同位素在日常生活中的應(yīng)用.doc

同位素在日常生活中的應(yīng)用自二十世紀(jì)初，英國(guó)科學(xué)家索迪提出同位素的概念到現(xiàn)在已有一百年歷史了。這些年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，科學(xué)工作者對(duì)同位素的研究和應(yīng)用取得了令人矚目的成就。到目前為止，在已發(fā)現(xiàn)的一百多種元素中，穩(wěn)定同位素約有三百多種，而放射性同位素達(dá)到一千五百多種，同位素技術(shù)已廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、地質(zhì)及考古等領(lǐng)域。由于很少量的放射性物質(zhì)很容易被檢測(cè)出，所以，放射性同位素應(yīng)用地更廣泛一些。同位素的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：醫(yī)學(xué)上，利用放射性同位素原子示蹤，對(duì)甲狀腺、肝、腎、腦、心臟、胰臟等臟器進(jìn)行掃描，來(lái)診斷腫瘤等疾病。例如：人體內(nèi)的甲狀腺將人體吸收的碘絕大部分集中起來(lái)制成甲狀腺素，以調(diào)節(jié)人體中的脂肪、蛋白質(zhì)和碳水化合物的新陳代謝，正常的甲狀腺吸收的碘量是一定的，如果甲狀腺功能強(qiáng)，吸收碘的能力就強(qiáng)，如果甲狀腺功能弱，吸收碘的能力就弱。所以，口服Na131I，一定時(shí)間后，觀察131I聚集情況，根據(jù)131I吸收的快慢和多少，與正常值比較便可判斷它的功能狀態(tài)。此外用131I馬尿酸可測(cè)定腎功能，用51Cr可以測(cè)定脾功能，用60Co可以改善癌癥的治療（即放射療法）等。在工業(yè)上，利用放射性同位素可以測(cè)井探礦、無(wú)損探傷、檢查管道泄露或管道堵塞等。例如：檢驗(yàn)一個(gè)部件是否嚴(yán)密，可以先將部件放入一個(gè)密閉容器內(nèi)，然后充入85Kr氣體，再將氣體抽出，檢查部件內(nèi)是否有85Kr，如果部件內(nèi)沒(méi)有85Kr，則說(shuō)明部件嚴(yán)密。再如：放射性同位素原子放出粒子或粒子的同時(shí)，常常伴隨射線的產(chǎn)生，利用這個(gè)性質(zhì)，可以進(jìn)行測(cè)井探礦。探測(cè)時(shí)，將放射性同位素系入深井，射線射在巖層上被散射后可以進(jìn)入射線探測(cè)器里，射線的吸收和散射程度，與巖層物質(zhì)的密度和元素的原子序數(shù)有關(guān)，密度大，吸收射線就多，探測(cè)器輸出電流強(qiáng)；密度小，吸收射線就少，探測(cè)器輸出電流就弱。通過(guò)探測(cè)器輸出信號(hào)的強(qiáng)弱，可推知巖層的位置和厚薄，為煤、石油等的開(kāi)采提供準(zhǔn)確的地下信息。在地質(zhì)、考古方面，利用放射性同位素的半衰期，可以確定礦石的年齡，化石的年代。例如：碳的同位素除12C（占98.8%）和13C（占1.11%）外，還有少量的14C，14C具有放射性，14C經(jīng)過(guò)衰變后變成14N，半衰期為5720年，在大氣中，C氧化為CO2（含放射性和非放射性碳）以后，被植物吸收，動(dòng)物以植物為食物，這樣14C進(jìn)入動(dòng)物的組織中，通過(guò)14C的吸收和放射性衰變的自然平衡，活有機(jī)體內(nèi)的14C和12C的恒態(tài)比與大氣中的14C和12C的比例達(dá)到相等，動(dòng)植物死亡后，C的吸收停止，放射性碳的含量由于衰變而逐漸減少。在5720年后14C的含量變?yōu)樵瓉?lái)的一半。這樣通過(guò)測(cè)定含碳物質(zhì)如化石等樣品中碳的衰變速度，即可確定有機(jī)體的死亡時(shí)間，即化石的年代。再比如，可以從238U與206Pb的比值來(lái)計(jì)算巖石的年齡。目前，用這種方法測(cè)出的最老的地球巖石年齡大約是3109年。在農(nóng)業(yè)上，利用放射性同位素輻射種子，改變其遺傳基因，可以選育良種。另外還可用于防治害蟲(chóng)、貯藏食品、合理施肥、農(nóng)藥殘留毒素的研究等。有些元素不能得到放射性同位素，也可以用穩(wěn)定同位素原子作為示蹤原子，這就要用質(zhì)譜儀來(lái)分析其產(chǎn)物。例如，科學(xué)家為了搞清楚羧酸（RCOOH）與醇（ROH）發(fā)生酯化反應(yīng)的機(jī)理，就是利用18O（18O為氧的穩(wěn)定同位素）對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行原子示蹤。具體做法是讓乙酸（CH3COOH）與用18O標(biāo)記的乙醇（CH3CH218OH）發(fā)生反應(yīng)，用質(zhì)譜儀分析反應(yīng)后的產(chǎn)物，分析結(jié)果是產(chǎn)物中只有乙酸乙酯中有18O，這就證明了酯化反應(yīng)的機(jī)理是酸脫去羥基醇脫去氫原子。再如，用16O與18O的原子個(gè)數(shù)比推測(cè)海水溫度：海洋中的貝殼主要成分為CaCO3，而CaCO3中的O原子主要是16O與18O。通常情況下，18O的含量只有16O含量的1/500，但海水溫度發(fā)生變化，此比值也會(huì)隨之變化，海水溫度升高時(shí)