同位素-化学ABC
在“化学大厦”——元素周期表的第一号房间里,住着氢的三“兄弟”,它们都只含有一个质子,所不同的是,老大带有2个中子,叫氚,老二只有1个中子,叫氘,老三没有中子,“体重”最轻,通常叫氢,又叫氕。如果我们细心地检查“化学大厦”的每个房间,可以发现其他元素都有类似的情况,化学家把这些含相同质子数不同中子数的元素互称为同位素。
例如,第8号房间里,住着氧的三个同位素“兄弟”,它们除了各自都带有8个质子以外,老大带有10个中子,老二带有9个中子,老三带有8个中子。其他“房间”里,有的同位素很多,像锡有10个同位素。另外,有的同位素是安分守已的,叫做稳定同位素,如碳-12,碳-13;氯-35,氯-37。有的带放射性,又是天生就有的,如钾-40,铀-235,铀-238,称为天然放射性同位素。还有一类是人造的,叫做人工放射性同位素,如镅、锎、铹等。
一种元素的几个同位素兄弟,“体重”各不相同。如氢的三个同位兄弟,老大最重,有人叫它“超重氢”;老二次之,人称“重氢”;老三最轻,叫“氢”。这是由于它们三个各自带中子数目不一样的缘故。其他元素的同位素也一样,谁带有中子数目多,谁就重些。
同位素兄弟之间,各有所长。氢的同位素老三,能燃烧,能同许多非金属、金属直接化合,是合成氨、氯化氢和有机合成中的氢化反应的原料。虽然氢很难液化,但液态的氢是高能燃料。老二氘与老三氕比起来,化学活泼性差些,但是人工加速氘原子核,就能使它参与许多核反应,这种反应能放出巨大的能量,所以氘是一种未来的能源。其他各种元素的许多同位素,都有一套特别的本领。特别是某些放射性同位素,能不断地放出能量。科学家利用它们的这种特点,来为人类服务,或者防止对人类的危害。例如钋-238,是一种长寿命的动力源,用它作为心脏起搏器动力,可以用上十年。其他还有用来治病的同位素和用来诊断疾病的同位素等。
化学元素总共大约有2000多种同位素,假如让这些同位素都工作,将给人类带来无穷的好处。