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同位素


銅臭 / 2022-08-11

   以上各節(jié)中已經(jīng)提到很多放射性同位素。除此以外,還有穩(wěn) 定同位素,例如氫有H¹, H²兩個(gè)穩(wěn)定同位素,氧有O¹?,O¹?,O¹?三個(gè)穩(wěn)定同位素,錫有十個(gè)穩(wěn)定同位素,其質(zhì)量數(shù)為112、114-120、122、124。另一方面,少數(shù)元素只有一個(gè)穩(wěn)定同位素,例如氟19、鈉23、鋁27。

一、穩(wěn)定同位素和質(zhì)譜
  1912年,湯姆遜研究陽(yáng)極射線,用拋物棧分析而發(fā)現(xiàn)氖的兩 個(gè)穩(wěn)定同位素,Ne²?和Ne²²。他的實(shí)驗(yàn)裝置如圖27-9所示。氣體在球管中其空放電,形成陰離子和陽(yáng)離子。陽(yáng)離子受到球管部分的電場(chǎng)作用,形成陽(yáng)極射棧,向右通過(guò)陰極的孔道進(jìn)入電場(chǎng)和磁場(chǎng),這兩種場(chǎng)是相互平行的。陽(yáng)極射棧在電場(chǎng)中向陰極板方向偏折,這個(gè)方向和書(shū)頁(yè)平行;在磁場(chǎng)中的偏折方向和射線方向和磁場(chǎng)方向都是垂直的,也就是垂直于書(shū)頁(yè)的方向。因此,可在儀器的最

右方的照相底片攝出射線的拋物錢,如圖27-10。在所攝得的-系列的拋物錢中,一個(gè)元素的各種同位素,由于質(zhì)量的不同,表現(xiàn) 在不同的拋物釋上。因此,Ne²?和Ne²²占有兩條不同的拋物錢。

  1919年,阿斯登(Aston)設(shè)計(jì)了質(zhì)譜儀,用來(lái)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)同位素,并準(zhǔn)確測(cè)定同位素的質(zhì)量及其相對(duì)豐度。質(zhì)譜儀的操作原理見(jiàn)圖2-3。一束能量相同的陽(yáng)極射接先超過(guò)電場(chǎng),由于同位素質(zhì)量的不同而受到不同的偏折,然后通過(guò)磁場(chǎng)受到不同的作用而聚焦在照相底片上。較重的離子聚焦在較遠(yuǎn)的位置。由此攝得的質(zhì)譜如圖27-11所示。這個(gè)圖示出鍺的質(zhì)譜,有質(zhì)量數(shù)為70、72、73、74、76五種同位素。

二、同位素質(zhì)量
  通過(guò)精密的質(zhì)蹭技術(shù),對(duì)同位素質(zhì)量般可得 7位有效數(shù)字。在表27-4中舉出一些例子,并列出同位素的相對(duì)豐度。最輕和最重元素的同位素質(zhì)量略大于質(zhì)量數(shù),而中間部分的同位素質(zhì)量略小于質(zhì)量數(shù)。
表27-4 同位素質(zhì)量舉例
同位素 同位素質(zhì)量 相對(duì)豐度,原子%

1.007825

2.014102

99.985

0.015

C¹²

C¹³

12.000000

13.003354

98.89

1.11

O¹?

O¹?

O¹?

15.994915

16.999133

17.999160

99.759

0.037

0.204

U²³?

U²³?

U²³?

234.04090

235.04393

238.05076

0.006

0.715

99.279


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