放射性元素衰变特征(什么是元素的放射性现象)

我们所有人应该都或多或少的了解放射性元素的相关知识。比如放射性元素可以对外放出射线,而它们所放出的射线对人体是有极大危害的。

放射性元素衰变特征(什么是元素的放射性现象)(1)

大部分人的这一概念应该来源于新闻,在其中报道有人因为接触了放射性元素而对身体造成了不可逆转的伤害。

绝大多数人也都可以说出一些放射性元素,比如铀元素,它是用于制造核武器的原材料。

放射性元素衰变特征(什么是元素的放射性现象)(2)

正是这些我们在生活中接触到的知识,使得我们对放射性元素有一个先天的负面感受。

但是如果我们把问题继续下去,放射性元素产生的原理到底是什么?为什么有些元素会具有放射性?为什么有些元素没有放射性?有许多同学可能就没有办法很好地回答了。

对于第一个问题,可能有人可以给出比较简单的答案,放射性元素产生的原理就是某些元素会发生衰变。

这种回答是正确的,我们把元素对外放出各种射线的过程,称为元素的衰变过程。但是这一回答并没有触及到放射性的本质,所以它是不够完善的。

放射性元素衰变特征(什么是元素的放射性现象)(3)

事实上,元素的放射性应该叫做原子的放射性。我们要知道,元素是一大类原子的统称,同一元素可以包含不同的原子。

这些原子有着相同的质子和电子数,但是其内部的中子数却并不相同。比如氢就具有三种同位素,这其实是三个不同的原子,但是它们都可以被称为氢元素。

放射性元素衰变特征(什么是元素的放射性现象)(4)

对于同一种元素,它的某些原子可能不具有放射性,而另外一些原子则具有放射性。所以我们应该准确的将元素的放射性认定为原子的放射性。

放射性元素衰变特征(什么是元素的放射性现象)(5)

我们知道在原子的中心是原子核,而原子核则是由质子和中子构成的。其中质子带有正电荷,核外电子则具有负电荷。因为质子和电子的数量相同,所以正负电荷抵消,这使整个原子呈中性。

放射性元素衰变特征(什么是元素的放射性现象)(6)

既然质子带有正电荷,那么根据同性相斥的原则,这些质子之间自然是存在排斥力的。

对于一些比较小的原子核,这一排斥力不会造成多大的影响。但是,原子核越大,这一情况就越严重,直到产生一定的现象。

对于大的原子而言,其原子核内部的排斥力会导致原子核自身的不稳定,进而出现核开裂的情况。这就像是鸡蛋裂开一样,里面的蛋液会流出来。而对于原子核而言,核开裂后会放出内部的粒子。

放射性元素衰变特征(什么是元素的放射性现象)(7)

开裂后的鸡蛋不再是原来的鸡蛋了,释放过粒子的原子核也就和原来的原子核不一样了。这就是为什么元素经过衰变以后会变成另外一种元素的原因。

当然,如果新产生的原子核依旧不稳定,那么它还会继续开裂,直到稳定为止。

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这张图不准确,应该是鸡蛋裂开变成鸽子蛋,鸽子蛋裂开变成别的什么蛋……当然,这里是在介绍原子的问题,不是鸡蛋。

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其实,原子核的开裂还有一个更为通用的名字,我们大家都知道,叫作“核裂变。”讲到这个,大家就会认为这不就是核电站那个核裂变吗?真是浪费时间!

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这里大家请注意,虽然两个现象名字一样,但它们不是同一个东西。我们大家知道的那个核电站的“核裂变”过程是人为的,而本文这个“核裂变”过程是自发进行的。

就像这个世界上同名同姓的人一样,不能把他们都当成同一个人吧?我们不能完全依靠名字来判断一个东西到底是什么样子的。

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而且,正是因为我们在自然界中发现了这样一个自发进行的过程,才大大推动了后者的发展。

对于前面“核裂变”的介绍有如下例子,完美展示了上述情况。

碳元素的三种同位素。

放射性元素衰变特征(什么是元素的放射性现象)(12)

首先是稳定同位素C12,其内有6个质子和6个中子它占据了自然界中碳元素的98.9%。其次是C13,在其内有6个质子和7个中子,它的原子核更大。当然,C12和C13都没有放射性。

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最后就是C14,其内有6个质子,8个中子,它的原子核是最大的,而它就具有放射性了。

C14的半衰期长达5730年,衰变方式为β衰变。我们的科学家也是因为它的这种特性,将其作为一种年代测定技术。

放射性元素衰变特征(什么是元素的放射性现象)(14)

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