SVEUČILIŠTE/UNIVERZITET “VITEZ” U TRAVNIKU

FAKULTET ZDRAVSTVENE NJEGE U TRAVNIKU

ROBERT JURIČEVIĆ

FEROMAGNETIZAM,REMEROVA METODA,MIŠIĆI,APSORPCIJA ZVUKA,MAGNETNI FLUKS,PRIMJENA RADIOAKTIVNIH IZOTOPA U

MEDICINI

SEMINARSKI RAD

TRAVNIK,2012.

SVEUČILIŠTE/UNIVERZITET”VITEZ” U TRAVNIKU

FAKULTET ZDRAVSTVENE NJEGE U TRAVNIKU

FEROMAGNETIZAM,REMEROVA METODA,MIŠIĆI,APSORPCIJA ZVUKA,MAGNETNI FLUKS,PRIMJENA RADIOAKTIVNIH IZOTOPA U

MEDICINI

SEMINARSKI RAD

Predmet: Fizika

Mentor: prof.dr. Esad Jakupović

Student: Robert Juričević

Broj indeksa:0097 -10/RSI

Smjer:Sanitarni inžinjering

Travnik,travanj 2012.

Sadržaj1.UVOD......................................................................................................................................................1

2.FEROMAGNETIZAM..........................................................................................................................2

2.1.Primjena feromagnetika..................................................................................................................4

3.REMEROVA METODA....................................................................................................................4

4.MIŠIĆI....................................................................................................................................................6

5.APSORPCIJA ZVUKA.........................................................................................................................7

6.MAGNETNI FLUKS.............................................................................................................................9

7.PRIMJENA RADIOAKTIVNIH IZOTOPA U MEDICINI...............................................................................11

7.1.Uporaba izotopa.............................................................................................................................13

8. ZAKLJUČAK............................................................................................................................................15

9.LITERATURA...........................................................................................................................................16

1.UVOD

Magnetno uređenje može se poremetiti ugrijavanjem. Tada feromagnetni materijali postaju

paramagnetni. Temperatura na kojoj nestaje magnetna uređenost materijala naziva se Kirijeva

temperatura (po Pierre Curieu). Feromagnetici se rabe gdje god su potrebni jaki magneti. Tako se

npr. posebni elektromagneti s feromagnetskom jezgrom rabe u oftalmologiji i pomoću njih se

mogu izvaditi sitnija strana tijela iz oka i iz dubine do 2,5 cm. Skeletni mišići sastoje se od

mnogo tisuća paralelni i na razne načine grupisanih mišićnih vlakana.Kada je potpuno opušteno i

nije opterećeno spolnim teretom,mišićno vlakno se nalazi u određenom napetom stanju.Danski

astronom Olaf Remer je 1676. god prvi odredio brzinu svjetlosti.Remer je posmatrao kretanje

jednog od Jupiterovih satelita (mjeseca) koji obiđe oko Jupitera približno za 42,5 sata.Satelit pri

tom svaki put prolazi korz Jupiterovu stjenku. Magnetski fluks ili magnetski tok,koji se

predstavlja grčkim slovom Φ (fi), je fizička veličina koja opisuje magnetsko polje u okolini

pokretnog naelektrisanja.

1

2.FEROMAGNETIZAM

Feromagnetizam (od lat.ferrum = željezo + magnet) oblik je magnetizma kojem najčešće

pripisujemo ovu pojavu. Javlja se kod nekih kovina: željeza, kobalta i nikala. Materijal je

feromagnetski ukoliko kod djelovanja vanjskog magnetskog polja i sam postaje magnet, tako što

se njegovi elementarni magneti (magnetni dipoli) orijentiraju u pravcu vanjskog polja tako što na

dipole djeluje magnetizacija m.Značajka feromagnetizma je histerezna krivulja u obliku slova S

koja opisuje magnetizaciju feromagnetnih materijala pod utjecajem vanjskog magnetskog polja.

Oblik ove krivulje poslijedica je:

magnetskog usmjeravanja elektromagneta na razini atoma

usmjeravanja magnetnih domena koji se mjere u mikrometrima i nanometrima

Unutar jednog magnetne domene svi elementarni magneti usmjereni su u istom pravcu. Kada

materijal nije magnetiziran, elementarni su magneti usmjereni u svim smjerovima. Kada se takav

materijal izloži magnetnom polju, magnetne domene se sve više orijentiraju smjeru vanjskog

magnetnog polja. Kada se svi domeni usmjere u tom pravcu, dalja magnetizacija materijala više

nije moguća. Tada kažemo da je došlo do zasićenja.Kada se ukloni vanjsko magnetno polje,

domeni se djelom razjedine i magnetizacija opada. Feromagnetni materijal pokazuje osobinu

remanentne magnetizacije. Da bi se materijal razmagnetzirao, potrebno je primjeniti vanjsko

magnetno polje suprotnog smjera.

Slika 1.Feromagnetizam je fizikalna teorija koja objašnjava kako materijali postaju magnetima

Izvor: http://hr.wikipedia.org/wiki/Datoteka:MagnetEZ.jpg

2

Magnetno uređenje može se poremetiti ugrijavanjem. Tada feromagnetni materijali postaju

paramagnetni. Temperatura na kojoj nestaje magnetna uređenost materijala naziva se Kirijeva

temperatura (po Pierre Curieu).

Magnetska permeabilnost i magnetna susceptibilnost nisu konstantne kod

feromagneta, već predstavljaju kompliciranu funkciju jačine magnetskog polja i ovise od

povijesti magnetizacije. Diferencijalna magnetna susceptibilnost se koristi da prikaže ovisnost

magnetizacije od magnetskog polja. Ona nestaje u području zasićenja.

Magnetizacija je povezana s gustoćom magnetskog toka jednadžbama

Slika 2. Histerezisna krivulja: krivulja prvobitne feromagnetizacije

Izvor: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3f/Hysteresiscurve.svg/220px-Hysteresiscurve.svg.png

3

2.1.Primjena feromagnetika

Feromagnetici se rabe gdje god su potrebni jaki magneti. Tako se npr. posebni elektromagneti s

feromagnetskom jezgrom rabe u oftalmologiji i pomoću njih se mogu izvaditi sitnija strana tijela

iz oka i iz dubine do 2,5 cm.U spoljašnjem magnetnom polju pojavljuje se magnetni momenat

tijela kao cjeline,što se objavljiva na sljedeći naćin.U slabijim spoljašnjim pojavama

magnetizacija nastaje uglavnom povećanjem domena čiji magnetni momenti su pod najmanjim

uglom u odnosu na to spoljašnje polje H,dok se pri tom smanjenju kod domeni kod kojih je taj

ugao veći.Taj stadijum se naziva proces pomjeranja granica domena.Proces se nastavlja sve dok

svi drugi domeni potpuno ne nestanu i dok se prvi domen ne proširi na čitav kristal.Povećanjem

domena,njihova potencionalna energija u spoljašnjem magnetnom polju postaje manja od onih

drugih domena čiji je magnetni momenat ostao pod većim uglom.

Proces magnetiziranja se odvija sada znatno sporije,nego u prvom stadijumu i završava se onda

kada se vektori M svih domena usmjerene u smjeru polja H.Magntizacija tada dostiže tehničko

zasičenje.

3.REMEROVA METODA

Danski astronom Olaf Remer je 1676. god prvi odredio brzinu svjetlosti.Remer je posmatrao

kretanje jednog od Jupiterovih satelita (mjeseca) koji obiđe oko Jupitera približno za 42,5

sata.Satelit pri tom svaki put prolazi korz Jupiterovu stjenku (sl.11,6):Ulaženje u stijenku

astronomi nazivaju imerzijom,a izlaženje emerzijom.Jupiter je na 5 puta većoj udaljenosti od

Sunca nego Zemlja i obiđe oko Sunca za nešto više od 12 godina.Zbog toga dok Zemlja načini

polovinu svoje putanje oko Sunca,Jupiter će vrlo malo promjeniti svoj položaj,pa njegovo

kretanje možemo zanemariti.

Slika 3. Kretanje satelita kroz Jupiterovu sjenku ( imerzija i emerzija)

4

Izvor:Fizika i biofizika,Panevropski univerzitet apeiron,Esad Jukupović i Dragoljub Mirjanić

Svojim kretanjem oko sunca Zemlja se ili približava ili udaljava od Jupitera.Dok se Zemlja

približava Jupiteru,sa Zemlje se vide samo imerzije,a kad se udaljava od Jupitera,samo

emerzije.Remer je primjetio da su vremenski intervali imerzija općenito kraći od emerzija.Remer

je ovu činjenicu protumačio ograničenom brzinom svjetlosti.Naime,kad se Zemlja približava

Jupiteru,svjetlost će trebati sve svjetlost će trebati sve vremena da stigne od Jupitera do

Zemlje.Obrnuto će biti kad se Zemlja udaljava od Jupitera.

Kad je Zemlja najbliže Jupiteru,onda se jedno vrijeme kreće paralelno sa njim.Izmjerimo li tad

vremenski interval između dvije uzastopne emerzije,možemo izračunati kada treba da budu

sljedeće emerzije.Međutim opažanja se neće slagati sa računom.Emerzija će sve više

zakašnjavati jer se Zemlja sve više udaljava od Jupitera,pa svjetlost kojom satelit zasja ,izlazeći

iz Jupiterove sjene,mora do Zemlje prevaliti sve veći i veći put.

Kad je Zemlja došla na najveću udaljenost od Jupitera,na suprotni kraj svoje putanje oko Sunca

tj. u položaj Z,emerzije zakašnjavaju približno za 1,000 sekundi.To je dekle vrijeme za koje

svjetlost pređe rastojanje jednako diametru Zemljine putanje tj. oko 300 x 106 km.Prema tim

podacima Remer je izračunao brzinu svjetlosti iz:

5

c=dt ¿ 300 .106

108 s= 300.000 km/s

ili

c=108 m/s

Napomenimo da u doba Remera diametar zemljine putanje nije bio poznat sa današnjom

točnosću,pa je on zato dobio nešto drugačiju vrijednost,ali to ne umanjuje značaj njegovog

otkrića.Ovaj Remerov rezultat nije bio odmah priznat u nauci.Tek pedeset godina kasnije

engleski astronom Bradley potvrđuje Remerov pronalazak,određujući brzinu svjetlosti pomoću

aberacije zvijezda.

4.MIŠIĆI

Kontrakcija i dilatacija mišića:

Skeletni mišići sastoje se od mnogo tisuća paralelni i na razne načine grupisanih mišićnih

vlakana.Kada je potpuno opušteno i nije opterećeno spolnim teretom,mišićno vlakno se nalazi u

određenom napetom stanju.To stanje se naziva tonus.Kod tzv. vretenstih mišića ova vlakna su

prikupljena u snopove koji se na oba kraja sužava i prelazi u tetive.Tetive srastaju za kost i tako

za nju pripajaju mišić.najveći broj mišića prelazi u jednu zajedničku tetivu mada neki imaju dvije

ili više tetiva.Takvi mišiči se nazivaju dvoglavi (bicepsi),troglavi (tricepsi) itd.

Kada mišićavo vlakno primi električni stimulus preko nerva koji je za njega pripojen,ono će se

kontrahovati.prilikom svoje maksimalne kontrakcije vlakno se prosječno skrati za jednu trečinu

svoje dužine koju je imalo u neaktivnom (distrahovanom) stanju.Međutim,mišić se pod dejstvom

spoljne sile može za istu toliku dužinu istegnuti.Zato dužine maksimalno istegnutog i

maksimalno skraćenog mišića ( i čitavog vretenastog mišia ) stoje u odnosu 2:1.

Statičko i dinamičko djelovanje mišića:

Preko svojih pripojava za kost mišić dejstvuje na nju na dva osnovna načina:statički i

dinamički.Ako je dužina mišića u toku vremena stalna kaže se da on na kost djeluje statički,a ako

se ta dužina mijenja,mišić djeluje dinamički.Osim toga mišić može da djeluje aktivno (kada je

kontrahovan,tako da se svojim aktivnom dejstvom suprostavlja sili) i pasivno (kada je

6

maksimalno istegnut,tako da se zbog nemogučnosti daljeg znatnijeg istezanja suprostavlja

samom elastičnom silom tkiva spoljnoj sili).

Ovaj slučaj nastaje kod težnje čovjeka da bez savijanja u koljenima trup pretkloni što više

naprijed.Pri određenom pretklopu trup dalje neće da se previja,jer su mišići zadnje lože buta

maksimalno istegnuti te zato pasovno sprečava dalju rotaciju karlice.

Intenzitet mišićnog djelovanja:

Uvedimo najprije pojam fiziološkog presjeka mišića.Fiziološki presjek mišića se definiše

zavisno od formule samog mišića.Za vretenaste mišiće fiziološki presjek se mjeri na njihovom

najširem dijelu,normalno na mišićna vlakna (tj. normalno na njegovu osu) i predstavlja površinu

ovakvog presjeka.Intenzitet mišićnog djelovanja je sila koju ispoljava jedinićna površina

fiziološkog presjeka maksimalno kontrahovanog mišića i izražava se u jedinicama pritiska.Ovaj

intenzitet za sve mišiće varira od 0,6 do 1,4 Mpa i u prosjeku iznosi 1 Mpa,tj. 1 MN/m2.

Na primjer,ako je maksimalni dijametar bicepsa sportiste 6 cm,fiziološki presjek ovog mišića

iznosi r2 π = 28,3 x 104 m2 ,a ukupni intenzitet mišićnog djelovanja u prosjeku iznosi 28,3 x

104 m2 x1 MN/m2 = 2830 N.Prema svojim fiziološkim mogućnostima biceps bi,dakle,mogao da

podigne teg od preko 280 kg.

5.APSORPCIJA ZVUKA

Kada zvučni talas dođe na granicu sviju sredina on se djelomično odbija,a djelomično prodire u

drugu sredinu.U drugoj sredini zvučni talas postepeno slabi zbog prelaska energije talasa u druge

oblike.Ova pojava naziva se apsorpcija zvučnih talasa.Razne vrste materijala različito apsorbuju

zvuk.Ukoliko neki materijal manje apsorbuje,odbijanje zvuka biti će veće.U zatvorenoj prostoriji

zidovi,pod,tavanica,razni predmeti i namještaj dijelom apsorbuju,a dijelom odbijaju zvučne

talase.U prostoriji srednjih veličina zvučni talas pretrpi više stotina odbijanja od zidova,dok

njegova energija ne opadne do praga čujnosti.Suviše sporo prigušenje pogoršava akustične

osobine prostorije,ali i suviše brzo amortizovanje odbijenih talasa također nije pogodno sa

akustičnog gledišta jer se u prostoriji dobiva slab zvuk.Zato se pri gradnji posebnih

prostorija,kao što su npr.predavaone,koncertne sale,kongresne dvorane,kino-sale i sl. mora

7

voditi računa o apsorpciji zvuka,koja dolazi od višestrukog odbijanja.O tome se brine posebna

grana akustike,tzv. arhitektonska akustika.

Zamislimo da je u prostoriji emitiran kratak zvučni signal.Zbog odbijanja u prostoriji će se

održavati ovaj zvuk i poslije prestanke emisije.Ova emisija naziva se reverberacija.Vrijeme u

toku kojeg se jačina zvuka smanji na jedan milioniti dio svoje početne vrijednosti ili za 6 db,zove

se vrijeme reverberacije ( ґ ).Reverberacija ima više utjecaja na akustičnost prostorija.Ona u

velikoj mjeri pojačava intenzitet zvuka u prostorijama.Ako se zidovi prostorije oblože

materijalom koji u najvećoj mjeri apsorbuje zvuk ( gluha soba ) zvuk će se čuti 100 puta

slabije,jer je reverberacija neznatna.Vrijeme reverberacije različito je za prosorije različitih

namjena.Za koncertne sale optimalno vrijeme reverberacije je oko jedne sekunde.

Budući da je prigušenje različito za razne frekvencije usvojeno je da se vrijeme reverberacije

određuje pri frekvenciji od 512 Hz.

Dio intenziteta zvuka koji se apsorbuje pri jednom odbijanju naziva se koeficijent apsorpcije i

obilježava se sa α .Od građevinskih materijala beton ima najmanji koeficijent apsorpcije koji

iznosi α=0,01,kod drveta je α=0,1,dok za zavjese α=0,23 itd.

Ako gustoću zvučne energije u trenutku t=0 označimo sa Uo, koeficijent apsorpcije pri odbijanju

sa α ,a sa „n“ broj odvijanja u jednoj sekundi,tada smanjenje gustoće energije dU za vrijeme dt

iznosi :

dU = - α n Udt

odakle je dUU = - α ndt

što integracijom daje

1 n U = - α nt + c

Aditivnu konstantu C određujemo iz početnih uslova.Kako je u trenutku t=0 gustoća energije

U=Uo to je:

8

C=1nUo

Tada jednačinu možemo napisati u obliku

1nU – 1nUo = - α nt

Vidimo da gustoća zvučne energije opada sa vremenom po eksponencijalnom zakonu.Teorija

vjerojatnosti omogućava da se izračuna broj zvučnog talasa u toku jedne sekunde.Računa se da

je:

n= c x s4 V

gdje je c-brzina zvuka,S-površina,a V-zapremina prostorije

Ukupna apsorpcija neke prostorije određuje se primjenom relacije:

A = Σ αiSi

gdje je sa Si označena površina zidova,površina namještaja,odnosno površina drugih objekata

koji se nalaze u prostoriji,a sa α i njihovi koeficijenti apsorpcije.Iz jednačine vidimo da kod

apsorpcije zvuka pored koeficijenta apsorpcije α,važnu ulogu igraju i faktori geometrije

prostorije,što je okarakterisano sa S i V.

6.MAGNETNI FLUKS

Magnetski fluks ili magnetski tok,koji se predstavlja grčkim slovom Φ (fi), je fizička veličina

koja opisuje magnetsko polje u okolini pokretnog naelektrisanja. Ukoliko magnetsko polje

zamišljamo pomoću magnetskih linija sila koje se šire u prostoru, tada je fluks broj linija koja

prolazi kroz neku zatvorenu konturu.

SI jedinica za magnetski fluks je Wb (veber), ili V s (volt sekunda) preko osnovnih jedinica, dok

je jedinica koja opisuje indukciju magnetskog polja Wb/m2 ili T (tesla).

Magnetski fluks kroz element normalan u odnosu na smijer magnetske indukcije (ili magnetskog

polja) je proizvod vrijednosti magnetske indukcije i elementarne površine. Uopće, magnetski

9

fluks je definisan skalarnim proizvodom vektora magnetske indukcije i vektora elementarne

površine. Gausov zakon magnetizma, jedan od četiri Maksvelove jednačine, govori da je

magnetski fluks kroz zatvorenu konturu jednak nuli. Ovaj zakon je posljedica toga što se

magnetski dipol ne može rastaviti na elementarne polove, sjeverni i južni pol.

Magnetski fluks se definiše kao integral magnetske indukcije kroz neku površinu:

gdje je

magnetski fluks

B je magnetska indukcija

S je površina

Gausov zakon magnetizma kazuje da

Integral po zapremini ove jednačine, zajedno sa teoremom divergencije, daje sljedeći rezultat:

Drugim riječima, magnetski fluks kroz bilo koju zatvorenu konturu mora biti jednak nuli, jer se

magnet ne može podeliti na severni i južni pol.

Nasuprot tome, Gausov zakon za električno polje, još jedna od Maksvelovih jednačina, je:

10

gdje je

E jačina električnog polja,

je gustina slobodnih naelektrisanja (ne uključuje naelektrisanja vezana za materijal),

je permitivnost vakuuma

Ova jednačina nagoveštava postojanje električnih monopola, pozitivnog i negativnog

naelektrisanja.

Smijer vektora magnetskog polja je po definiciji od južnog prema sjevernom polu unutar

magneta, dok van magneta linije sile idu od severnog pola prema južnom polu.

Promena magnetskog fluksa kroz navojak provodnika će indukovati elektromotornu silu, a time i

električnu struju kroz navojak (ako je strujno kolo zatvoreno). Ova jednačina je data Faradejevim

zakonom elektromagnetske indukcije

Na ovome se zasniva princip rada električnog generatora.

7.PRIMJENA RADIOAKTIVNIH IZOTOPA U MEDICINI

Izotopi su atomi hemijskog elementa čije jezgro ima isti atomski broj, Z, ali različitu atomsku

masu A. Reč izotop, znači na istom mestu, i dolazi od činjenice da se izotopi nalaze na istom

mestu u periodnom sistemu elemenata.

Atomski broj odgovara broju protona u atomu, Stoga izotopi datog elementa sadrže jednak broj

protona. Razlika u atomskim masama potiče iz razlike u broju neutrona u atomskom jezgru. U

naučnoj nomenklaturi, izotopi se označavaju imenima datog elementa iza kog sledi crtica, pa

broj nukleona (protona i neutrona) u atomskom jezgru (npr., helijum-3, ugljenik-12, ugljenik-14,

11

gvožđe-57, uranijum-238). U simboličkoj formi, broj nukleona se iskazuje iznad hemijskog

simbola sa leve strane (npr., 3He, 12C, 14C, 57Fe, 238U).

Izotopi svih elementa obrazuju skup nuklida. Nuklid je definicija za određeno atomsko jezgro i

definiše se rednim brojem Z i masenim brojem A: AZHh (3

2He, 23892U) Strogo govoreći, pre bi

trebalo reći da se element kao na primer fluor sastoji od jednog nuklida nego od jednog izotopa.

U neutralnom atomu, broj elektrona je jednak broju protona. Stoga, izotopi datog elementa

takođe imaju i isti broj elektrona i istu elektronsku strukturu. Kako je hemijsko ponašanje atoma

u najvećoj meri određeno njegovom elektronskom strukturom, izotopi imaju skoro identične

hemijske osobine. Glavni izuzetak je, da, usled većih masa, teži izotopi imaju tendenciju da

reaguju nešto sporije od lakših izotopa. Ovaj "efekat mase", ili izotopski efekat je najizraženiji za

protijum (1H) i deuterijum (uobičajen naziv za 2H), jer deuterijum ima duplo veću masu od

protiuma. Kod težih elemenata je relativna razlika u masi mnogo manja, pa je efekat mase

obično zanemarljiv.

Mada izotopi imaju skoro identične elektronske i hemijske osobine, njihove nuklearne osobine se

dramatično razlikuju. Atomsko jezgro se sastoji iz protona i neutrona koje na okupu drži jaka

nuklearna sila. Kako su protoni pozitivno naelektrisani, oni se međusobno odbijaju. Neutroni

koji su elektroneutralni prave određenu distancu između protona, redukuju elektrostatičko

odbijanje i stabilizuju jezgro. Iz ovog razloga su potrebni neutroni da bi se dva ili više protona

vezali u jezgro. Kako broj protona raste, potrebni su dodatni neutroni da bi se formiralo stabilno

jezgro, na primer, iako je odnos neutron/proton kod 3He 1/2, neutron/proton odnos kod 238U je

>3/2. Ipak, ako je prisutno previše neutrona, jezgro postaje nestabilno.

Kako izotopi datog elementa imaju različit broj neutrona, oni imaju i različit odnos

neutron/proton. Ovo utiče na njihovu nuklearnu stabilnost, što rezultira činjenicom da neki

izotopi podležu nuklearnom raspadu. Raspad ovih radioaktivnih izotopa (kraće radioizotopa) je

važna tema u nuklearnoj fizici. Proučavanjem načina na koji se ovaj raspad odigrava, fizičari

stiču uvid u svojstva atomskog jezgra. Obično se u prirodi može naći nekoliko izotopa istog

elementa. Najčešće se javljaju stabilni izotopi, mada se mogu naći i značajne količine nestabilnih

izotopa sa velikim vremenom poluraspada kao na primer uranijum-238. Male količine

12

radioaktivnih izotopa sa malim vremenom poluraspada su takođe prisutne u prirodi. Ovi izotopi

nastaju kao proizvod raspada većih radioaktivnih jezgara sa dužim životom. Atomska masa

elementa u periodnom sistemu elemenata je prosek prirodne rasprostranjenosti izotopa tog

elementa.

Prirodna rasprostranjenost raznih izotopa na Zemlji je u krajnjoj liniji rezultat količina izotopa

formiranih u zvezdama i supernovama, kao i šema raspada radioaktivnih jezgara formiranih u

ovim procesima. Zatim, formiranje sunčevog sistema je takođe značajno uticalo na proporcije

različitih izotopa koji se mogu naći na Zemlji, jer su solarni vetrovi odmah po stvaranju Sunca

lakše mogli da oduvaju lakša jezgra ka daljim delovima sunčevog sistema. Zbog ovoga se velike

gasovite planete nalaze dalje od Sunca.

7.1.Uporaba izotopa

Postoji nekoliko primena, koje koriste svojstva različitih izotopa datog elementa. Jedna od

najčešćih primena je trejser ili marker u tehnici zvanoj izotopsko obeležavanje. Izotopi datog

elementa ne mogu se razlikovati međusobno hemijskim metodama. Ipak, mogu se razlikovati

korišćenjem fizičkohemijskih metoda, recimo masene spektrometrije (direktne razlike u masi),

infracrvene spekrtoskopije (na osnovu vibracionih frekvencija u molekulu - teži izotopi vibriraju

nižim frekvencijama od lakših), nuklearne magnetne rezonancije (na osnovu različitih

žiromagnetnih odnosa itd.

Primer korišćenja izotopskog obeležavanja je proučavanje fenola (C6H5OH) u vodi. Nakon

dodavanja fenola deuterisanoj vodi (voda koja sadrži D2O osim uobičajenog H2O), istraživači su

primetili supstituciju vodonika deuterijumom u hidroksilnoj grupi (C6H5OD), što znači da se

fenol lako podvrgava reakcijama razmene vodonika sa vodom. Samo hidroksilna grupa je

učestvovala u reakciji, što znači da ostalih 5 vodonikovih atoma ne učestvuju u reakcijama

razmene.Izotopska izmena se takođe može koristiti da se odrede mehanizmi reakcije putem

kinetičkog izotopskog efekta (kinetic isotope effect).Osim izotopskog obeležavanja, nekoliko

vrsta spektroskopije koristi jedinstvena nuklearna svojstva posebnih izotopa.

Na primer, nuklearno magnetno rezonantna (NMR) spektroskopija se može koristiti samo za

izotope sa nuklearnim spinom koji nije nula (nonzero). Izotopi koji se najčešće koriste u NMR

13

spektroskopiji su 1H, 2D, 13C, i 31P. Mesbauerova spektroskopija (Mossbauer spectroscopy) se

zasniva na detektovanju nuklearnih prelaza određenih izotopa, recimo 57Fe.

Izotopski sastav elemenata se razlikuje od planete do planete. Ova činjenica omogućava da se

odredi poreklo meteorita. Neki meteoriti su klasifikovani kao mesečevi ili marsovi

meteoriti.Radioaktivni izotopi takođe imaju važne primene. Razvoj nuklearne energije i

nuklearnog oružja zahtevaju znatno veće količine određenih izotopa. Proces separacije izotopa

predstavlja značajan tehnološki izazov.

Radioizotopi se takođe često koriste u medicini, biohemiji, i hemiji kao trejseri. Male količine

radioizotopa mogu lako da se detektuju zbog karakterističnih emisija raspadajućeg jezgra.

Prirodni radioaktivni raspad 14C omogućava radiougljenično datiranje. Kosmički zraci stvaraju

izotop 14C u atmosferi tako što u sudaru sa jezgrima iz vazduha izbijaju slobodne neutrone. Ti

neutroni mogu jezgro azota iz molekula azota (N2) da transformišu u izotop ugljenika 14C:

1n + 14N → 14C + 1p

Ovaj izotop se na kraju ugradi u molekul ugljendioksida i tako dospeva u biljke, a preko njih i u

životinje. Izotop 14C se, dakle, u prirodi stalno stvara (zbog kosmičkih zraka) i raspada (zbog

nestabilnosti) te je njegova koncentracija u živim organizmima konstantna. Međutim, u neživom

svetu nema razmene ugljendiosida te koncentracija 14C opada sa vremenom. Dakle, merenjem

preostale radioaktivnosti 14C u biološkom uzorku, može da se utvrdi vreme kada je kruženje

ugljenika zaustavljeno (kada je životinja uginula, drvo posečeno, biljka ubrana...).

Zbog stabilnosti i prirodne rasprostranjenosti, izotop 12C je izabran kao standard za jedinicu

atomske mase, (dvanaestina mase izotopa 12C) a onda takođe u definiciji mola, u osnovnim

jedinicama SI sistema.

14

8. ZAKLJUČAK

Kako izotopi datog elementa imaju različit broj neutrona, oni imaju i različit odnos

neutron/proton. Ovo utiče na njihovu nuklearnu stabilnost, što rezultira činjenicom da neki

izotopi podležu nuklearnom raspadu. Raspad ovih radioaktivnih izotopa (kraće radioizotopa) je

važna tema u nuklearnoj fizici. Proučavanjem načina na koji se ovaj raspad odigrava, fizičari

stiču uvid u svojstva atomskog jezgra. Ovaj izotop se na kraju ugradi u molekul ugljendioksida i

tako dospeva u biljke, a preko njih i u životinje. Izotop 14C se, dakle, u prirodi stalno stvara (zbog

kosmičkih zraka) i raspada (zbog nestabilnosti) te je njegova koncentracija u živim organizmima

konstantna. Međutim, u neživom svetu nema razmene ugljendiosida te koncentracija 14C opada

sa vremenom. Dakle, merenjem preostale radioaktivnosti 14C u biološkom uzorku, može da se

utvrdi vreme kada je kruženje ugljenika zaustavljeno (kada je životinja uginula, drvo posečeno,

biljka ubrana).

15

9.LITERATURA

1. Knjige:

-Fizika i biofizika,Panevropski univerzitet Apeiron Banja Luka 2008,Esad Jukupović,

Dragoljub Mirjanić

-Opća fizika sa primjenom fizičkobioloških sustava,Sveučilište u Splitu,2005god.,M.Dželalija

2.Internet:

- http://hr.wikipedia.org/wiki/Feromagnetizam

- http://static.astronomija.co.rs/teorije/relativnost/teorije/ajnstajn.htm

- http://sh.wikipedia.org/wiki/Mi%C5%A1i%C4%87i

16