Номер 14, страница 382 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 8. Металлы. Параграф 52. Бериллий, магний и щелочноземельные металлы - номер 14, страница 382.

Условие.

14. Подготовьте сообщение на тему «Стронций-90 — изотоп, который лечит и убивает».

Решение.

Решение 2.

Стронций-90 ($^{90}\text{Sr}$) — это радиоактивный изотоп химического элемента стронция. Он является побочным продуктом деления ядер урана и плутония, образующимся в ядерных реакторах и при взрывах ядерного оружия. Период полураспада стронция-90 составляет около 28,8 лет, что делает его одним из наиболее опасных долгоживущих продуктов ядерного деления. Распад этого изотопа происходит путем бета-распада с образованием также радиоактивного иттрия-90 ($^{90}\text{Y}$), который, в свою очередь, распадается до стабильного изотопа циркония-90 ($^{90}\text{Zr}$).

Процесс распада можно описать уравнениями:

$^{90}_{38}\text{Sr} \rightarrow ^{90}_{39}\text{Y} + e^- + \bar{\nu}_e$ (период полураспада 28,8 лет)

$^{90}_{39}\text{Y} \rightarrow ^{90}_{40}\text{Zr} + e^- + \bar{\nu}_e$ (период полураспада 64,1 часа)

Именно испускаемое в ходе этих распадов бета-излучение (поток электронов $e^-$) обуславливает как губительное, так и лечебное действие стронция-90.

Стронций-90 — изотоп, который убивает

Основная опасность стронция-90 для живых организмов заключается в его химическом сходстве с кальцием ($\text{Ca}$). Из-за этого сходства организм «путает» стронций с кальцием и включает его в состав костной ткани, где кальций является основным структурным элементом. Этот процесс называется биоаккумуляцией.

Попадание стронция-90 в организм человека происходит преимущественно через пищевые цепи. После выбросов в окружающую среду, например, в результате аварий на АЭС или ядерных испытаний, он оседает на почве и растениях. Далее он попадает в организмы травоядных животных и концентрируется в их молоке и мясе. Употребляя загрязненные продукты (молоко, овощи, мясо), человек получает дозу этого радионуклида.

Накопившись в костях, стронций-90 и его дочерний продукт иттрий-90 становятся постоянным внутренним источником ионизирующего излучения. Наиболее уязвимым органом становится костный мозг, который отвечает за кроветворение. Длительное облучение костного мозга с высокой вероятностью вызывает тяжелейшие заболевания:

• Лейкемию (рак крови);
• Рак костей (остеосаркому);
• Другие патологии кроветворной и иммунной систем.

Из-за длительного периода полураспада и способности надолго задерживаться в организме, стронций-90 является одним из главных факторов долгосрочного радиационного поражения при загрязнении окружающей среды.

Ответ: Стронций-90 представляет смертельную опасность, так как, будучи химическим аналогом кальция, он накапливается в костной ткани и своим длительным бета-излучением поражает костный мозг, что приводит к развитию рака костей и лейкемии.

Стронций-90 — изотоп, который лечит

Несмотря на свою высокую опасность, радиоактивные свойства стронция-90 нашли применение в медицине. Если его излучение строго контролировать и направлять точно на пораженные клетки, оно становится эффективным лечебным средством.

Основные направления медицинского использования:

1. Поверхностная лучевая терапия (брахитерапия). Специальные аппликаторы, содержащие стронций-90, используются в офтальмологии. Бета-частицы, испускаемые изотопом, имеют малую проникающую способность в биологических тканях (несколько миллиметров). Это свойство позволяет использовать их для лечения поверхностных заболеваний глаз, например, птеригиума (патологическое нарастание конъюнктивы на роговицу) или некоторых форм рака конъюнктивы, не повреждая при этом более глубокие структуры глаза, такие как хрусталик и сетчатка.
2. Источник иттрия-90 для радиотерапии. Стронций-90 широко используется в радионуклидных генераторах (так называемых «иттриевых коровах») для получения его дочернего изотопа, иттрия-90. Иттрий-90 является чистым бета-излучателем с удобным для медицинских процедур коротким периодом полураспада (64 часа). Его применяют в высокотехнологичных методах лечения рака, таких как:
   • Радиоэмболизация: микросферы с иттрием-90 вводятся в кровеносные сосуды, питающие опухоль (например, в печени). Микросферы блокируют кровоток и локально облучают раковые клетки, минимизируя вред для здоровых тканей.
   • Радиоиммунотерапия: иттрий-90 присоединяют к моноклональным антителам, которые специфически связываются с раковыми клетками (например, при лечении лимфомы), доставляя смертельную дозу радиации непосредственно к цели.

Таким образом, в медицине стронций-90 ценится как удобный, долгоживущий и портативный источник бета-излучения для локальной терапии.

Ответ: В медицине стронций-90 используется как контролируемый источник бета-излучения для поверхностной лучевой терапии в офтальмологии, а также служит «родителем» для получения более короткоживущего изотопа иттрий-90, применяемого для таргетной (целевой) терапии онкологических заболеваний.