ఐసోటోపులు

1. ఒకే పరమాణు సంఖ్య, భిన్న ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలను కలిగిన పరమాణువులను ఐసోటోపులు అంటారు. వీటిని కనుగొన్నది ఆస్టన్ (Aston).
2. ఒక పరమాణు కేంద్రకంలో అదనంగా న్యూట్రాన్లు వచ్చి చేరినప్పుడు ఐసోటోపులు ఏర్పడతాయి.
3. పరమాణు కేంద్రకంలో అదనంగా న్యూట్రాన్ వచ్చి చేరడం వల్ల దాని ధర్మాల్లో ఎలాంటి మార్పు ఉండదు.
4. ఐసోటోపులు సహజసిద్ధంగా ప్రకృతిలో లభిస్తాయి. మానవుడు తన అవసరాల కోసం కావాల్సిన ఐసోటోపులను అణు రియాక్టర్లలో ఉత్పత్తి చేసుకొంటున్నాడు. అయితే అణు రియాక్టర్లలో ఉత్పత్తి అయిన ఐసోటోపులు రేడియోధార్మికతను ప్రదర్శిస్తాయి. అందువల్ల వీటిని రేడియో ఐసోటోపులు అంటారు.

రేడియో ఐసోటోపుల అనువర్తనాలు

• రేడియో అయోడిన్ (I131): అయోడిన్ లోపం వల్ల కలిగిన గాయిటర్ వ్యాధి నివారణకు దీన్ని ఉపయోగిస్తారు.
• రేడియో ఆక్సిజన్ : కిరణజన్య సంయోగక్రియలో O2 విడుదల నీటి నుంచి జరుగుతుందని నిరూపించడానికి రూబెన్, కామెన్ అనే శాస్త్రవేత్తలు H218O అనే ఐసోటోప్‌ను వాడారు.
• రేడియో సోడియం (Na23): మానవుని శరీరంలో రక్త సరఫరాలో గల లోపాలను తెలుసుకోవడానికి, హృదయ స్పందనలను నియంత్రించడానికి దీన్ని ఉపయోగిస్తారు.
• రేడియో ఫాస్ఫరస్ (P32): ఈ ఐసోటోపులను ఉపయోగించి మెదడులో ఏర్పడిన కణితి స్థానాన్ని గుర్తించొచ్చు. అలాగే యంత్ర భాగాల అరుగుదల శాతాన్ని, నిర్ణీత సమయంలో ఒక మొక్క (లేదా) చెట్టు పీల్చుకొన్న నీటి శాతాన్ని అంచనా వేయొచ్చు.
• రేడియో కోబాల్ట్ (CO60): వీటి నుంచి γ కిరణాలు విడుదలవుతాయి. ఈ కిరణాలకు ఎలాంటి ఆవేశం, ద్రవ్యరాశి లేకపోవడం వల్ల పదార్థంలో ఎక్కువ లోతుకు చొచ్చుకొని వెళ్ళగలుగుతాయి. అందువల్ల క్యాన్సర్ గడ్డలను కరిగించేందుకు ఈ ఐసోటోపులను వాడతారు. కాబట్టి ఈ పద్ధతిని కోబాల్ట్ థెరపీ అంటారు.
• రేడియో కార్బన్: దీన్ని కార్బన్ డేటింగ్ పద్ధతిలో వాడతారు. C14ను ఉపయోగించి శిలాజాల వయసును లెక్కించవచ్చు. ఈ పద్ధతిని లిబ్బి అనే అమెరికా శాస్త్రవేత్త కనుగొన్నాడు. శిలాజాల అధ్యయనాన్ని పేలియంటాలజీ అంటారు.
  శిలాజం వయసు = సంఖ్య/
  సంఖ్య
  • C14 అర్ధజీవిత కాలం - 5770 సం॥

• యురేనియం: దీన్ని యురేనియం లేదా రేడియో డేటింగ్‌లో వాడతారు. U235 ఉపయోగించి భూమి వయసును లెక్కించవచ్చు.
  
  నోట్: మనదేశంలో రేడియో ఐసోటోపులను ఆయా అణురియాక్టర్లలో ఉత్పత్తి చేసి వినియోగ స్థలాలకు రవాణా చేయడం కోసం భారత అణుశక్తి సంఘం ముంబైలో Board of Radiation and Isotope Technology అనే కేంద్రాన్ని ఏర్పాటు చేసింది.

X - కిరణాలు
ఇది మానవుడి తొలి శాస్త్రీయ ఆవిష్కరణ. క్రీ.శ.1895లో రాంట్‌జన్ కనుగొన్నాడు. అందువల్ల ఇతనికి భౌతిక శాస్త్రంలో తొలి నోబెల్ బహుమతి 1901లో లభించింది.
ధర్మాలు- ఉపయోగాలు:

• l Xకిరణాల తరంగదైర్ఘ్య అవధి 0.01Å ల నుంచి 100Å వరకు ఉంటుంది. కాబట్టి క్వాంటం సిద్ధాంతం ప్రకారం ఈ కిరణాలు ఎక్కువ శక్తిని కలిగి ఉంటాయి.
• వీటికి ఎలాంటి ఆవేశం, ద్రవ్యరాశి ఉండవు. అందువల్ల ఇవి ఒక రకమైన విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు.
• విద్యుత్, అయస్కాంత క్షేత్రాల్లో ఇవి అపవర్తనం చెందవు.
• వీటి అయనీకరణ సామర్థ్యం దాదాపు శూన్యం. ఎందుకంటే [e=m=0]
• శూన్యంలో (లేదా) గాలిలో X-కిరణాల వేగం కాంతి వేగానికి సమానం.
  (3×108m/sec)
• X-కిరణాలు ఫొటోగ్రాఫిక్ ప్లేట్‌ను ప్రభావితం చెందిస్తాయి.
• ఈ కిరణాలను 2 రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు.
  i. కఠిన X- కిరణాలు, ii. మృదు X- కిరణాలు

i. కఠిన X- కిరణాలు: వీటి తరంగదైర్ఘ్యాల అవధి 0.01Åల నుంచి 4Å వరకు ఉంటుంది. కాబట్టి ఎక్కువ శక్తిని కలిగి ఉండి మెత్తగా ఉన్న రక్తం, మాంసం, ఎముకలు, లోహాలు, లోహ మిశ్రమాల ద్వారా కూడా చొచ్చుకొని వెళతాయి.
ఉపయోగాలు:

• పైపులు, బాయిలర్లు, ఆనకట్టల్లో గల రంధ్రాలు (లేదా) పగుళ్ల స్థానాన్ని గుర్తించేందుకు వాడతారు.
• రైల్వేస్టేషన్లు, బస్‌స్టేషన్లు, విమానం, నౌకాశ్రయాలు, దేశ సరిహద్దుల వద్ద ప్రయాణికుల లగేజీని తనిఖీ చేసేందుకు ఉపయోగిస్తారు.
• స్మగ్లర్ల శరీరంలో ఉన్న ఓపియం (మత్తుమందు), ఆభరణాలు, పేలుడు పదార్థాలను గుర్తించేందుకు వాడతారు.

ii. మృదు X-కిరణాలు: వీటి తరంగదైర్ఘ్య అవధి 4Åల నుంచి 100Å వరకు ఉంటుంది. తరంగ దైర్ఘ్యం ఎక్కువగా ఉండడం వల్ల శక్తి తక్కువగా ఉంటుంది. ఇవి మెత్తగా ఉన్న శరీరభాగాల ద్వారా మాత్రమే చొచ్చుకొని వెళతాయి. అందువల్ల వైద్య రంగంలో మృదు X- కిరణాలను ఉపయోగిస్తారు.

• జీర్ణాశయం X-కిరణాల ఫొటో తీసే ముందు రోగికి బేరియం మీల్స్ [BaSO4అనే రసాయన ద్రావణాన్ని తాగిస్తారు. ఈ రసాయన పదార్థం X-కిరణాలను కావాల్సిన చోట కేంద్రీకృతం చేస్తుంది.
• ముత్యాల ఉనికి, రబ్బరుటైర్లు, బంగారం, టెన్నిస్ బంతిలో లోపాలను గుర్తించేందుకు వాడతారు. సి.టి. (కంప్యూటెడ్ టోమోగ్రఫీ) స్కానింగ్‌లో ఈ కిరణాలను ఉపయోగిస్తారు. వీటిని సర్ గాడ్‌ఫ్రే హౌంస్ ఫీల్డ్ కనుగొన్నందుకు అతనికి 1979లో వైద్యరంగంలో నోబెల్ బహుమతి లభించింది.
• వీటిని ఉపయోగించి రోగనిర్ధారణ చేయడాన్ని రేడియోగ్రఫీ అని, రోగ చికిత్స చేయడాన్ని రేడియోథెరపీ అని అంటారు. అందువల్ల X-కిరణాలను ఉపయోగించి పనిచేసే డాక్టర్‌ను Radiologist అంటారు.

• అయితే వీటిలో సుమారు 80 శాతం వరకు ప్రోటాన్లు మాత్రమే ఉంటాయి. ఎందుకంటే సూర్యుడు, నక్షత్రాల్లో ప్రోటాన్ల సంఖ్య ఎక్కువగా ఉంటుంది.
• వీటి ఉనికి, దిశలను తెలుసుకొనేందుకు ఉపయోగించేది కాస్మిక్ రే టెలిస్కోప్.
• ఈ కిరణాల తీవ్రత ధృవాల వద్ద ఎక్కువగా, భూమధ్యరేఖ వద్ద తక్కువగా ఉంటుంది.
• ఈ కిరణాల శక్తి 109ev నుండి 1020ev వరకు ఉంటుంది. అందువల్ల క్వాంటం సిద్ధాంతం ప్రకారం ఈ కిరణాల తరంగదైర్ఘ్యం తక్కువగా ఉంటుంది. విశ్వంలో ఉన్న అన్ని కిరణాల కంటే గరిష్టమైన శక్తిని కాస్మిక్ కిరణాలు కలిగి ఉన్నాయి.
• కాస్మిక్ కిరణాలను 2 రకాలుగా వర్గీకరిస్తారు.
  1. కఠిన 2. మృదు
  • కఠిన కాస్మిక్ కిరణాలు: 10 సెం.మీ.ల మందం గల సీసపు దిమ్మె ద్వారా చొచ్చుకొని వెళ్ళేవి. ఇవి సూపర్ నోవా నుంచి వెలువడి ఉండొచ్చని భావన.
  • మృదు కాస్మిక్ కిరణాలు: 10 సెం.మీ. మందం గల సీసపు దిమ్మె ద్వారా చొచ్చుకొని వెళ్ళలేక ఆగిపోతాయి. ఇవి నోవా నుంచి (లేదా) సూర్యుని ఉపరితలం నుండి వెలువడుతుండొచ్చని భావన.
  • మనదేశంలో కాస్మిక్ కిరణాల గురించి అధ్యయనం చేసిన శాస్త్రవేత్తల్లో ముఖ్యులు..
    1. విక్రం సారాభాయి,
    2. హెచ్.జె. బాబా
    3. మేఘనాథ్ సాహా మొదలైనవారు.
  • 1985లో భారత్, అమెరికా శాస్త్రవేత్తలు సంయుక్తంగా అనురాధ అనే ఉపగ్రహాన్ని అంతరిక్షంలోకి ప్రయోగించి కాస్మిక్ కిరణాల గురించి అధ్యయనం చేశారు.

నక్షత్రాలు: స్వయం ప్రకాశాలైన నక్షత్రాల పరిమాణాన్ని బట్టి వాటిని 3 రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు.

• భారీ నక్షత్రాలు: వీటి ద్రవ్యరాశి చాలా ఎక్కువగా ఉండి పెద్ద పరిమాణంలో ఉంటాయి.
  ఉదా: ఎప్సిలాన్ అరిగా
• మధ్యతరహా: వీటి ద్రవ్యరాశి భారీ నక్షత్రాల కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.
  ఉదా: సూర్యుడు
• మరుగుజ్జు నక్షత్రాలు: వీటి ద్రవ్యరాశి పైన పేర్కొన్న నక్షత్రాల కంటే చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. విశ్వంలో అధిక నక్షత్రాలు ఈ రకానికి చెందినవే.