আইসোটোপের ধর্ম ও ব্যবহার

একই মৌলের বিভিন্ন আইসোটোপের প্রোটন ও ইলেকট্রন সংখ্যা সমান বলে আইসোটোপগুলোর মধ্যে রাসায়নিক ধর্মে তেমন পার্থক্য নেই। তবে যেহেতু তাদের ভর আলাদা তাই তাদের সহজেই শনাক্ত করা যায়।

সাধারণত আইসোটোপ অস্থায়ী। অস্থায়ী আইসোটোপ বিভিন্ন তেজস্ক্রিয় রশ্মি ও কণা বিকিরণ করে। তাই এদেরকে তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ বলা হয়। বিভিন্ন ক্ষেত্রে তেজস্ক্রিয় আইসোটোপের এ ধর্ম কাজে লাগানো হয়। নিচে বিভিন্ন ক্ষেত্রে আইসোটোপের ব্যবহার উল্লেখ করা হলো।

চিকিৎসা ক্ষেত্রে#

বিভিন্ন রোগ নির্ণয়ে ও নিরাময়ে আইসোটোপ ব্যবহার করা হয়। কোনো ক্ষুদ্র রক্তনালি ক্ষতিগ্রস্ত হলে রক্তের মাধ্যমে নির্দিষ্ট কতগুলো মৌলের তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ পাঠিয়ে তা শনাক্ত করা যায়। একইভাবে ক্যান্সারে আক্রান্ত রোগীর কোন কোষ ক্যান্সার আক্রান্ত, তা আইসোটোপ দিয়ে নির্ণয় করা যায়। আবার ক্যান্সার আক্রান্ত কোষ ধ্বংস করা যায় আইসোটোপের তেজস্ক্রিয় বিকিরণ ব্যবহার করে। এছাড়াও তেজস্ক্রিয় রশ্মি ব্যবহার করে ডাক্তারি যন্ত্রপাতি জীবাণুমুক্ত করা হয়।

রোগ নির্ণয়ে কেন আইসোটোপ এত কাজের? কারণ তেজস্ক্রিয় আইসোটোপের রাসায়নিক ধর্ম সাধারণ আইসোটোপের মতোই। শরীর একে চিনতে পারে না, সাধারণ পরমাণুর মতোই যেখানে যাওয়ার সেখানে নিয়ে যায়। কিন্তু এটি রশ্মি ছড়ায় বলে যন্ত্র দিয়ে বাইরে থেকে এর পথ অনুসরণ করা যায়।

কৃষিক্ষেত্রে#

কৃষিক্ষেত্রে পতঙ্গ নিয়ন্ত্রণে আইসোটোপের তেজস্ক্রিয় রশ্মি ব্যবহার করা হয়। এছাড়া কখন কোন সার কী পরিমাণ ব্যবহার করতে হবে তা জানতে তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ ব্যবহার করা হয়।

এভাবে বিজ্ঞানীরা দেখতে পান কোন সার গাছ কত দ্রুত আর কতটা শোষণ করে, কোন সময়ে সার দিলে সবচেয়ে বেশি কাজে লাগে। ফলে কম সারে বেশি ফসল পাওয়া যায়, আর বাড়তি সার মাটি ও পানিকে দূষিত করে না।

খাদ্যদ্রব্য সংরক্ষণে#

ব্যাকটেরিয়াসহ অনেক জীবাণু তেজস্ক্রিয় রশ্মিতে মারা যায়। তাই তেজস্ক্রিয় রশ্মি ব্যবহার করে খাদ্যদ্রব্য বা ফলমূলকে জীবাণুমুক্ত করে সংরক্ষণ করা হয়।

ভূ-তাত্ত্বিক বৈজ্ঞানিক গবেষণা কাজে#

তোমরা অনেক সময় খবরে শুনে থাক যে, কোনো দেশে কয়েক কোটি বছরের পুরনো ফসিল পাওয়া গেছে। কীভাবে বিজ্ঞানীরা জানেন যে, ফসিলটি কত বছরের পুরনো? এটি জানা যায় আইসোটোপের ক্ষয় থেকে। কোনো ফসিলে স্থায়ী ও অস্থায়ী আইসোটোপের অনুপাত থেকে বোঝা যায় ফসিলটি কত বছরের পুরনো।

একটি তেজস্ক্রিয় পরমাণু ঠিক কখন ভাঙবে, আগে থেকে বলা যায় না। কিন্তু অনেকগুলো একসাথে থাকলে একটি নির্দিষ্ট সময় পরপর ঠিক অর্ধেক ভেঙে যায়।

জীবিত অবস্থায় প্রতিটি উদ্ভিদ ও প্রাণী খাদ্য ও শ্বাসের মাধ্যমে কার্বন গ্রহণ করে, তাই তার দেহে স্থায়ী কার্বন-১২ আর অস্থায়ী কার্বন-১৪ এর অনুপাত বাতাসের মতোই থাকে। মৃত্যুর পর নতুন কার্বন আসা বন্ধ হয়ে যায়, কিন্তু দেহের কার্বন-১৪ ভাঙতেই থাকে। তাই কোনো হাড় বা কাঠে কার্বন-১৪ যত কম, সেটি তত পুরনো। নিচের সিমুলেশনে ৪০০টি কার্বন-১৪ পরমাণুকে ভাঙতে দেখো।

প্রতিটি বেগুনি বিন্দু একটি কার্বন-১৪ নিউক্লিয়াস। কোনটি কখন ভেঙে নাইট্রোজেন-১৪ হবে আগে থেকে বলা যায় না, তবু প্রতি ৫,৭৩০ বছরে প্রায় অর্ধেক বদলে যায়। চালাও চেপে দেখো।

কার্বন-১৪ নাইট্রোজেন-১৪

বাকি কার্বন-১৪ (%)

সময় (হাজার বছর), প্রতিটি দাগ এক অর্ধায়ু

চালাও আবার শুরু তিন গুণ দ্রুত

সময় ০ বছর বাকি কার্বন-১৪ ৪০০টি (১০০%) কার্বন-১৪ গুনে ফসিলের বয়স ≈ ০ বছর

উদাহরণ ১ কাঠের টুকরার বয়স

একটি প্রাচীন কাঠের টুকরায় কার্বন-১৪ এর পরিমাণ জীবিত গাছের তুলনায় এক-চতুর্থাংশ ($\frac{1}{4}$)। কাঠটি আনুমানিক কত বছর আগের?

সমাধান

১

তেজস্ক্রিয় রশ্মি দেওয়া ফল অনেক দিন ভালো থাকে কেন?

সমাধান

২

আইসোটোপগুলোর রাসায়নিক ধর্ম প্রায় একই হওয়া সত্ত্বেও তাদের শনাক্ত করা যায় কীভাবে?

সমাধান