Τι συμβαίνει με τα μόρια του νερού όταν ακτινοβολούνται είναι ιονίζοντας αν δεν πάρουν ραδιενεργό γιατί όχι;
Τι συμβαίνει στα μόρια νερού όταν ακτινοβολούνται;
Όταν τα μόρια νερού (H₂O) εκτίθενται σε ιονίζουσα ακτινοβολία (όπως ακτίνες Χ, ακτίνες γάμμα ή σωματίδια υψηλής ενέργειας), μπορούν να απορροφήσουν ενέργεια και να υποβληθούν σε διάφορες αλλαγές:
1. ιονισμός: Αυτό είναι το πιο σημαντικό γεγονός. Η ακτινοβολία μπορεί να χτυπήσει ένα ηλεκτρόνιο από ένα μόριο νερού, αφήνοντάς το θετικά φορτισμένο (h₂o⁺). Αυτή η διαδικασία δημιουργεί μια ελεύθερη ρίζα, ένα εξαιρετικά αντιδραστικό είδος με ένα μη ζευγαρωμένο ηλεκτρόνιο.
2. διέγερση: Αντί να εκτοξεύει ένα ηλεκτρόνιο, η ακτινοβολία μπορεί να ενεργοποιήσει το μόριο, μετακινώντας τα ηλεκτρόνια του σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας. Αυτή η διεγερμένη κατάσταση είναι προσωρινή και το μόριο θα επιστρέψει τελικά στην κατάσταση του εδάφους του, απελευθερώνοντας ενέργεια με τη μορφή θερμότητας ή φωτός.
3. Η συνδυασμένη επίδραση του ιονισμού και της διέγερσης οδηγεί στην κατανομή των μορίων νερού σε διάφορα αντιδραστικά είδη:
* ρίζα υδροξυλίου (• OH): Μια εξαιρετικά αντιδραστική ελεύθερη ρίζα που μπορεί να βλάψει το DNA, τις πρωτεΐνες και άλλα σημαντικά βιολογικά μόρια.
* ρίζα υδρογόνου (• Η): Μια άλλη αντιδραστική ελεύθερη ρίζα που μπορεί να συμβάλει στη βιολογική βλάβη.
* ενυδατωμένο ηλεκτρόνιο (e⁻aq): Ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο που περιβάλλεται από μόρια νερού, τα οποία μπορούν να συμμετέχουν σε χημικές αντιδράσεις.
* υπεροξείδιο του υδρογόνου (h₂o₂): Ένα σταθερό μόριο που μπορεί να συμβάλει στο οξειδωτικό στρες και τη βλάβη.
Γιατί το νερό δεν γίνεται ραδιενεργό;
Ενώ τα μόρια του νερού υφίστανται σημαντικές αλλαγές όταν ακτινοβολούνται, δεν γίνονται ραδιενεργά. Εδώ είναι γιατί:
* Δεν υπάρχει αλλαγή στον πυρήνα: Η ραδιενέργεια προκύπτει από τις αλλαγές μέσα στον πυρήνα ενός ατόμου. Η ενέργεια που απορροφάται από τα μόρια του νερού κατά τη διάρκεια της ακτινοβολίας δεν επηρεάζει την πυρηνική τους δομή.
* Δεν υπάρχει αλλαγή στον ατομικό αριθμό: Ο ατομικός αριθμός ενός στοιχείου καθορίζεται από τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα του. Ο ιονισμός και η διέγερση των μορίων νερού δεν μεταβάλλουν τον αριθμό των πρωτονίων στα άτομα οξυγόνου ή υδρογόνου.
Η σημασία της ραδιολύσεως νερού στη βιολογία:
Η ακτινοβολία του νερού είναι ένας κρίσιμος παράγοντας στις βιολογικές επιδράσεις της ακτινοβολίας. Οι παραγόμενες ελεύθερες ρίζες που παράγονται σε εξαιρετικά δραστικές ρίζες μπορούν να βλάψουν τα κύτταρα, οδηγώντας σε:
* βλάβη DNA: Αυτό μπορεί να προκαλέσει μεταλλάξεις, κυτταρικό θάνατο ή ανεξέλεγκτη κυτταρική ανάπτυξη (καρκίνος).
* ζημιά πρωτεΐνης: Αυτό μπορεί να διαταράξει τη λειτουργία πρωτεΐνης και τις κυτταρικές διεργασίες.
* υπεροξείδωση λιπιδίων: Αυτό βλάπτει τις κυτταρικές μεμβράνες, οδηγώντας σε κυτταρική δυσλειτουργία.
Συμπέρασμα:
Ενώ το νερό δεν γίνεται ραδιενεργό όταν ακτινοβολείται, υφίσταται σημαντικές αλλαγές που μπορούν να έχουν σημαντικές βιολογικές συνέπειες. Η παραγωγή αντιδραστικών ειδών όπως οι ρίζες υδροξυλίου είναι ένας βασικός μηχανισμός με τον οποίο η ακτινοβολία βλάπτει τους ζωντανούς οργανισμούς.
