 原子是“物质的基石”，任何有质量和占据空间的东西都是由这些微小的单位组成的。 同位素是研究原子的重要概念。化学家、物理学家和地质学家利用它们来理解我们的世界。但在我们解释同位素是什么和为什么它们如此重要之前，我们需要后退一步，从整体上看原子。 原子世界 我们都知道，原子有三个主要成分，其中两个存在于原子核中，一个在核外绕核运动。原子核位于原子的中心，是一个致密的粒子团，其中一些粒子是带正电荷的质子。 有充分的证据表明极性相反的电荷会互相吸引，极性相同的电荷会互相排斥。所以这里有一个问题，两个或更多个带正电荷的质子如何能在同一个原子核中共存？它们不应该互相排开吗？ 中子的存在阻止了质子的分离。中子是与质子共用原子核的亚原子粒子。正如它的名字一样，中子既不带正电荷也不带负电荷，这是一个重要的属性。正是由于中子的中立性（这里不再往下细究各种力），它阻止质子互相驱赶出原子核。 元素 围绕原子核运行的超轻粒子是带负电荷的电子。电子促进了化学键合，它们的运动能产生一种叫做电的小东西。电子和原子核中的质子一样重要，它们帮助科学家区分不同的元素。 您可能已经注意到，在元素周期表的大多数版本中，每个正方形的右上角都印有一个小数字。这个数字称为原子序数。它告诉读者给定元素的原子核中有多少质子。例如，氧的原子序数为8。宇宙中的每个氧原子都有一个核，正好有八个质子， 不多也不少。 如果没有这种非常特殊的粒子排列，氧就不会是氧。每个元素的原子序数，包括氧的原子序数，都是独一无二的，这是一个决定性的特征。除了氧没有其他元素原子核有八个质子。通过计算质子数，你可以识别一个原子。比如氧原子总是有八个质子，氮原子总是有七个质子，就这么简单。 但是中子在原子核中的数量却是不一定的。氧原子中的核保证有八个质子，但是它也可能包含4到20个中子。同位素是具有不同数量的中子的相同化学元素的变体。 现在，每个同位素都是根据它的质量数来命名的，质量数是原子中中子和质子的总数。例如，一种已知的氧同位素被称为氧-18（O-18）。它有标准的8个质子加10个中子。一种相关的同位素，氧-17（O-17），在核中少了一个中子。 稳定性 科学家将O-17和O-18归类为稳定同位素。在一个稳定的同位素中，质子和中子施加的力把彼此联系在一起，使原子核永久保持完整。 另一方面，放射性同位素中的核，是不稳定的，会随着时间的推移而衰变。放射性同位素核中的质子和中子的数量不匹配，这使得它们不能长久稳定的存在。因此，放射性同位素会释放出某些亚原子粒子（并释放能量），直到它们将自己转化成稳定的同位素。 O-18稳定，但氧-19（O-19）不稳定，后者将不可避免地崩溃。O-19的半衰期为26.88秒。半衰期是50％的同位素样品衰变所需的时间。 与氧气不同，某些元素没有任何稳定的同位素。例如铀，在自然界中，这种重金属有三种同位素，它们都是放射性的，原子核处于恒定的衰变状态。 确定年龄 铀-238（U-238）是该元素中最常见的同位素，其半衰期约为45亿年！逐渐地，它将成为铅-206（Pb-206），这是稳定的。同样，铀-235（U-235）具有7.04亿年的半衰期，它会转变为铅-207（Pb-207），这是另一种稳定的同位素。 对于地质学家来说，这是非常有用的信息。让我们说有人找到一块岩石，其锆石晶体含有U-235和Pb-207的混合物。这两个原子的比例可以帮助科学家确定岩石的年龄。 |
|
|
