تیتر مقاله

ﺗﺮﻳﺘﻴﻢ

ﻣﻌﺮﻓﻲ :

آب خالص ماده‌اي است بي‌رنگ، بي‌بو و بدون طعم. فرمول شيميايي آب H2O است، يعني هر مولكول آب از اتصال دو اتم هيدروژن به يك اتم اكسيژن ساخته شده است. نكته‌اي كه بايد در نظر داشت آن است كه عنصر هيدروژن همانند بسياري ديگر از عنصرهاي طبيعت ايزوتوپ‌هايي دارد كه عبارتند از H ۲ كه با D دوتريم و H ۳كه با T تريتيم نمايش مي‌دهند. عنصر هيدروژن داراي سه ايزوتوپ است: H هيدروژن كه در هسته خود فقط يك پروتون دارد، بدون نوترون. H ۲يا D دوتريم كه در هسته خود يك پروتون و يك نوترون دارد و H ۳ يا H تريتيم كه يك پروتون و دو نوترون دارد. از آنجايي كه خواص شيميايي يك عنصر به تعداد پروتون‌هاي هسته مربوط است، ايزوتوپ‌ها ي مختلف در خواص شيميايي با هم تفاوت ندارند، بلكه خواص فيزيكي آنها با هم متفاوت است. عمده هيدروژن‌ها ي طبيعت H يا هيدروژن معمولي است و فقط ۰۱۵۰ درصد آن را دوتريم تشكيل مي‌دهد، يعني از هر ۶۴۰۰ اتم هيدروژن، يكي دوتريم است. حال در نظر بگيريد كه به جاي يك اتم هيدروژن معمولي در مولكول آب H2O اتم D بنشيند. آن وقت مولكول HDO به وجود مي‌آيد كه به آن آب نيمه سنگين مي‌گويند. اگر جاي هر دو اتم هيدروژن، دوتريم بنشيند، D2O به وجود مي‌آيد كه به آن آب سنگين مي‌گويند. خواص فيزيكي آب سنگين تا حدودي با آب سبك يا آب معمولي تفاوت دارد.با توجه به جانشيني D به جاي H در آب سنگين، انرژي پيوندي پيوند‌هاي اكسيژن هيدروژن در آب تغيير مي‌كند و در نتيجه خواص فيزيكي و به ويژه خواص زيست شناختي آب عوض مي‌شود.

ﻳﻜﻲ از ﻣﻮاد رادیواکتیو ﻣﻮﺟﻮد در ﻃﺒﻴﻌﺖ ﮔﺎز ﺗﺮﻳﺘﻴﻢ اﺳﺖ که ﻳﻚ ﻣﺎدﻩ ﭘﺮﺗﻮزاي ﮔﺴﻴﻠﻨﺪﻩ ﺑﺘﺎ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. ﺗﺮﻳﺘﻴﻢ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﻳﻚ ﮔﺎز رادیواکتیو در ﺗﻬﺮان همواره پرتوهاي ﺑﺘﺎﻳﻲ را از ﺧﻮد ﮔﺴﻴﻞ ﻣﻲ ﻧﻤﺎﻳﺪ .اوﻟﻴﻦ ﻋﻨﺼﺮ ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ ﺟﺪول ﺗﻨﺎوﺑﻲ هﻴﺪروژن اﺳﺖ که ﮔﺎزي ﺑﻲ رﻧﮓ و ﺑﻲ ﻣﺰﻩ ﺑﻮدﻩ و ﺑﺎ ﻧﻤﺎد Hﻧﺸﺎن دادﻩ ﻣﻲ ﺷﻮد. هيدروژن داراي ٣ اﻳﺰوﺗﻮپ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ: (اﻳﺰوﺗﻮپ ﺑﻪ وﻳﮋﻩ هسته هايي ﮔﻔﺘﻪ ﻣﻲ ﺷﻮد که داراي ﻋﺪد اﺗﻤﻲ ﻳﻜﺴﺎن ﺑﻮدﻩ وﻟﻲ در ﺗﻌﺪاد ﻧﻮﺗﺮوﻧﻬﺎ ﺑﺎ هم ﻓﺮق دارﻧﺪ)

١ -هيدروژن ﺑﺎ ﻧﻤﺎد ‪ Hو ﺟﺮم اﺗﻤﻲ ﻳﻚ که %٨٩/٩٩ اﻳﻦ ﻋﻨﺼﺮ را ﺗﺸﻜﻴﻞ ﻣﻲ دهد ٢ - دوﺗﺮﻳﻢ ﺑﺎ ﻧﻤﺎد ‪ Dو ﺟﺮم اﺗﻤﻲ دو، دوﻣﻴﻦ اﻳﺰوﺗﻮپ ﻋﻨﺼﺮ هيدروژن ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ که ٢٠/٠% ﻓﺮاواﻧﻲ دارد.

٣ - ﺗﺮﻳﺘﻴﻢ ﺑﺎ ﻧﻤﺎد ‪ Tو ﺟﺮم اﺗﻤﻲ ﺳﻪ، ﺗﻨﻬﺎ اﻳﺰوﺗﻮپ رادیواکتیوهيدروژن اﺳﺖ که در ﺣﺎﻟﺖ ﻃﺒﻴﻌﻲﺑﺴﻴﺎر كم ﺑﻮدﻩ، اﻣﺎ ﺑﻄﻮر ﻣﺼﻨﻮﻋﻲ از ﻃﺮﻳﻖ واكنشهاي ﻣﺨﺘﻠﻒ هسته اي در شتابدهنده ها و راكتورها ﻣﻲ ﺷﻮد که ﻋﻠﺖ ﺗﻬﻴﻪ ﺁن كاربردهاي وﺳﻴﻊ ﺁن ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. ﺗﺮﻳﺘﻴﻢ ﻣﺎﻧﻨﺪ هيدروژن ﺑﺼﻮرت دو ﻣﻮﻟﻜﻮﻟﻲ ﻳﻌﻨﻲ‪ ٢ Tﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ و در ﺷﺮاﻳﻂ ﻋﺎدي ﮔﺎزي ﺷﻜﻞ اﺳﺖ

از ﻧﻈﺮ ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ، ﺗﺮﻳﺘﻴﻢ ﻣﺸﺎﺑﻪ هيدروژن ﻋﻤﻞ مي كند، اﻣﺎ از ﺁﻧﺠﺎﻳﻴﻜﻪ ﺗﺮﻳﺘﻴﻢ ﺟﺮم ﺑﺰرﮔﺘﺮي دارد، درﺑﺴﻴﺎري از واكنشها، ﺧﻴﻠﻲكندتر از هيدروژن ﺟﺎﻳﮕﺰﻳﻦ ﻣﻲ ﺷﻮد. ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ اﻳﻨﻜﻪ ﺗﺮﻳﺘﻴﻢ ﻳﻚ رادﻳﻮاﻳﺰوﺗﻮپ اﺳﺖ )رادﻳﻮاﻳﺰوﺗﻮپ ﺑﻪ اﻳﺰوﺗﻮﭘﻬﺎﻳﻲ از ﻋﻨﺎﺻﺮ ﮔﻔﺘﻪ ﻣﻲ ﺷﻮد که ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﻧﺎﭘﺎﻳﺪار ﺑﻮدن ﺳﺎﺧﺘﺎر هسته اي از ﺧﻮد ﻓﻮﺗﻮن و ذرات ﻣﺨﺘﻠﻒ ﮔﺴﻴﻞ مي كنند( ﻟﺬا ﺑﺎ ﺳﺎﻃﻊ ﻧﻤﻮدن پرتوهاي ﺑﺘﺎي ﻣﻨﻔﻲ )ﺗﺒﺪﻳﻞ ﻳﻚ ﻧﻮﺗﺮون ﺑﻪ ﭘﺮوﺗﻮن( ﺑﻪ هليم ﺑﺎ ﻋﺪد ﺟﺮﻣﻲ ٣ ﺗﺒﺪﻳﻞ ﻣﻲ ﺷﻮد و در اﻳﻦ ﻓﺮﺁﻳﻨﺪ ﺑﻪ هيچ وﺟﻪ ﻧﺸﺮ اﺷﻌﻪ ﮔﺎﻣﺎ رخ نمي دهد. ﺗﺮﻳﺘﻴﻢ ﺳﺎﻃﻊ كننده ﭘﺮﺗﻮ ‪ bﺑﺎ ماكزيمم اﻧﺮژي‪ (١٨kevكيلو اﻟﻜﺘﺮون وﻟﺖ )‪ = kevاﺳﺖ که اﻳﻦ ذرات ‪ bﺗﻮﺳﻂ ﻻﻳﻪ اي از هﻮا ﺑﺎ ﺿﺨﺎﻣﺖ‪ ٧ mmﻳﺎ كاغذي ﺑﺎ ﺿﺨﺎﻣﺖ ‪ ٠.٠١ mm كاملاً ﻣﺘﻮﻗﻒ ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ. ﻧﻴﻤﻪ ﻋﻤﺮ ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ ﺗﺮﻳﺘﻴﻢ ٢١/٣ﺳﺎل ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ .ﮔﺎز ﺗﺮﻳﺘﻴﻢ ﺑﻄﻮر ﻃﺒﻴﻌﻲ در هوا وﺟﻮد دارد درﺣﺎﻟﺖ ﻃﺒﻴﻌﻲ ﺑﺼﻮرت ﮔﺎز)ﺑﺨﺎر( ﺑﻮدﻩ وﻗﺎﺑﻠﻴﺖ ﺣﻞ در ﺁب را ﻧﻴﺰ دارد و ﺑﻪ ازاي هر ٨١٠١ اﺗﻢ هيدروژن ﻳﻚ اﺗﻢ ﺗﺮﻳﺘﻴﻢ در اﺗﻤﺴﻔﺮ وﺟﻮد دارد که ﻣﻨﺸﺎء ﺗﻬﻴﻪ ﻃﺒﻴﻌﻲ ﺁن ﺑﻄﻮر ﻋﻤﺪﻩ از ﺑﻤﺒﺎران ﻧﻴﺘﺮوژن در ﻗﺴﻤﺘﻬﺎي ﻓﻮﻗﺎﻧﻲ اﺗﻤﺴﻔﺮ ﺗﻮﺳﻂ ﻧﻮﺗﺮون و ﭘﺮوﺗﻮن ﺣﺎﺻﻞ از اشعه هاي كيهاني ﻣﺎﻧﻨﺪ واكنش ذﻳﻞ ﻣﻨﺸﺎء ﻣﻲ ﮔﻴﺮد

اﻟﺒﺘﻪ ﺗﺮﻳﺘﻴﻢ ﻋﻤﺪﺗﺎ ﺑﻪ ﺷﻜﻞ ﺑﺨﺎر تركيباتي از اكسيژن ).…, (DTO,HTOدر هوا وﺟﻮد دارد.ﺑﻌﺪ از ﺷﺮوع آزمايشات سلاح هاي هسته اي در ﺳﺎل ٤٥٩١ ﻏﻠﻈﺖ اﻳﻦ ﮔﺎز رادیواکتیو در اﺗﻤﺴﻔﺮ اﻓﺰاﻳﺶ ﻳﺎﻓﺖ ﺑﻄﻮري که ﻗﺒﻞ از شروع اﻳﻦ ﺁزﻣﺎﻳﺸﺎت ﺁب ﺑﺎران تقريباً ﺷﺎﻣﻞ ١ -٠١ اﺗﻢ ﺗﺮﻳﺘﻴﻢ در ٨١٠١ اﺗﻢ هيدروژن ﺑﻮد که اﻳﻦ ﻣﻘﺪار اكنون ﺑﻪ ﺣﺪود ٠٠٥ اﺗﻢ ﺗﺮﻳﺘﻴﻢ ﺑﻪ ازاي ٨١٠١ اﺗﻢ هيدروژن اﻓﺰاﻳﺶ ﻳﺎﻓﺘﻪ اﺳﺖ. ﺑﻪ ﻋﻠﺖ كاربردهاي وﺳﻴﻊ اﻳﻦ ﻣﺎدﻩ رادیواکتیو ﺑﺮاي ﺗﻬﻴﻪ ﺁن از ﺷﺘﺎﺑﺪهﻨﺪﻩ هﺎ و راكتورها از ﻃﺮﻳﻖ واكنشهاي ﻣﺨﺘﻠﻒ اﺳﺘﻔﺎدﻩ 

مي كنند.

والتر راسل در سال ۱۹۲۶ با استفاده از جدول تناوبي «مارپيچ» وجود دو تريم را پيش بيني كرد. هارولد يوري يكي از شيميدانان دانشگاه كلمبيا در سال ۱۹۳۱ توانست آن را كشف كند. گيلبرت نيوتن لوئيس هم در سال ۱۹۳۳ توانست اولين نمونه از آب سنگين خالص را با استفاده از روش الكتروليز تهيه كند. هوسي و هافر نيز در سال ۱۹۳۴ از آب سنگين استفاده كردند و با انجام اولين آزمون‌هاي رديابي زيست شناختي به بررسي سرعت گردش آب در بدن انسان پرداختند.

توليد آب سنگين: در طبيعت از هر ۳۲۰۰ مولكول آب يكي آب نيمه سنگين HDO است. آب نيمه سنگين را مي‌توان با استفاده از روش‌هايي مانند تقطير يا الكتروليز يا ديگر فرآيندهاي شيميايي از آب معمولي تهيه كرد. هنگامي كه مقدار HDO در آب زياد شد، ميزان آب سنگين نيز بيشتر مي‌شود زيرا مولكول‌هاي آب هيدروژن‌هاي خود را با يكديگر عوض مي‌كنند و احتمال دارد كه از دو مولكول HDO يك مولكول H2O آب معمولي و يك مولكول D2O آب سنگين به وجود آيد. براي توليد آب سنگين خالص با استفاده از روش‌هاي تقطير يا الكتروليز به دستگاه‌هاي پيچيده تقطير و الكتروليز و همچنين مقدار زيادي انرژي نياز است، به همين دليل بيشتر از روش‌هاي شيميايي براي تهيه آب سنگين استفاده مي‌كنند.

كاربرد‌هاي آب سنگين

آب سنگين در پژوهش‌هاي علمي در حوزه‌هاي مختلف از جمله زيست شناسي، پزشكي، فيزيك و... كاربردهاي فراواني دارد كه در زير به چند مورد آن اشاره مي‌كنيم.

طيف سنجي تشديد مغناطيسي هسته: در طيف سنجي تشديد مغناطيسي هسته NMR هنگامي كه هسته مورد نظر ما هيدروژن و حلال هم آب باشد از آب سنگين استفاده مي‌كنند. در اين حالت چون سيگنال‌هاي اتم هيدروژن مورد نظر با سيگنال‌هاي اتم هيدروژن آب معمولي تداخل مي‌كند، مي‌توان از آب سنگين استفاده كرد، زيرا خواص مغناطيسي دوتريم و هيدروژن با هم تفاوت دارد و سيگنال دوتريم با سيگنال‌هاي هيدروژن تداخل نمي‌كند.

كند كننده نوترون

آب سنگين در بعضي از انواع راكتورهاي هسته‌اي نيز به عنوان كند كننده نوترون به كار مي‌رود. نوترون‌هاي كند مي‌توانند با اورانيوم واكنش بدهند.از آب سبك يا آب معمولي هم مي‌توان به عنوان كند كننده استفاده كرد، اما از آنجايي كه آب سبك نوترون‌هاي حرارتي را هم جذب مي‌كنند، راكتورهاي آب سبك بايد اورانيوم غني شده اورانيوم با خلوص زياد استفاده كنند، اما راكتور آب سنگين مي‌تواند از اورانيوم معمولي يا غني نشده هم استفاده كند، به همين دليل توليد آب سنگين به بحث‌هاي مربوط به جلوگيري از توسعه سلاح‌هاي هسته‌اي مربوط است.

توليد تريتيم

هنگامي كه دوتريم راكتور آب سنگين يك نوترون به دست مي‌آورد به تريتيم ايزوتوپ ديگر هيدروژن تبديل مي‌شود. توليد تريتيم به اين روش به فناوري چندان پيچيده‌اي نياز ندارد و آسان تر از توليد تريتيم به روش تبديل نوتروني ليتيم ۶ است. تريتيم در ساخت نيروگاه‌ها ي گرما هسته‌اي كاربرد دارد.

http://www.physic-chemistry.blogfa.com : ﻣﻨﺒﻊ

اثرات پزشکی عوامل شناسایی شده:

اﻧﺪازﻩ ﮔﻴﺮي ﺗﺮﻳﺘﻴﻢ ﻣﻮﺟﻮد در هوا وﺗﺮﻳﺘﻴﻢ ﻣﻮﺟﻮد درﺁب از ﻟﺤﺎظ ﻣﺴﺎﺋﻞ ﭘﺮﺗﻮﮔﻴﺮي وﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻣﻴﺰان ﺁﻟﻮدﮔﻴﻬﺎي رادیواکتیو که از ﻣﻬﻤﺘﺮﻳﻦ ﻋﻮاﻣﻞ ﻣﻀﺮاﻳﻦ ﻣﻮاد هستند ﺑﺴﻴﺎر ﺣﺎﺋﺰ اهميت ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ و ﺑﺴﻴﺎري از

ﺳﺎزﻣﺎﻧﻬﺎي ﺑﻴﻦ اﻟﻤﻠﻠﻲ که ﻣﺮﺗﺒﻂ ﺑﺎ ﺳﻼﻣﺘﻲ اﻓﺮاد وﻣﺤﻴﻂ زﻳﺴﺖ و ﻣﻮاد رادیواکتیو هستند ﺑﺮاي اﻧﺪازﻩﮔﻴﺮي ﺁن اﻗﺪام مي كنند و ﻗﻮاﻧﻴﻦ ﺑﺴﻴﺎر زﻳﺎدي را ﺑﺮاي ﺗﻤﺎم ﻣﻮاد رادیواکتیو از ﻟﺤﺎظ ﺣﺪ ﻣﺠﺎز ﺁﻧﻬﺎ در ﻣﺤﻴﻂ ( هوا و ﺁب و ﺧﺎك و ﻏﻴﺮﻩ) وﺿﻊ كرده اند.ﺑﺮرﺳﻲ، ﺗﻬﻴﻪ وكاربردهاي ﺗﺮﻳﺘﻴﻢ،ﺧﻮاص ﺗﺮﻳﺘﻴﻢ، ﺳﻤﻴﺖ ﺗﺮﻳﺘﻴﻢ اﺛﺮات ﺁن ) ﺷﺎﻣﻞ اﺛﺮات ﺑﻴﻮﻟﻮژﻳﻜﻲ و ژﻧﺘﻴﻜﻲ( و ....ﺑﺴﻴﺎر ﮔﺴﺘﺮدﻩ و وﺳﻴﻊ و ﺧﺎرج از ﻣﻮﺿﻮع اﻳﻦ ﺑﺤﺚ اﺳﺖ.اﻟﺒﺘﻪ ﺑﺮ روي اﻳﻦ ﻣﻮارد ﺗﺤﻘﻴﻘﺎت ﺑﺴﻴﺎر وﺳﻴﻊ در ﺳﻄﺢ ﺑﻴﻦ اﻟﻤﻠﻠﻲ ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺘﻪ که ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺁﻧﻬﺎ ﻣﻮﺟﻮد اﺳﺖ.روﺷﻬﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ اﻧﺪازﻩ ﮔﻴﺮي ﺗﺮﻳﺘﻴﻢ ﻣﻮﺟﻮد در هوا و ﺁب و آثار ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺗﺮﻳﺘﻴﻢ ﻧﻴﺰ ﺑﺼﻮرت ﺗﺌﻮري و كاربردي در ﺳﻄﺢ دﻧﻴﺎ ﻣﻮﺟﻮد اﺳﺖ که از ﺁﻧﻬﺎ اﺳﺘﻔﺎدﻩ ﻣﻲ ﺷﻮد. اﻣﺮوزﻩ ﺑﺮاي اﻧﺪازﻩ ﮔﻴﺮي ﮔﺎزﺗﺮﻳﺘﻴﻢ درﻣﺤﻴﻂ و ﺑﺨﺼﻮص دراﻃﺮا ف نيروگاهها که ﻏﻠﻈﺖ اﻳﻦ ﮔﺎزنسبتاً زﻳﺎداﺳﺖ وﻣﻤﻜﻦ اﺳﺖ ﺑﺮاي ﭘﺮﺳﻨﻞ نيروگاهها ﺧﻄﺮﻧﺎك ﺑﺎﺷﺪ دستگاههاي ﭘﻴﺸﺮﻓﺘﻪ اي وﺟﻮد دارد که ﺑﺎاﺳﺘﻔﺎدﻩ ازﺁﻧﻬﺎ درﻇﺮف ﭼﻨﺪ دﻗﻴﻘﻪ ﻣﻘﺪارﻏﻠﻈﺖ اﻳﻦ ﮔﺎزدرﻣﺤﻴﻂ ﻣﺸﺨﺺ ﻣﻲ ﺷﻮد.