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同位素電池

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中 文 名  : 同位素 外 文 名  : Isotope 提 出 者  : F.索迪 提出時間 : 1910年 應用學科 : 物理、化學 適用領域範圍 : 和平利用核能 適用領域範圍 : 物理學、醫學

同位素，是同一元素的不同原子，其原子具有相同數目的質子，但中子數目卻不同(例如氕、氘和氚，它們原子核中都有1個質子，但是它們的原子核中分別有0個中子、1個中子及2個中子，所以它們互為同位素)。 例如氫有三種同位素， H氕、D氘(又叫重氫)、 T氚(又叫超重氫)，原子核內都是1個質子。

簡介

同位素具有相同原子序數的同一化學元素的兩種或多種原子之一，在元素周期表上占有同一位置，化學性質幾乎相同（氕、氘和氚的性質有些微差異），但原子質量或質量數不同，從而其質譜性質、放射性轉變和物理性質（例如在氣態下的擴散本領）有所差異。

原子

原子(atom)指化學反應不可再分的基本微粒，原子在化學反應中不可分割。但在物理狀態中可以分割。原子由原子核和繞核運動的電子組成。原子構成一般物質的最小單位，稱為元素。已知的元素有118種。

原子核

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原子核(atomic nucleus)位於原子的核心部分，由質子和中子兩種微粒構成。原子核外分布着電子，電子躍遷產生光譜，電子決定了一個元素的化學性質，並且對原子的磁性有着很大的影響。所有質子數相同的原子組成元素，每種元素大多有一種不穩定的同位素。

分類

自然界中許多元素都有同位素。同位素有的是天然存在的，有的是人工製造的，有的有放射性，有的沒有放射性。

在自然界中天然存在的同位素稱為天然同位素，人工合成的同位素稱為人造同位素。如果該同位素是有放射性的話，會被稱為放射性同位素。每一種元素都有放射性同位素。有些放射性同位素是自然界中存在的，有些則是用核粒子，如質子、a粒子或中子轟擊穩定的核而人為產生的。

研究

1910年英國化學家F.索迪提出了一個假說，化學元素存在着相對原子質量和放射性不同而其他物理化學性質相同的變種，這些變種應處於周期表的同一位置上，稱做同位素。不久，就從不同放射性元素（鈾和釷等）得到一種鉛的相對原子質量是206.08，另一種則是208。1897年英國物理學家J.J.湯姆遜(約瑟夫.約翰.湯姆遜)發現了電子，1912年他改進了測電子的儀器，利用磁場作用，製成了一種磁分離器（質譜儀的前身）。當他用氖氣進行測定時，無論氖怎樣提純，在屏上得到的卻是兩條拋物線，一條代表質量為20的氖，另一條則代表質量為22的氖。這就是第一次發現的穩定同位素，即無放射性的同位素。當F.W.阿斯頓製成第一台質譜儀後，進一步證明，氖確實具有原子質量不同的兩種同位素，並從其他70多種元素中發現了200多種同位素。

到目前為止，已發現的元素有109種，只有20種元素未發現穩定的同位素，但所有的元素都有放射性同位素。大多數的天然元素都是由幾種同位素組成的混合物，穩定同位素約有300多種，而放射性同位素竟達約2800種以上。

1932年提出原子核的中子——質子理論以後，才進一步弄清，同位素就是一種元素存在着質子數相同而中子數不同的幾種原子。由於質子數相同，所以它們的核電荷和核外電子數都是相同的（質子數=核電荷數=核外電子數），並具有相同電子層結構。因此，同位素的化學性質是相同的，但由於它們的中子數不同，這就造成了各原子質量會有所不同，涉及原子核的某些物理性質（如放射性等），也有所不同。一般來說，質子數為偶數的元素，可有較多的穩定同位素，而且通常不少於3個，而質子數為奇數的元素，一般只有一個穩定核素，其穩定同位素從不會多於兩個，這是由核子的結合能所決定的。

發現意義

同位素的發現，使人們對原子結構的認識更深一步。這不僅使元素概念有了新的含義，而且使相對原子質量的基準也發生了重大的變革，再一次證明了決定元素化學性質的是質子數（核電荷數），而不是原子質量數。

開發應用

綜述

許多同位素有重要的用途，例如C-12是作為確定原子量標準的原子； 兩種H原子是製造氫彈的材料； U-235是製造原子彈的材料和核反應堆的原料。同位素示蹤法廣泛應用於科學研究（如國防）、工農業生產和醫療技術方面。

和平利用核能

和平利用核能的重要方面，也是核工業為國民經濟和人民生活服務的一個重要內容。

1982年，核工業部成立了中國同位素公司，負責組織同位素生產、供應和進出口貿易。中國核學會成立了核農學、核醫學、核能動力、輻射工藝、同位素等19個分會。並多次召開各有關專業會議，推廣核能、同位素和其他核技術的應用。

我國同位素能生產的品種越來越多，包括放射性藥物、各种放射源、氫-3、碳-14等標記化合物、放化製劑和放射免疫分析用的各種試劑盒和穩定同位素及其標記化合物等。同位素的生產單位中中國原子能科學研究院同位素的生產量，就占全國的總量的80%以上。我國同位素在國內的用戶，由過去主要依靠進口，逐步轉為大部分由國內生產自給。

隨着同位素生產的發展，進一步促進了同位素和其他核技術在許多部門的應用，並取得了明顯的經濟效益和社會效益。

農業方面

農業方面，採用輻射方法或輻射和其他方法相結合，培育出農作物優良品種，使糧食、棉花、大豆等農作物都獲得了較大的增產。利用同位素示蹤技術研究農藥和化肥的合理使用及土壤的改良等，為農業增產提供了新的措施。其他如輻射保藏食品等研究工作，也取得了較大的進展。

醫學方面

醫學方面，全國有上千家醫療單位，在臨床上已建立了百多項同位素治療方法，包括體外照射治療和體內藥物照射治療。同位素在免疫學、分子生物學、遺傳工程研究和發展基礎核醫學中，也發揮了重要作用。

視頻

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