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2023事业单位公共基础知识:放射性核素知多少

华图教育 | 2023-11-21 16:39

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  关于放射性核素大家肯定都听说过,但关于它的具体内容大家又了解多少呢?比如这些放射性核素是怎么被发现的、他们的种类有哪些、以及如何利用他们呢。今天咱们就一起走进 “关于放射性核素”的小课堂吧。

  放射性核素的发现

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  所谓核素就是放射性同位素的简称,是指可以产生α、β 或 γ 放射线的金属或非金属元素。提起放射性核素,很多人脑海里容易联想到居里夫妇。其实,最早的发现者是法国物理学家亨利·贝克勒尔。

  在X射线发现不久,贝克勒尔很快想到,如果把荧光的物质放在强光下照射、是否在发出荧光的同时,能放出X射线。于是,他把荧光物质(一块铀化合物--钾铀酰硫酸盐晶体)放在用黑纸包住的照相底片上,然后放在太阳光下曝晒。如果此铀化合物在阳光激发下,发射荧光同时也有X射线发出的话,由于X射线的强的穿透性,定能使底片感光。结果,在底片上果然发现丁与荧光物质形状相同的像。

  1896年2月24,他向法国科学院报告了此实验结果。事隔一周后,他又向科学院作了一个报告,宣布了一个惊人的发现:在上次报告后,他想继续实验,但天不作美,连续两天不见太阳。他把铀化合物和底片一起放在抽屉里。可是,丰富的实践经验,使他富有灵感,他想到要看一下此铀化合物未经太阳曝晒,底片是否感光。原以为最多能看到非常微弱的影像,但恰恰相反,底片冲出后.在上面出现丁很深的感光黑影,使他大为惊奇。他进一步用不发荧光的铀化物进行实验,结果发现也能使底片感光。这说明了铀化物本身也会放出一种肉眼看不见的射线,它与荧光是完全无关的。以上就是放射性发现的简单经过。

  1898年,居里夫妇又发现了放射性更强的钋和镭。由于天然放射性这一划时代的发现,居里夫妇和贝克勒尔共同获得了1903年诺贝尔物理学奖。

  发现放射性的初期,人们不知它的危害,贝克勒尔由于毫无防护下长期接触放射物质,健康受到严重损害,50多岁就逝世了。科学界为了表彰他的杰出贡献,将放射性物质的射线定名为“贝克勒尔射线”。

  二、常见的放射性核素

  放射性核素通常分为两类。根据它们来源的不同,一类为天然放射性核素,即地球诞生时就存在的放射性核素,如铀 238、钍 232、镭 226等。另一方面,人类出于不同的目的制造了一些具有放射性的核素,这种核素叫做人工放射性核素,如碘 131、铯 137、钴 60等都是人工放射性核素。

  (一)镭

  镭(Radium),元素符号Ra,是一种具有很强的放射性的元素,在化学元素周期表中位于第7周期,第IIA族,原子序数88。纯的金属镭是几乎无色的,但是暴露在空气中会与氮气反应产生黑色的氮化镭(Ra3N2)。镭的所有同位素都具有强烈的放射性,其中最稳定的同位素为镭-226,半衰期约为1600年,会衰变成氡-222。当镭衰变时,会产生电离辐射,使得荧光物质发光。

  镭能放射出α和γ两种射线,并生成放射性气体氡。镭放出的射线能破坏、杀死细胞和细菌。因此,常用来治疗癌症等。此外,镭盐与铍粉的混合制剂,可作中子放射源,用来探测石油资源、岩石组成等。镭是原子弹的材料之一。老式的荧光涂料也含有少量的镭。中子轰击镭-225可以获取锕。用镭同位素寻找古河道中的铀。

  (二)铀

  铀(Uranium)是原子序数为92的元素,其元素符号是U,是自然界中能够找到的最重元素。在自然界中存在三种同位素,均带有放射性,拥有非常长的半衰期(数十万年~45亿年)。此外还有12种人工同位素(226U~240U)。铀在1789年由马丁·海因里希·克拉普罗特(Martin Heinrich Klaproth)发现。铀化合物早期用于瓷器的着色,在核裂变现象被发现后用作为核燃料。

  1942年前铀主要用作玻璃和陶瓷的着色剂,用量很少。随着235U链式核裂变反应的被发现,核裂变释放的巨大能量 (1kg235U释放的裂变能相当于1800tTNT炸药)引起人们的注意,被应用于原子弹、氢弹制造。

  三、放射性核素的利于

  提到放射性核素,很多人谈之色变,认为科学家发现了他们简直是危害人类。但其实只要利用得当,这些放射性核素对我们人类而言是巨大的财富。关键在于,如何利用。

  最典型的利用方式如:核电站。

  核电站的优点:

  1.核能发电不像火力发电那样排放巨量的污染物质到大气中,因此核能发电不会造成空气污染。

  2.核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。

  3.核能发电所使用的铀燃料,除了发电外,没有其它的用途。

  4.核燃料能量密度比起化石1燃料高上几百万倍,故核能电厂所使用的燃料体积小,运输与储存都很方便,一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料,一航次的飞机就可以完成运送。

  5.核能发电的成本中,燃料费用所占的比例较低,核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响,故发电成本较其它发电方法为稳定。

  当然这也并非百利无一害,相比传统发电而言,核电站并没有那么安全,一旦泄露后果将不堪设想。这就要求我们在利用其造福自身的时候更加提高安全意识。避免为祸自身。

  例题展示

  【题型】多选题

  1.不属于放射性元素的是:

  A.铀

  B.锂

  C.氮

  D.氦

  【答案】BCD

  【解析】第一步,本题考查物理化学知识并选错误项。

  第二步,B项:锂是一种金属元素,元素符号为Li,对应的单质为银白色质软金属,也是密度最小的金属。用于原子反应堆、制轻合金及电池等。锂和它的化合物并不像其他的碱金属那么典型,因为锂的电荷密度很大并且有稳定的氦型双电子层,使得锂容易极化其他的分子或离子,自己本身却不容易受到极化。这一点就影响到它和它的化合物的稳定性。所以,锂并不是放射性元素。B项说法正确。C项:氮是一种化学元素,它的化学符号是N,它的原子序数是7。氮是空气中最多的元素,在自然界中存在十分广泛,在生物体内亦有极大作用,是组成氨基酸的基本元素之一。氮及其化合物在生产生活中应用广泛。氮元素本身并不是放射性元素。C项说法正确。D项:氦,最不活泼的元素,元素符号He,为稀有气体的一种。氦在通常情况下为无色、无味的气体,是唯一不能在标准大气压下固化的物质。氦的应用主要是作为保护气体、气冷式核反应堆的工作流体和超低温冷冻剂。此外,由于密度比空气小且性质稳定,氦还可以作为浮升气体。氦气本身是没有放射性的。D项说法正确。

  因此,选择BCD选项。

  【拓展】A项:铀是原子序数为92的元素,其元素符号是U,是自然界中能够找到的最重元素。在自然界中存在三种同位素,均带有放射性,拥有非常长的半衰期(数十万年~45亿年)。此外还有12种人工同位素(226U~240U)。铀在1789年由马丁·海因里希·克拉普罗特发现。铀化合物早期用于瓷器的着色,在核裂变现象被发现后用作为核燃料。因此铀具有放射性。A说法错误,排除。

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