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Essa água é tão incrível! Como pode água pesada com oxigênio-18 e trítio ser 30% mais pesada que água comum?
A água é indispensável em nossa vida diária. Entretanto, muitas pessoas não sabem que a estrutura química da água pode variar dependendo dos isótopos de hidrogênio e oxigênio que ela contém. Oxigênio-18 e trítio se combinam para formar um tipo especial de água pesada, que é cerca de 30% mais pesada que a água comum. Essa água pesada não só desempenha um papel importante em experimentos científicos, mas também fornece dados importantes para nossa pesquisa sobre mudanças ambientais.
O oxigênio-18 (18O) é um isótopo natural estável e um dos isótopos ambientais cruciais para muitos estudos científicos.
Características e aplicações do oxigênio-18
O oxigênio-18 é um isótopo relativamente raro que ocorre naturalmente na água. Sua abundância é de cerca de 0,2% e sua estabilidade o torna ideal para pesquisas científicas. Na indústria radiofarmacêutica, o oxigênio-18 é usado para produzir flúor-18, um radioisótopo comumente usado em tomografia por emissão de pósitrons (PET).
Durante o processo de produção, a água rica em oxigênio-18 (H2Ω) é bombardeada com prótons de alta energia para produzir flúor-18. Esse flúor-18 é então sintetizado em fluorodeoxiglicose (FDG) e injetado no paciente para obtenção de imagens. Em tais aplicações, a água pesada especial é particularmente importante porque sua densidade é muito maior que a da água comum, o que a torna insubstituível na pesquisa científica.
Importância na paleoclimatologia
O oxigênio-18 também desempenha um papel importante na paleoclimatologia. Cientistas podem rastrear mudanças climáticas antigas analisando a proporção de oxigênio-18 para oxigênio-16 em núcleos de gelo. Este processo é chamado de análise Δ18O. Supondo que o clima e o ambiente polares não mudem muito, os cientistas podem obter dados climáticos passados calculando as temperaturas nas quais o gelo se formou.
Um experimento conduzido por Harold Urey na década de 1950 mostrando como o paleoclima poderia ser analisado pela mistura de água normal e água contendo oxigênio-18.
Os cientistas também podem medir temperaturas antigas por meio das proporções de isótopos de oxigênio encontrados em fósseis. Fósseis de plantas e animais, à medida que cresciam, podem nos fornecer informações detalhadas sobre ambientes passados, o que é importante para entender mudanças nos ecossistemas.
Aplicações na fisiologia da planta
Na fisiologia vegetal, o oxigênio-18 também é usado para estudar a fotorrespiração das plantas. Ao marcar as plantas com oxigênio-18, os cientistas podem medir a absorção e a liberação de oxigênio durante a fotossíntese. Estudos mostram que, em tempos pré-industriais, a maior parte do oxigênio produzido pelas plantas durante a fotossíntese era reabsorvido pela fotorrespiração, o que tinha um impacto direto no crescimento e na produtividade das plantas.
Processo de produção de fluorina-18
A produção de flúor-18 geralmente requer o bombardeio de água contendo oxigênio-18 com prótons de alta energia. Esse processo requer equipamentos altamente sofisticados, como um cíclotron ou um acelerador linear. Esse processo de produção não só exige que o criador controle com precisão várias variáveis, mas também exige que a solução de saída seja purificada para remover impurezas e garantir a segurança e a eficácia do medicamento radioativo sintetizado final.
Por exemplo, um tratamento de 90 minutos pode utilizar 2 mL de água enriquecida com oxigênio-18 produzida pela passagem através de células de titânio.
Pensamentos finais
Agora você tem uma compreensão mais profunda dessa água pesada e mágica? A combinação de oxigênio-18 e trítio não apenas mudou nossa compreensão da água, mas também abriu novas portas para a pesquisa científica. Olhando para o futuro, tal exploração científica levantará mais perguntas novas. Talvez o que devêssemos pensar seja: Existem outros isótopos desconhecidos que podem trazer grandes avanços para nossa pesquisa científica no futuro?
