Atoomkernen: isotopen. - Westfalen Gassen Nederland BV

Goed om te weten:
Speciale gassen in de praktijk (4)
Atoomkernen: isotopen.
e
e
p
p n
1
2
H
e
H
n
p n
3
H
De drie waterstofisotopen: protium (1H, boven links), deuterium (2H, boven rechts),
tritium (3H, onder)
Isotopen zijn atoomkernen – zogenaamde nucliden – met hetzelfde atoomnummer, maar met een
verschillend massagetal. Het begrip stamt uit het
Grieks: “isos“ = gelijk, “topos“ = plaats. De benaming
duidt aan dat isotopen van hetzelfde element in het
periodiek systeem niet separaat worden onderscheiden, maar daar dezelfde plaats innemen – hoewel bij
een gelijk aantal protonen de hoeveelheid neutronen
varieert.
Atoom
Atoomkern
Atoomhuls
Protonen (+)/Neutronen (0)
Elektronen (-)
Vrijwel elk in de natuur voorkomend element bezit
ten minste een stabiele isotoop. De overige nucliden
zijn instabiel en vallen in de loop der tijd uiteen.
Maar er bestaan ook elementen met uitsluitend
instabiele – dus radioactieve – atoomkernen. Om verschillende isotopen van een element te
kenmerken, wordt het massagetal linksboven aan
het elementsymbool toegevoegd. In geval van
zuurstof ziet het er dan bijvoorbeeld zo uit:
16
O2, 17O2, 18O2.
Uitzondering waterstof.
In tegenstelling tot andere isotopen hebben de
drie waterstofnucliden eigen benamingen:
• protium is het meest voorkomende waterstofisotoop 1H en wordt ook wel “lichte waterstof“
genoemd.
• achter de naam deuterium (elementsymbool D)
gaat het isotoop 2H schuil. Deuterium staat ook
bekend als “zware waterstof“.
• tritium (elementsymbool T) is de “superzware
waterstof“: het isotoop 3H.
Isotopen in de praktijk.
Doelgerichte toepassing van de verschillende
isotopen maakt het mogelijk moderne analytischdiagnostische procedures uit te voeren. Bijvoorbeeld:
Positron-emissie-tomografie (PET)
Bij PET wordt gebruik gemaakt van een isotopenmengsel van 2,5 volumeprocent 16O2 in 15N2: In een
deeltjesversneller – de zogenaamde cyclotron –
wordt 15N2 omgezet in instabiel 15O2. Door de
reactie met waterstof ontstaat instabiel, radioactief
water (H215O), dat patiënten intraveneus wordt
toe een maagspiegeling of zelfs een kostbare
ingreep worden verricht. Door gebruik te maken
van bepaalde isotopenmengsels kan de diagnose
nu heel eenvoudig via de adem van de patiënt
worden gesteld: Helicobacter pylori zet de koolstof
in het ureum om in kooldioxide. Door de stofwisseling verandert een 13C-isotoop in een stabiel
13
CO2-isotoop, dat via de adem wordt uitgescheiden. Speciaal gekalibreerde mengsels van 12CO2 en
13
CO2 dienen als nul- en referentiegassen voor de
massaspectroscopische techniek die voor de
diagnose wordt gebruikt.
In de cyclotron wordt bij
positron-emissie-tomografie een isotopenmengsel
van zuurstof en stikstof
bewerkt.
toegediend. De met een halfwaardetijd van
enkele minuten snel afnemende positronenstralers kunnen met PET worden gemeten en maken
het op die manier mogelijk de precieze diagnose
van de doorbloeding van het hart vast te stellen.
Een isotopenmengsel van
12
CO2 en 13CO2 vindt hem:
de bacteriële veroorzaker
Helicobacter pylori.
Op zoek naar de Helicobacter pylori
De bacteriële veroorzaker Helicobacter
pylori geldt als een indicator voor
maagkanker. Om deze diagnose te
kunnen stellen moest tot nu
Het meten van luchtverontreiniging
Luchtvervuiling door procesgassen, bijvoorbeeld
door zwaveldioxide, kan via analytische processen
gemeten en nagespoord worden. Nieuwe kennis
over dit onderwerp resulteerde in een speciaal
voor dit doel ontworpen massaspectrometer. Deze
werd in een onderzoeksvliegtuig geïnstalleerd. Het
apparaat werd tijdens de metingen voortdurend
met het zwaveldioxide-isotoop 34SO2 gekalibreerd.
Tijdens in totaal acht vluchten werden verschillende luchtmassa’s met de meest uiteen lopende
gradaties van vervuiling
gemeten en
werd de oorsprong van
de vervuiling
vastgesteld.
In het leveringsprogramma:
isotopen van Westfalen.
Westfalen levert u stabiele natuurlijke isotopen
als ultra zuiver gas en als mengsel. Ons assortiment omvat bijvoorbeeld:
• Deuterium
• 3Helium
• 15Stikstof
• 18Zuurstof
• 15Distikstofmonoxide
• 12Kooldioxide
• 13Kooldioxide
• 13Koolmonoxide
• 34Zwaveldioxide
• 15Ammoniak
• Gedeutereerde ammoniak
• Isotopen van de edelgassen neon, krypton,
xenon
• Overige ultra zuiver gas-isotopen op aanvraag
Isotopenmengsels worden bij ons op uw
individuele aanvraag gravimetrisch samengesteld.
Isotopenverschuivingen.
Afwijkingen van gedefinieerde isotopensamenstellingen van de chemische elementen worden ook
wel als deltaverschuivingen aangegeven. Gedefinieerde samenstellingen zijn bijvoorbeeld:
Element Waterstof
Koolstof
Zuurstof
Zuurstof
Zwavel
Zwavel
Gemeten Internationale norm
verhouding (R)
2
H/1H
SMOW (Standard Mean Ocean Water)
13 12
C/ C
PDB (Pee Dee Belemnite)
18
O/16O
SMOW (Standard Mean Ocean Water)
18
16
O/ O
PDB (Pee Dee Belemnite)
34 32
S/ S
CDT (Canon Diablo Troilite)
34 32
S/ S
VCDT (Vienna Canon Diablo Troilite)
R, internationale
norm
0,00015575
0,0112372
0,0020052
0,0020672
0,0450045
0,044163
De als regel in promille aangegeven isotopenverschuiving van de proeven ten opzichte van de
normen wordt berekend volgens de formule
RMonster
∂Verschuiving =
-1 *1 000
RStandaard
[
]
Met het isotoop 34SO2 werd
de in een onderzoeksvlieg-
Bij uw bestelling houden wij rekening met de door u gewenste deltaverschuiving.
tuig geïnstalleerde massaspectrometer gekalibreerd.
Knowhow voor mensen in de praktijk.
In geval van vragen over isotopen en isotopenmengsels kunt u zich altijd wenden tot de
experts van het Produktmanagement Speciale
Gassen van Westfalen. Laat u door ons persoonlijk adviseren!
Graag sturen wij u bovendien de informatiebladen die tot nu toe in de serie “Speciale
gassen in de praktijk“ zijn verschenen:
• Speciale gassen in de praktijk (1) –
Gassen in het laboratorium: risicofactor
leidingmateriaal.
• Speciale gassen in de praktijk (2) –
De goede smaak behouden: wijnconservering
met Protadur® C 30.
• Speciale gassen in de praktijk (3) –
Geaccrediteerd test- en kalibratielaboratorium:
het centrum voor speciale gassen van Westfalen.
Industriële Gassen I Koudemiddelen I Propaan
Westfalen BVBA-SPRL
Watermolenstraat 11
9320 Aalst
België
Tel. +32 (0)53-64.10.70
Fax +32 (0)53-67.39.07
www.westfalen.be
[email protected]
Westfalen France S.a.r.l.
Parc d‘Activités Belle Fontaine
57780 Rosselange
Frankrijk
Tel. +33 (0)3.87.50.10.40
Fax +33 (0)3.87.50.10.41
www.westfalen-france.fr
[email protected]
Westfalen Austria GmbH
Aumühlweg 21/TOP 323
2544 Leobersdorf
Oostenrijk
Tel. +43 (0) 22 56/6 36 30
Fax +43 (0) 22 56/6 36 30-30
www.westfalen.at
[email protected]
Westfalen AG
Industrieweg 43
48155 Münster
Duitsland
Tel. +49 (0)2 51/6 95-7 78
Fax +49 (0)2 51/6 95-1 29
www.westfalen-ag.de
[email protected]
Westfalen Gas Schweiz GmbH
Bachstr. 10/PF
4313 Möhlin
Zwitserland
Tel. +41 (0)61 855 25 25
Fax +41 (0)61 855 25 26
www.westfalen-gas.ch
[email protected]
J5 0811 0.5T
Westfalen Gassen Nederland BV
Rigastraat 20
7418 EW Deventer
Nederland
Tel. +31 (0)570 - 63 67 45
Fax +31 (0)570 - 63 00 88
www.westfalengassen.nl
[email protected]