रेडियोधर्मिता की घटना, जिसकी खोज हेनरी बेकेरेल ने 1896 में की थी, में भारी तत्वों का हल्के तत्वों में विघटन शामिल है, जिसके साथ विकिरणों का उत्सर्जन होता है। ये विकिरण अल्फा, बीटा और गामा किरणों का रूप लेते हैं। दूसरी ओर, रेडियोआइसोटोप एक रासायनिक तत्व की विशिष्ट प्रजातियाँ हैं जिनके अस्थिर नाभिक के कारण अलग-अलग द्रव्यमान होते हैं।
किसी दिए गए तत्व के समस्थानिकों के परमाणु नाभिक में प्रोटॉन की संख्या समान होती है, लेकिन उनमें न्यूट्रॉन की संख्या अलग-अलग होती है। रेडियोआइसोटोप, जिन्हें वैकल्पिक रूप से रेडियोधर्मी समस्थानिक के रूप में जाना जाता है, किसी तत्व के ऐसे समस्थानिक होते हैं जिनमें न्यूट्रॉन और प्रोटॉन का अस्थिर विन्यास होता है, या उनके नाभिक के भीतर ऊर्जा की अधिकता होती है।
रेडियोधर्मिता और रेडियोआइसोटोप यूपीएससी आईएएस परीक्षा के लिए महत्वपूर्ण विषय है। यह सामान्य अध्ययन पेपर-3 पाठ्यक्रम का हिस्सा है।
रेडियोधर्मिता और रेडियोआइसोटोप पर इस लेख में, हम रेडियोधर्मिता और रेडियोआइसोटोप की अवधारणाओं पर गहराई से चर्चा करेंगे, जो यूपीएससी प्रतियोगी परीक्षाओं के विज्ञान और प्रौद्योगिकी खंड के लिए आवश्यक विषय हैं।
रेडियोधर्मिता कुछ प्रकार के पदार्थों द्वारा प्रदर्शित एक गुण है, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा और उपपरमाण्विक कणों का स्वतःस्फूर्त उत्सर्जन होता है। अनिवार्य रूप से, यह व्यक्तिगत परमाणु नाभिक की एक विशेषता है। एक अस्थिर नाभिक कुछ विशिष्ट तरीकों से, जैसे कि कुछ कणों या विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा के रूपों का उत्सर्जन करके, स्वतःस्फूर्त रूप से अधिक स्थिर विन्यास में विघटित हो जाता है। यह प्रक्रिया, जिसे रेडियोधर्मी क्षय के रूप में जाना जाता है, कई प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले तत्वों के साथ-साथ इन तत्वों के कृत्रिम रूप से उत्पादित समस्थानिकों का एक गुण है। एक रेडियोधर्मी तत्व के क्षय की दर को उसके अर्ध-जीवन के संदर्भ में व्यक्त किया जाता है, जो कि समस्थानिक की आधी मात्रा के क्षय होने में लगने वाला समय है।
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रेडियोआइसोटोप किसी तत्व के रेडियोधर्मी समस्थानिक होते हैं। वे न्यूट्रॉन और प्रोटॉन के अस्थिर संयोजन वाले परमाणु होते हैं या उनके नाभिक में अतिरिक्त ऊर्जा होती है। इस अतिरिक्त ऊर्जा का उपयोग तीन तरीकों में से एक में किया जा सकता है: इसे नाभिक से गामा विकिरण के रूप में उत्सर्जित किया जा सकता है, इसे रूपांतरण इलेक्ट्रॉन के रूप में छोड़ने के लिए इसके किसी एक इलेक्ट्रॉन में स्थानांतरित किया जा सकता है, या नाभिक से एक नया कण (अल्फा कण या बीटा कण) बनाने और उत्सर्जित करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। इन प्रक्रियाओं के दौरान, रेडियोन्यूक्लाइड रेडियोधर्मी क्षय से गुजरता है। इन प्रक्रियाओं से उत्सर्जन को आयनकारी विकिरण माना जाता है क्योंकि उनमें दूसरे परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन को मुक्त करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है।
रेडियोआइसोटोप के नाभिक की अस्थिरता प्राकृतिक प्रक्रियाओं या परमाणु में कृत्रिम संशोधनों के परिणामस्वरूप हो सकती है। रेडियोआइसोटोप के उत्पादन के लिए विभिन्न मामलों में परमाणु रिएक्टर या साइक्लोट्रॉन का उपयोग किया जाता है। परमाणु रिएक्टर मोलिब्डेनम-99 जैसे न्यूट्रॉन-समृद्ध रेडियोआइसोटोप उत्पन्न करने के लिए अधिक प्रभावी होते हैं, जबकि साइक्लोट्रॉन फ्लोरीन-18 जैसे प्रोटॉन-समृद्ध रेडियोआइसोटोप के उत्पादन के लिए बेहतर अनुकूल होते हैं।
रेडियोधर्मी समस्थानिकों के कई उपयोगी अनुप्रयोग हैं, खासकर चिकित्सा के क्षेत्र में। उदाहरण के लिए, कोबाल्ट-60 का व्यापक रूप से कैंसर कोशिकाओं की वृद्धि को रोकने के लिए विकिरण स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है। अन्य रेडियोधर्मी समस्थानिकों का उपयोग निदान उद्देश्यों के लिए और चयापचय प्रक्रियाओं पर शोध में ट्रेसर के रूप में किया जाता है। जब एक रेडियोधर्मी समस्थानिक को स्थिर तत्व की बड़ी मात्रा में थोड़ी मात्रा में मिलाया जाता है, तो यह रासायनिक रूप से बिल्कुल सामान्य समस्थानिक जैसा ही व्यवहार करता है। हालाँकि, इसे गीजर काउंटर या अन्य पहचान उपकरण से पता लगाया जा सकता है।
प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले रेडियोआइसोटोप का एक प्रमुख उदाहरण यूरेनियम है। 0.7 प्रतिशत को छोड़कर लगभग सभी प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले यूरेनियम में यूरेनियम-238 होता है। शेष भाग यूरेनियम-235 है, जो अपने नाभिक में तीन कम न्यूट्रॉन होने के कारण कम स्थिर या अधिक रेडियोधर्मी है।
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परमाणु अपने अस्थिर नाभिक से विकिरण के रूप में अतिरिक्त कणों और ऊर्जा को मुक्त करके स्थिरता प्राप्त करते हैं। इस घटना को रेडियोधर्मी क्षय कहा जाता है। रेडियोधर्मी क्षय प्रक्रिया प्रत्येक रेडियोआइसोटोप के लिए विशिष्ट होती है और इसे अर्ध-आयु के रूप में ज्ञात एक विशिष्ट समय अंतराल द्वारा मापा जाता है। अर्ध-आयु अस्थिर परमाणुओं के आधे हिस्से को रेडियोधर्मी क्षय से गुजरने के लिए आवश्यक अवधि को दर्शाता है।
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