什么是放射性元素以及主要放射性元素一覽

　　隨著科技的發(fā)展,人們對(duì)放射性元素的認(rèn)識(shí)日益加深,普通百姓越來越關(guān)注放射性元素對(duì)生活的影響。什么是放射性元素呢》下面是學(xué)習(xí)啦小編整理的，歡迎閱讀。

　　什么是放射性元素

　　放射性元素(確切地說應(yīng)為放射性核素)是能夠自發(fā)地從不穩(wěn)定的原子核內(nèi)部放出粒子或射線(如α射線、β射線、γ射線等)，同時(shí)釋放出能量，最終衰變形成穩(wěn)定的元素而停止放射的元素。這種性質(zhì)稱為放射性，這一過程叫做放射性衰變。含有放射性元素(如U、Th、Ra等)的礦物叫做放射性礦物。

　　放射性元素衰變過程

　　不論是東方還是西方，都有一大批人在追求“點(diǎn)石成金”之術(shù)，他們妄想把一些普通的礦石變成黃金。當(dāng)然，這些煉金術(shù)之士的希望都破滅了，因?yàn)樗麄儾恢酪环N物質(zhì)變成另一種物質(zhì)的根本在于原子核的變化。不過，類似于“點(diǎn)石成金”的事情一直就在自然界中進(jìn)行著，這就是伴隨著天然放射現(xiàn)象發(fā)生的“衰變”。

　　原子核的衰變

　　原子核放出α粒子或β粒子，由于核電荷數(shù)變了，它在周期表中[1] 的位置就變了，變成另一種原子核。我們把這種變化稱之為原子核的衰變。鈾-238放出一個(gè)α粒子后，核的質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2，稱為新核。這個(gè)新核就是釷-234核。這種衰變叫做α衰變。這個(gè)過程可以用下面的衰變方程表示：23892U→23490Th+42He。在這個(gè)衰變過程中，衰變前的質(zhì)量數(shù)等于衰變后的質(zhì)量數(shù)之和;衰變前的電荷數(shù)等于衰變后的電荷數(shù)之和。

　　大量觀察表明，原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒。在α粒子中，新核的質(zhì)量數(shù)于原來的新核的質(zhì)量數(shù)有什么關(guān)系?相對(duì)于原來的核在周期表中的位置，23892U在α衰變時(shí)產(chǎn)生的23490Th也具有放射性，它能放出一個(gè)β粒子而變?yōu)?3491Pa(鏷)。由于電子的質(zhì)量比核子的質(zhì)量小得多，因此，我們可以認(rèn)為電子的質(zhì)量為零、電荷數(shù)為-1、可以把電子表示為0-1e。這樣，原子核放出一個(gè)電子后，因?yàn)槠渌プ兦昂箅姾蓴?shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒，新核的質(zhì)量數(shù)不會(huì)改變但其電荷數(shù)應(yīng)增加1。其衰變方程為：23490Th→23491Pa+0-1e。放出β粒子的衰變叫做β衰變。β衰變的實(shí)質(zhì)在于核內(nèi)的中子數(shù)(10n)轉(zhuǎn)化為了一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子。其轉(zhuǎn)化方程為10n→11H+0-1e，這種轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的電子發(fā)射到核外，就是β粒子;與此同時(shí)，新核少了一個(gè)中子，卻增加了一個(gè)質(zhì)子。所以，新核質(zhì)量數(shù)不變，而電荷數(shù)增加1。2個(gè)中子和2個(gè)質(zhì)子能十分緊密地結(jié)合在一起，因此在一定的條件下他們會(huì)作為一個(gè)整體從較大的原子核中被拋射出來，于是，放射性元素就發(fā)生了α衰變。

　　原子核的能量也跟原子的能量一樣，其變化是不連續(xù)的，也只能取一系列不連續(xù)的數(shù)值，因此也存在著能級(jí)，同樣是能級(jí)越低越穩(wěn)定。放射性的原子核在發(fā)生α衰變、β衰變時(shí)，往往蘊(yùn)藏在核內(nèi)的能量會(huì)釋放出來，使產(chǎn)生的新核處于高能級(jí)，這時(shí)它要向低能級(jí)躍遷，能量以γ光子的形式輻射出來。因此，γ射線經(jīng)常是伴隨α射線和β射線產(chǎn)生的。當(dāng)放射性物質(zhì)連續(xù)發(fā)生衰變時(shí)，原子核中有的發(fā)生α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時(shí)就會(huì)伴隨著γ輻射。這時(shí)，放射性物質(zhì)發(fā)出的射線中就會(huì)同時(shí)具有α、β和γ三種射線。

　　半衰期

　　放射性同位素衰變的快慢有一定的規(guī)律。例如，氡-222經(jīng)過α衰變?yōu)獒?218，如果隔一段時(shí)間測(cè)量一次氡的數(shù)量級(jí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)，每過3.8天就有一半的氡發(fā)生衰變。也就是說，經(jīng)過第一個(gè)3.8天，剩下一半的氡，經(jīng)過第二個(gè)3.8天，剩有1/4的氡;再經(jīng)過3.8天，剩有1/8的氡(圖19.2-3)......因此，我們可以用半衰期來表示放射性元素衰變的快慢。放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，叫做這種元素的半衰期。不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差別非常大。例如，氡-222衰變?yōu)獒?218的時(shí)間為3.8天，鐳-226衰變?yōu)殡?222的時(shí)間為1620年，鈾-238衰變?yōu)殁Q-234的半衰期竟長達(dá)45億年。衰變是微觀世界里原子核的行為，而微觀世界規(guī)律的特征之一在于“單個(gè)的微觀世界是不可預(yù)測(cè)的”，即對(duì)于一個(gè)特定的氡原子，我們只知道它發(fā)生衰變的概率，而不知道它將何時(shí)發(fā)生衰變。一個(gè)特定的氡核可能在下1s就衰變，也可能在10min內(nèi)發(fā)生衰變，也可能在200萬年之后再衰變。然而，量子理論可以對(duì)大量原子核的行為做出統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)。例如，對(duì)于大量氡核，可以準(zhǔn)確地預(yù)言在1s后，10min后，或200萬年后，各會(huì)剩下百分之幾沒有衰變。放射性元素的半衰期，描述的就是這樣的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)核外部條件都沒有關(guān)系。一種放射性元素，不管它是以單質(zhì)的形式存在，還是與其他元素形成化合物，或者對(duì)它施加壓力、提高溫度，都不能改變它的半衰期。這是因?yàn)閴毫?、溫度與其他元素的化合等，都不會(huì)影響原子核的結(jié)構(gòu)。

　　主要放射性元素一覽

　　1.Cs (銫，cesium)

　　A soft, silvery-white ductile metal, liquid at room temperature, the most electropositive and alkaline of the elements, used in photoelectric cells and to catalyze hydrogenation of some organic compounds. Atomic number 55; atomic weight 132.905; melting point 28.5=C; boiling point 690=C; specific gravity 1.87; valence 1. 銫一種質(zhì)地柔軟的銀白色韌性金屬，室溫時(shí)為液體，為最具正電性與堿性的元素，用作光電池和某些有機(jī)化合物氫化作用的催化劑。原子序數(shù)55;原子量132.905;熔點(diǎn)28.5=C;沸點(diǎn)=C;比重1.87;化合價(jià)1

　　2. Sr (鍶，strontium)

　　A soft, silvery, easily oxidized metallic element that ignites spontaneously in air when finely divided. Strontium is used in pyrotechnic compounds and various alloys. Atomic number 38; atomic weight 87.62; melting point 769=C; boiling point 1,384=C; specific gravity 2.54; valence 2.

　　鍶一種銀色易氧化的軟金屬，被分割時(shí)能在空氣中自燃。鍶被用于煙火材料的復(fù)合物和各種合金。原子序數(shù)為38;原子量為87.62;熔點(diǎn)為769=C;沸點(diǎn)為1,384=C;比重為2.54;化合價(jià)為2

　　3. Ru(釕，ruthenium)

　　A hard white acid-resistant metallic element that is found in platinum ores and is used to harden platinum and palladium for jewelry and in alloys for nonmagnetic wear-resistant instrument pivots and electrical contacts. Atomic number 44; atomic weight 101.07; melting point 2,310=C; boiling point 3,900=C; specific gravity 12.41; valence 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.

　　釕一種堅(jiān)硬的白色抗酸金屬元素，在鉑礦中可找到它，用于加固鉑和鈀以制成寶石和化合成非磁性的抗磨損的工具樞紐和電接觸器。原子序數(shù)44;原子量101.07;熔點(diǎn)2,310=C;沸點(diǎn)3,900=C;比重12.41;原子價(jià)0,1,2,3,4,5,6,7,8

　　4. I (碘， iodine)

　　A lustrous, grayish-black, corrosive, poisonous halogen element having radioactive isotopes, especially I 131, used as a medical tracer and in thyroid disease diagnosis and therapy. Iodine compounds are used as germicides, antiseptics, and dyes. Atomic number 53; atomic weight 126.9044; melting point 113.5=C; boiling point 184.35=C; specific gravity (solid, at 20=C) 4.93; valence 1, 3, 5, 7.

　　碘一種有光澤的，灰黑色，具有腐蝕性的，有毒的鹵元素，有放射性同位素，特別是碘131，被用作醫(yī)療上的顯跡物和診斷、醫(yī)治甲狀腺疾病。碘化合物被用作殺菌劑、抗感染劑和染料。原子序數(shù)53;原子重量126.9044;熔點(diǎn)113.5=C;沸點(diǎn)184.35=C;比重(固體，在20=C時(shí))4.93;化合價(jià)1，3，5，7 See: element

　　A liquid containing iodine dissolved in ethyl alcohol, used as an antiseptic for wounds.

　　碘酊;碘酒溶于酒精的碘的一種液體，用作防止傷口感染的藥劑

　　5. Co(鈷，cobalt)

　　A hard, brittle metallic element, found associated with nickel, silver, lead, copper,and iron ores and resembling nickel and iron in appearance. It is used chiefly for magnetic alloys, high-temperature alloys, and in the form of its salts for blue glass and ceramic pigments. Atomic number 27; atomic weight 58.9332; melting point 1,495=C; boiling point 2,900=C; specific gravity 8.9; valence 2, 3.

　　鈷一種硬而脆的金屬元素，與鎳、銀、鉛、銅和鐵礦石一起存在，外表像鎳和鐵。它主要用于磁合金、高溫合金、以鹽的形式用于藍(lán)色玻璃和陶瓷顏料。原子序數(shù)27;原子量58.9332;熔點(diǎn)1,495=C;沸點(diǎn)2,900=C;比重8.9;原子價(jià)2，3

　　6. Ba(鋇，barium)

　　A soft, silvery-white alkaline-earth metal, used to deoxidize copper and in various alloys. Atomic number 56; atomic weight 137.34; melting point 725=C; boiling point 1,140=C; specific gravity 3.50; valence 2.

　　鋇一種柔軟，銀白色的堿土金屬，用來還原銅并用于各種合金。原子序數(shù)56;原子量137.34;熔點(diǎn)725=C;沸點(diǎn)1,140=C;比重3.50;化合價(jià)2

　　7. Ce(鈰，cerium)

　　A lustrous, iron-gray, malleable metallic rare-earth element that occurs chiefly in the minerals monazite and bastnaesite, exists in four allotropic states, is a constituent of lighter flint alloys, and is used in various metallurgical and nuclear applications. Atomic number 58; atomic weight 140.12; melting point 795=C; boiling point 3,468=C; specific gravity 6.67 to 8.23; valence 3, 4.

　　鈰一種有光澤、鐵灰色、可延展的金屬稀土元素，主要存在于獨(dú)居石和氟碳鈰礦中，以四種同素異形體存在，是輕燧石合金的成分，在冶金和核能工業(yè)上有多種應(yīng)用。原子序數(shù)58;原子量140.12;熔點(diǎn)795=C;沸點(diǎn)3,468=C;比重6.67至8.23;比重6.67-8.23;化合價(jià)3,4

　　See: element

　　8. U(鈾，uranium)

　　A heavy silvery-white metallic element, radioactive and toxic, easily oxidized, and having 14 known isotopes of which U 238 is the most abundant in nature. The element occurs in several minerals, including uraninite and carnotite, from which it is extracted and processed for use in research, nuclear fuels, and nuclear weapons. Atomic number 92; atomic weight 238.03; melting point 1,132=C; boiling point 3,818=C; specific gravity 18.95; valence 2, 3, 4, 5, 6.

　　鈾銀白色的重金屬元素，有放射性并且有毒，容易被氧化。已知有14個(gè)同位素，其中U238是自然界含量最多的。這種元素存在如瀝青鈾礦和釩鉀鈾礦等幾種礦中，并從中提煉和加工，主要用于研究，核燃料和核武器。原子序數(shù)為92;原子量為238.03;熔點(diǎn)為1,132=C;沸點(diǎn)3,818=C;比重18.95;化合價(jià)2，3，4，5，6

　　9. Pu(钚，plutonium)

　　A naturally radioactive, silvery, metallic transuranic element, occurring in uranium ores and produced artificially by neutron bombardment of uranium. Its longest-lived isotope is Pu 244 with a half-life of 76 million years. It is a radiological poison, specifically absorbed by bone marrow, and is used, especially the highly fissionable isotope Pu 239, as a reactor fuel and in nuclear weapons. Atomic number 94; melting point 640=C; boiling point 3,235=C; specific gravity 19.84; valence 3, 4, 5, 6.

　　钚一種天然地放射性銀色超鈾金屬元素，存在于鈾礦中，對(duì)鈾元素進(jìn)行中子轟擊而人工制成。其存在周期最長的同位素是半衰期為七千六百萬年的鈽244，它是一種核輻射毒素，特別是能被骨髓吸收。尤其是其極具可裂變性的同位素鈽239，被用作一種核反應(yīng)燃料并用在核武器中。原子序數(shù)94;熔點(diǎn)640=C;沸點(diǎn)3,235=C;比重19.84;化合價(jià)3, 4, 5, 6

　　10. Am(镅，americium)

　　A white metallic transuranic element of the actinide series, having isotopes with mass numbers from 237 to 246 and half-lives from 25 minutes to 7,950 years. Its longest-lived isotopes, Am 241 and Am 243, are alpha-ray emitters used as radiation sources in research. Atomic number 95; specific gravity 11.7; valence 3, 4, 5, 6.

　　镅錒系元素中的一種白色超鈾金屬元素，其同位素原子序數(shù)是從237到246，半衰期從25分鐘到7,950年。其壽命最長的同位素镅241和镅243在研究中用作α射線輻射源。原子序數(shù)為95;比重11.7;原子價(jià)為3,4,5,6