Radiochemie

Die Radiochemie ist ein Teilgebiet der Chemie. Während es sich hierbei im weitesten Sinne um den Teil der Chemie handelt, der allgemein radioaktive Stoffe zum Gegenstand hat, wird unter Radiochemie oftmals lediglich der Teil der Kernchemie verstanden, der chemische und physikalisch-chemische Methoden zur Herstellung, Darstellung (Trennung) und Anwendung radioaktiver Nuklide benutzt, etwa zur Aufbereitung von Kernbrennstoff oder bei Tracerverfahren in Biologie und Medizin.

Beispiele für die Arbeitsweise der Radiochemie finden sich im Artikel Entdeckung der Kernspaltung.

Überschreitet die Aktivität etwa 100 GBq, so ist im Jargon auch von „heißer Chemie“ die Rede.

Anwendungen

Indikatormethode oder Tracermethode

Hierbei ersetzt man in einer chemischen Verbindung ein bestimmtes Atom durch ein Radionuklid. Damit ist es möglich, eine chemische Reaktion oder einen Transportvorgang zu verfolgen.

Beispiele:

• Über mit ¹³¹I markiertes Bleiiodid, dessen Aktivität bekannt ist, kann man in Wasser die Einstellung des Lösungsgleichgewichtes verfolgen und damit das Löslichkeitsprodukt ermitteln.
• Untersuchung von Mechanismen über mit ¹⁴C markierte Moleküle
• Untersuchung von Assimilationsvorgängen über ¹⁴CO₂

Radioaktive Altersbestimmung

Das radioaktive Zerfallsgesetz ermöglicht es, über die Einstellung eines bestimmten Mengenverhältnisses von Ausgangs- und Zerfallsprodukten die dafür nötige Zeit zu ermitteln. Eine bekannte Methode ist die Radiokohlenstoffdatierung. Des Weiteren lässt sich beispielsweise das Alter von geologischen Proben nach folgenden Methoden bestimmen:

• Rubidium-Strontium-Verfahren über ⁸⁷Rb und ⁸⁷Sr
• Uran-Blei-Verfahren über das Verhältnis von ²⁰⁶Pb aus ²³⁸U und ²⁰⁷Pb aus ²³⁵U
• Uran-Helium-Verfahren, wobei das aus ²³⁸U stammende Helium im Gestein ermittelt wird
• Kalium-Argon-Verfahren über das Verhältnis von ⁴⁰K und das aus dem Kalium entstandene ⁴⁰Ar

Analysenmethoden

Der Einsatz von Radionukliden in der analytischen Chemie bedingt eine größere Nachweisempfindlichkeit. Man unterscheidet hierbei nach:

• Analyse aufgrund natürlicher Radioaktivität z.B. zur Bestimmung von Kalium in Mineralsalzen
• Verdünnungsanalyse: Hierbei wird einer Substanz mit einer unbekannten Menge von Molekülen eine bekannte Menge von Indikatormolekülen (gleiche Molekülart mit bekannter Aktivität) zugegeben und vollständig vermischt. Danach wird eine bestimmte Stoffmenge entnommen und die Aktivität der Mischung bestimmt. Hieraus kann man dann die unbekannte Menge berechnen. Eine Anwendung ist z.B. der Radioimmunassay (RIA) zur Spurenbestimmung von Antigenen, Hormonen und Arzneimitteln im Blutserum.
• Aktivierungsanalyse: Sie beruht darauf, dass die Aktivität eines durch eine Kernreaktion entstandenen Radionuklids bestimmt und damit die in der Probe vorhandene Menge des Radionuklids berechnet wird. Häufig erfolgt dabei die Aktivierung durch Neutronen in einem Kernreaktor oder mit einer speziellen Neutronenquelle.

Diagnostik in der Medizin

Hierbei wird die Eigenschaft ausgenutzt, dass bestimmte Organe und Tumore Radionuklide unterschiedlich aufnehmen. Durch Bestimmung der emittierten Gamma-Quanten wird dann ein Farbszintigramm des Organs erstellt. Mit den entsprechenden Verfahren beschäftigt sich die Nuklearmedizin.

Literatur

• H.Götte, G.Kloss: Nuklearmedizin und Radiochemie, Angew. Chem. 85. Jahrg. 1973, Nr. 18, S. 793
• C. Keller: Grundlagen der Radiochemie, Salle & Sauerländer 3. Auflage 1993, ISBN 3-7935-5487-2
• C. Keller (Hersg.): Experimente zur Radiochemie, Diesterweg & Salle & Sauerländer 1. Auflage 1980, ISBN 3-425-05453-8
• Hermann Römpp, Jürgen Falbe: Römpp Lexikon Chemie. Thieme, Stuttgart 1995, ISBN 3-13-100489-4 (1 CD-ROM).

Weblinks

• Ausführliches Skriptum zur Vorlesung in Radiochemie an der TU Wien