同位素是什麼? 還有什麼是遷變?

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大家好!歡迎閱讀這篇文章,本篇要向大家講解同位素,再藉由同位素中有放射性的同位素的放射來導出什麼是元素的遷變,進而以鈾-238的自然遷變的例子做結尾。

質子

上一篇「放射性是什麼?放射線有哪些種類?」的文章,我們在裡面稍微提到質子,質子除了帶正電以外,它還可以依數量來決定是什麼元素。換句話說:「關於原子是哪種元素,會受到原子核內的質子數量影響。」。

另外,原子核內的中子數量不會影響該原子是什麼元素,但如果中子數量過多(因為要多一點才可以用核力來壓制住質子間的電斥力而穩固原子核),就會引發衰變!(請參考上一篇文章)。

像是氫原子只有1顆質子,也可以是1顆質子跟1顆中子,就稱作「氘」,更可以是1顆質子和2顆中子,這時就稱為「氚」。以上三者皆是氫原子!

同位素

承上句,同位素就是同種原子,原子核內質子數目都相同,只是中子數目不相同。所以我們就可以說「氫」是「氘」的同位素,因為氘原子核內有1顆中子,氫原子核內有0顆中子,也可以說「氘」是「氫」的同位素。「氫」、「氘」、「氚」互為同位素關係。

但是「氘」因為有2顆中子,有1顆沒有跟質子結合到(或是不完全結合),所以會進行β衰變,由於β衰變(請見上一篇文章)中子會衰變成質子並噴出電子與反微中子,此時,原子核的質子數量變成2了!意思是質子數量不同,所以此原子不在是氫元素了,他是元素週期表上原子序(質子數)加1的元素,以就是氦元素!

但是通常氦原子的原子核是2顆質子與2顆中子,但是這個氦原子和只有2顆質子與1顆中子,由於核子數目為3,所以通常稱作氦-3。

由於氦-3的中子數目與氦-4的中子數目不同,所以兩原子互為同位素關係。

元素遷變

一種原子經由衰變,變成另外一種元素,叫做元素的遷變。遷變分為自然遷變與人為遷變,但是本篇先探討自然遷變,以後有機會再來探討人為遷變。

自然遷變就是放射性元素(核子數目較多的元素)或者是氚之類的元素,經由各種衰變,變成另外一種元素,而衰變可以是α衰變也可以是β衰變(請見上一篇文章)。α衰變後的產物就是原子序減2的元素,因為噴出了2個質子與2個中子,所以造成質子數目減2!β衰變的產物就是原子序加1的產物,因為中子衰變成質子並且噴出電子與反微中子,所以質子數加1!成上小章同位素所說的一樣。本篇文章就以鈾-238的自然遷變做結尾吧!

由238這個數字可以得知鈾其實核子數目很多,所以容易發生衰變,那α衰變會讓質子數目-2,β衰變會讓質子數目+1,質子數經過了一系列的+1和-2,最終會遷變成元素鉛!過程中會變成其他元素沒錯,但是該元素還會繼續衰變,進而遷變成其他元素,但鈾-238最終還是會衰變成鉛。另外,衰變過程中噴出的α粒子(氦原子核)剛好可以與β粒子(電子)結合形成我們現在大氣中的氦氣!

關於同位素和衰變,如果有任何問題,歡迎在文章底下留言,我們下一篇文章見!

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