţiei gamma. Prin folosirea trasorilor radioactivi se pot “marca” anumite părţi specifice ale moleculelor şi se pot urmării atomii radioactivi pe parcursul reacţiilor. O tehnică de analiză prin activitate de neutroni, foloseşte faptul că atunci când nucleele stabile sunt bombardate cu neutroni, unele nuclee absorb neutroni gamma, care urmează în mod obişnuit emisiei beta; măsurarea acestor energii permite determinarea elementelor prezente iniţial, chiar dacă se aflau în cantităţi infime. Interacţiile radiaţiei cu ţesuturile vii sunt cele solare, razele X şi radiaţiile nucleare care pot produce distrugerea ţesuturilor. În cazurile uşoare, această distrugere se manifestă ca o arsură de tipul celei provocate de razele soarelui; o expunere prelungită poate produce boli foarte grave sau moartea prin diferite mecanisme, dintre care unul constă în distrugerea componentelor măduvei osoase care produce globulele roşii din sânge. Riscul pentru sănătate al fumului de cărbune este bine cunoscut şi se crede că însăşi radioactivitatea fumului unei termocentrale cu cărbune este mai mare decât cea dintr-o centrală nucleară de putere asemănătoare care funcţionează corect. Este evident, imposibil să se elimine toate riscurile, alternativa cea mai bună fiind o abordare inteligentă a problemei reducerii la minim a riscurilor. Molibden-99 este folosit pentru producerea izotopului numit techneţium – 99m, care este cel mai des folosit izotop în medicină. Technetium-99m este folosit în cercetarea scheletului uman şi a muşchiului inimii, dar de asemenea, şi pentru cercetarea creierului, a glandei tiroide, a ficatului, a splinei, a presiunii sanguine. Crom-51 este utilizat la cercetarea sângelui (în special în cazurile de leucemie). Cobalt-61 este folosit în radioterapie. Cupru-64 este folosit pentru studierea bolilor genetice. Iod-125 este utilizat în tratamentul cancerului de creier. Iod-131 este folosit în cazurile de cancer al glandei tiroide.
Izotopii se folosesc pentru a determina localizarea şi mărimea pânzei de apă freatică. Măsurarea căderilor de apă este o aplicaţie folositoare în regiunile unde plouă mult. Măsurarea depunerilor de sedimente pe fundul mării în regiunile portuare este o altă aplicație. De asemenea măsurarea prezenţei substanţelor pesticide în sol. O aplicație esențială a izotopilor este producerea energiei nucleare în centralele atomo-electrice.Sunt folosiți și în industria aeronautică şi de automobile pentru testarea motoarelor. În construcţii, la determinarea densităţii suprafeţei şi a terenului pe care urmează să se construiască un drum sau o clădire. În industria petrolieră şi a gazelor naturale, în minerit – pentru determinarea compoziţiei zăcămintelor.
