KEM A02 Allmän- och oorganisk kemi. KÄRNKEMI FOKUS: användbara(radio)nuklider A: Kap

Transkript

1 KEM A02 Allmän- och oorganisk kemi KÄRNKEMI FOKUS: användbara(radio)nuklider A: Kap

2 Periodiska systemet finns alla grundämnen? SVAR: NEJ! Exempel på lätta kärnor som inte finns, dvs ej stabila: Tc, Rn KÄLLA: ~zeluffjo/ periodic_table.gif

3 Periodiska systemet finns det mer än en typ av ett givet grundämne? SVAR: JA! De flesta grundämnen finns som olika isotoper Exempel H, C, Pt

4 Användningsområden använd det du har - smartast vinner! H 2 O/H + NMR (MRI)-aktivt H D 2 O saknar NMR(MRI)-aktiviet H + kan studeras i D 2 O omgivning! De olika massorna ger upphov till fingeravtrycks- mönster mass-spektrometri Instabilt (radioaktivt) Tc utnyttjas vid radiodiagnostik (röngen) och behandling Reaktioner mellan metalljoner och DNA/RNA/protein kan följas även med lite material att analysera Ligander kan utnyttjas för riktad vävnadsinteraktion

5 Radioaktiva nuklider Radioaktivt sönderfall: En process där en instabil kärna förlorar energi genom att avge joniserande strålning Alfa-partiklar: - He-kärna - Stoppas av tunnt papper, hud Beta-partiklar: - Högenergetisk elektron/positron - Stoppas av tunn metallfolie Gamma-strålning: - Högenergetisk elektromagnetisk strålning, dvs ljus - Stoppas av tjockt lager bly

6 Halveringstider; några exempel A: TABELL 17.5 Kärna Halveringstid, t 1/2 Kommentar Tritium, 3 H 12.3 a a=år Kol ka k=kilo Kol s s = sekund Kalium Ga G=giga, 10 9 Kobolt a Strontium a Jod d Cesium a Radium ka Uran Ga Uran Ga Uran ms

7 Riskbedömning Cs GRUPP 1A Li Na K Rb Cs Fr FÖRVÄNTADE EGENSKAPER Liknar sannolikt Na, K! Na +, K + : Viktiga bulkelektrolyter i växter/djur Upptag via samma system som Na +, K + KEMI - Lättlösliga salter vid surt och neutralt ph - Cs(OH) (s) kan förväntas bildas vid högt ph - Metallen reagerar med vatten E 0 (Cs + /Cs) = V dvs starkt reducerande och väteutdrivande SLUTSATSER Assimileras i såväl växter som djur Kraftigt reaktiv i metallisk form

8 Tidsberoende aktivitet N = N o exp(-kt) 1:a ordningens sönderfall! t ½ = ln2 k

9 FRÅGA: När är radioaktiviteten borta? SVAR: Aldrig Dvs kurvan blir aldrig = 0 DOCK! Mycket litet värde vid stora t ISTÄLLET: Bestäm accepterbara bakgrundsnivåer OBS1! Uppskattad tid för att nå 10% ca 3.5 t 1/2 EXEMPEL: Cesium t 1/2 = år 10% kvar/90% borta efter år 1% kvar/99% borta efter år 0.1% kvar/99.9% borta efter år OBS2! Att minska till 1/10 tar lika lång tid oavsett start

10 Att mäta radioaktivitet GEIGER MÄTARE Counts per second RIKTAS MOT PROV

11 Att bestämma halveringstiden UPPGIFT A:17.37 Bestämning av halveringstiden när aktiviteten uppmätts vid två tidpunkter

12 Radionuklider Användning: PET scanning Positron Emission Tomography EXEMPEL: PET-scan Utnyttjar: 18 F positronsönderfall (β+); t ½ ca 1.5 h Taktik: märk biomolekyl (tex östrogen) med F och följ förhöjt upptag tex till tumör

13 Technetium en kortlivad men mångsidig kontrast Användning: KONTRAST för tex hjärtat och sköldkörteln Halveringstid: ca 6 h Sönderfall: γ sönderfall; 99m Tc 99 Tc + γ Technetium ( 99m Tc) sestamibi godkänd 2008 Produktion: Sönderfall av 99 Mo; t 1/2 ca 2.5 dygn

14 Fosfor inmärkning av DNA/RNA, fosforylering av protein P P: 23 kända isotoper Vanlig lab-isotop : - 32 P β sönderfall -t 1/2 ca 16.3 dagar - Säkerhetsrutiner: skyddsskärm (plexiglas) - Slask: långtidsförvaring innan sluthantering Fördel: Tillåter detektion av DNA/RNA/protein i sub nmol-området. Användning: Sekvensering av DNA/RNA (genanalys)

15 Svavel inmärkning av protein - proteinproduktion S P: 25 kända isotoper Vanlig lab-isotop : - 35 S β(-) sönderfall - t 1/2 ca 87 dagar (alla andra i ms sek skala) - Säkerhetsrutiner: skyddsskärm (plexiglas) - Slask: långtidsförvaring innan sluthantering Fördel: Tillåter detektion av protein i sub nmol-området. Kombination av 32 P och 35 S användes för att visa att virus infekterar celler med sitt DNA och ej proteinhöljet (Hershey & Chase 1952) Metod: Låt proteinproduktionen äga rum efter tillsats av 35 S-inmärkta aminosyror Användning: Proteinproduktion/tidsenhet, lokalisering

16 Kol för åldersbestämning 14 oväntad upptäckt i fjällen :39 Forskarfynd: världens äldsta träd finns i Dalarna Av Erik Klefbom 6 C Natur Tre granar i nordvästra Dalarna tillhör de äldsta träden i världen, rapporterar SVT Gävledala. Med hjälp av kol-14-metoden har ett laboratorium i USA funnit att trädens rötter är 8 000, respektive år gamla. Det betyder att de tillhör den allra första skog som växte upp efter istiden i samband med att isen drog sig tillbaka. Det visar att granen är ett av de första träden som kom hit till Skandinavien, säger Leif Kullman, professor i naturgeografi, till TT. De små granarna växer högt upp på Dalarnas näst högsta fjäll Härjehogna på gränsen till Norge. De är ungefär 2 meter höga och ser inte mycket ut för världen, men trädens rotsystem tillhör alltså de äldsta i världen. De äldsta levande stammarna man hittat i Sverige är lite drygt 600 år. KÄLLA:

17 Kol för åldersbestämning forts. EXEMPEL C analys av trä från arkeologisk utgrävning i Arizona 14 C bildas och söderfaller i troposfären JÄMVIKTSHALTER av 12 C och 14 C tillgängliga för upptag Konstant förhållande 14 C/ 12 C prov Bundet C: 14 C-halten avtar kontroll 14 C-halten i nu levande växt