ایزوتوپ های طلا

طلا (Au) و ایزوتوپ های آن

طلا (Au) عنصر شماره 79 جدول تناوبی است. مانند همه عناصر، در اشکال مختلف ایزوتوپی وجود دارد. ایزوتوپ های یک عنصر دارای تعداد پروتون های یکسانی هستند (که عنصر را مشخص می کند) اما تعداد نوترون های متفاوتی در هسته خود دارند. این تفاوت در تعداد نوترون منجر به تغییرات در جرم اتمی می شود.

ایزوتوپ های پایدار طلا:

• ایزوتوپ ¹⁹⁷Au (طلا-197): این تنها ایزوتوپ پایدار طبیعی طلا است. 100% طلای طبیعی را تشکیل می دهد. 79 پروتون و 118 نوترون دارد. از آنجایی که طلا-197 تنها ایزوتوپ پایدار است، تمام طلای طبیعی یافت شده ¹⁹⁷Au است.

ایزوتوپ های رادیواکتیو طلا (رادیوایزوتوپ):

طلا دارای ایزوتوپ های رادیواکتیو متعددی است که رادیو ایزوتوپ نیز نامیده می شود. این ایزوتوپ ها ناپایدار هستند، به این معنی که هسته های آنها به طور خود به خود در طول زمان تجزیه می شوند و ذرات و یا انرژی تابش می کنند. این ایزوتوپ های رادیویی نیمه عمر مختلفی دارند که از کسری از ثانیه تا چند روز یا هفته متغیر است.

در جدول زیر لیستی از برخی از رادیو ایزوتوپ های طلای به همراه نیمه عمر و حالت های فروپاشی آنها (راه های اصلی تجزیه آنها) آمده است:

توضیح حالت‌های فروپاشی(کلید جدول بالا):

• جذب الکترون (EC): یک پروتون در هسته یک الکترون لایه داخلی را می گیرد، به نوترون تبدیل می شود و یک نوترینو تابش می کند. این کار عدد اتمی (Z) را  1 واحد کاهش می دهد ولی عدد جرمی (A) را تغییر نمی دهد.

• واپاشی βمثبت (گسیل پوزیترون): یک پروتون در هسته به نوترون تبدیل می شود و یک پوزیترون (ضد الکترون) و یک نوترینو تابش می کند. این عدد اتمی (Z) را 1 واحد کاهش می دهد و عدد جرمی (A) را تغییر نمی دهد.

• واپاشی βمنفی (بتا منفی ): یک نوترون در هسته به پروتون تبدیل می شود و یک الکترون (ذره بتا) و یک پاد نوترینو تابش می کند. این عدد اتمی (Z) را 1 واحد افزایش می دهد و عدد جرمی (A) را تغییر نمی دهد.

• گسیل α (واپاشی آلفا): هسته یک ذره آلفا (هسته هلیوم،) ساطع می کند که از 2 پروتون و 2 نوترون تشکیل شده است. این عدد اتمی (Z) را 2 و عدد جرمی (A) را 4 واحد کاهش می دهد.

• گسیل γ (گسیل گاما): هسته از حالت انرژی بالاتر به حالت انرژی پایین تر تبدیل می شود و یک فوتون پر انرژی (اشعه گاما) تابش می کند. این عدد اتمی (Z) یا عدد جرمی (A) را تغییر نمی‌دهد. اغلب انواع دیگر واپاشی را به دنبال دارد.

• حالت نیمه پایدار: یک ایزوتوپ ناپایدار ایزوتوپ است که در یک حالت هسته ای برانگیخته با عمر نسبتاً طولانی وجود دارد (که با “m” بعد از عدد جرمی نشان داده می شود، به عنوان مثال،¹⁹⁵mAu). با تابش پرتو گاما به حالت پایه تجزیه می شود.

کاربردهای رادیوایزوتوپ های طلا:

با وجود رادیواکتیو بودن، برخی از رادیو ایزوتوپ های طلا کاربردهای مفیدی دارند، به ویژه در پزشکی:

• ایزوتوپ ¹⁹⁸Au: در براکی تراپی برای درمان سرطان (پرتودرمانی داخلی) استفاده می شود. کلوئیدهای طلا-198 را می توان مستقیماً در تومورها کاشت.
• ایزوتوپ ¹⁹⁵Au: به عنوان ردیاب در تصویربرداری تشخیصی استفاده می شود. پرتوهای گاما از خود تابش می کند که توسط دوربین های تخصصی برای تجسم اندام ها و بافت ها قابل تشخیص است.
• ایزوتوپ ¹⁹⁹Au: در کاربردهای نانوپزشکی به دلیل توانایی آن در ترکیب شدن با نانوذرات برای تحویل دارو و تصویربرداری هدفمند، نویدبخش است.

تولید رادیو ایزوتوپ های طلا:

رادیوایزوتوپ‌های طلا معمولاً به‌طور مصنوعی در راکتورهای هسته‌ای یا شتاب‌دهنده‌های ذرات با بمباران طلای پایدار (¹⁹⁷Au) با نوترون‌ها یا ذرات دیگر تولید می‌شوند.

خلاصه:

• ایزوتوپ ¹⁹⁷Au تنها ایزوتوپ پایدار طلا است که 100% طلای طبیعی را شامل می شود.
• بسیاری از ایزوتوپ های رادیواکتیو طلا با نیمه عمر و حالت های واپاشی متفاوت وجود دارد.
• برخی از رادیوایزوتوپ های طلا کاربردهای مهمی در پزشکی، به ویژه در درمان سرطان و تصویربرداری تشخیصی دارند.
• این رادیوایزوتوپ ها به صورت مصنوعی در تاسیسات هسته ای تولید می شوند

سرچشمه ها:

https://www.azom.com/