【科技名詞】:同位素 isotope
【定義】:質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的原子的總稱。它們有相同的原子序數(shù),在周期表上位于同一位置,但由于中子數(shù)不同而具有不同的質(zhì)量數(shù)。
【相關(guān)名詞】:同位素示蹤 放射性同位素
【延伸閱讀】
幾乎每一種元素都有多種同位素,其中大多具有放射性并有一定時(shí)長的半衰期,稱為放射性同位素。若某元素的所有同位素都具有放射性,則該元素會(huì)被稱為放射性元素,如鈾、鐳和氡等。
自然界中的氫以氕(1H)、氘(2H)、氚(3H)三種同位素的形式存在。
氕(piē):原子質(zhì)量為1的普通輕氫同位素,元素符號為1H,是氫的主要成分。氕通常稱為氫,是氫的主要穩(wěn)定同位素,是宇宙中最多的元素,在地球上的含量僅次于氧,主要分布于水(H2O)及各種碳?xì)浠衔镏校诔叵拢菬o色無味的氣體。
氘(dāo):原子量為普通輕氫的2倍,它的原子核由1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)中子組成,是氫的一種穩(wěn)定同位素,也被稱為重氫,元素符號為D或2H,少量存在于天然水資源中,常用于核反應(yīng),并在化學(xué)和生物學(xué)的研究工作中作示蹤原子。大自然中的含量約為一般氫的1/7000,用于熱核反應(yīng)。重氫在常溫常壓下為無色無味無毒的可燃性氣體。
氚(chuān):原子量為普通氫的3倍,它的原子核由1個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子組成,也叫“超重氫”,元素符號為T或3H,是氫的放射性同位素,半衰期為12.5年。在自然界中存在量極少,通常從核反應(yīng)制得,主要用于熱核反應(yīng)。
自然界中的碳以12C、13C、14C等多種同位素的形式存在。
12C是原子核內(nèi)含有6個(gè)中子和6個(gè)質(zhì)子的碳的穩(wěn)定同位素,在世界現(xiàn)存碳元素中豐度為98.89%,是最常見的碳同位素。12C原子被用來作為阿伏伽德羅常數(shù)的標(biāo)準(zhǔn),即12克12C中所含原子的個(gè)數(shù)被定義為阿伏伽德羅常數(shù),約為6.022×1023。
13C是原子核內(nèi)含有6個(gè)質(zhì)子和7個(gè)中子的碳的穩(wěn)定同位素,廣泛用于有機(jī)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、有機(jī)物結(jié)構(gòu)、天然產(chǎn)品生物合成及結(jié)構(gòu)方面的分析研究;農(nóng)肥、農(nóng)藥的應(yīng)用;植物生理、病理試驗(yàn)、藥理作用及藥物代謝的研究。
14C是原子核內(nèi)含有6個(gè)質(zhì)子和8個(gè)中子的碳的放射性同位素,廣泛應(yīng)用于成巖作用、成礦作用、古海洋、石油天然氣成因等地球科學(xué)領(lǐng)域的研究。
同位素示蹤技術(shù)是將同位素(示蹤原子)或它的標(biāo)記化合物用物理、化學(xué)或生物方法摻入到所研究的生物對象中去,再利用各種手段檢測它們在生物體內(nèi)的變化過程中所經(jīng)歷的蹤跡、滯留的位置或含量變化。這種技術(shù)因?yàn)橐话悴恍杞?jīng)過提取、分離、純化樣品等步驟,具有快速、靈敏、簡便、準(zhǔn)確、可定位等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為研究生物物質(zhì)代謝、遺傳工程、蛋白質(zhì)合成和生物工程等不可缺少的技術(shù)之一。