放射性同位素——核辐射的主角

同位素就是一种元素存在着质子数相同而中子数不同的几种原子。由于质子数相同,所以它们的核电荷和核外电子数都是相同的,并具有相同核外电子排布,由于最外层电子数相同,因此同位素的化学性质是相同的。但由于它们的中子数不同,使得各原子质量会有所不同,因此原子核的某些物理性质也有所不同,例如放射性。并不是所有同位素都具有放射性,有放射性的同位素称为放射性同位素,没有放射性的则称为稳定同位素。大多数的天然元素都是由几种同位素组成,目前已知的稳定同位素约300多种,而放射性同位素竟达1500种以上。


    一般来说,原子质量很大的金属,像钚、铀、镭等,都具有较强的放射性。在化学元素周期表中,锕系元素和镧系元素以及铀元素全部带有放射性。另外某些原子质量小的同位素也带有放射性,如碳14、钴60


    放射性同位素的原子核很不稳定,全不间断地、自发地放射出射线,直至变成另一种稳定同位素,这就是所谓衰变。放射性同位素在衰变的时候,可放射出α射线、β射线、γ射线等。其中α射线和β射线对人体危害不大,而γ射线对人体有较大的伤害,会诱发人体基因突变。


    放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间,叫半衰期。换言之,半衰期是指某个样品中一半的原子核发生衰变所需的时间。不同放射性同位素的半衰期差异很大。短的只有几天、几小时、几分钟,甚至不到1秒钟,长的却可达几千年、几万年,甚至是几亿年、几十亿年。例如,日本“3·11”地震及海啸引发的核辐射中的碘131的半衰期约为8天,铯13730年,钚23924000年,铀238则为44.7亿年。半衰期越短,其原子越不稳定。


    经过接连的几个半衰期后,放射性同位素的活度会因衰变而减至初始活度的1/21/41/8,等等。这意味着我们可以预测将来任何时候的剩余活度。随着放射性同位素数量的减少,所发出的辐射也相应地减少。


    放射性同位素释放的放射线能破坏活的细胞,对人体造成巨大的伤害,但在医疗上,可以用来杀菌消灭微生物,并且可以用来杀灭癌细胞等。放射线也具有很强的贯穿能力,它可以用来观察固体内部的目标,就像x射线那样用于病灶的检查。在工业上,放射性也有很多应用,例如用β射线来测量纸的厚度,用γ射线照片来检查机器的内部结构,等等。


    当然,如果应用不当,核辐射也会造成难以估计的损失。


                             (选自《中学科技》2011年第5期,有删改)


                           (语文报·中考版)第489-496期

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