放射性元素之謎
能釋放出高能粒子和射線的元素，化學中稱之為放射性元素。放射性元素通常都應用於軍事領域和醫療領域，產生的效果十分明顯，起到的作用也很巨大，如我們熟知的原子彈主要成分“鈾”就是一種放射性元素。放射性元素是化學中重要的一部分，那麼放射性元素是如何產生放射效果的呢？至今仍然是一個未解之謎。在自然界或科學實驗中，有一些原子是極不安分的，它們能夠自發地產生變化，有高能粒子或γ射線光子從它們的原子核中逃掉。由於原子核中的粒子數的減少，因而這種原子就變成了另外一種原子，而屬於同一種元素的原子可以稱為這種元素的同位素，這種能夠從原子核釋放出高能粒子和射線的原子，我們一般稱之為有放射性的原子。由這種原子構成，或由放射性同位素所組成的元素，就是放射性元素。放射性元素一般分為兩類：天然放射性元素如鈾、釷、錒等；另外是人工合成的人工放射性元素，如鉕、鋦、锝等。化學元素周期表顯示的情況表明，在已發現的107種化學元素中，排在靠後的基本上都是放射性元素，並且以人工合成的放射性元素居多。另外一些本身並無放射性的元素，其同位素卻具有放射性，這類放射性同位素也占有相當大的比重。放射性元素都具有一個相同的特點，那就是，其原子不斷進行變化並釋放高能粒子和γ射線，這種變化根據自身元素的不同，時間則長短不一，長者可達數億年，短則僅僅為幾千分之一秒。因而，我們對於這種放射性元素的壽命很難估測，在化學上通常采用一種稱為“半衰期”的計算方法，就是一種元素其衰變為原一半所需的時間。這種半衰期的測定既複雜、又簡單。說其複雜，包括對元素內部原子活動情況的測定，這種原子發生變化可能是瞬間完成的，也可能需要很長時間，所以其原子變化是較難觀測的；說其簡單，就是當原子發生變化後，則很容易計算出其整體變化。放射性元素放射性元素的半衰期實際上就是對於該元素的穩定性的一種製定。如釷323這種同位素的半衰期為140億年，所以無論從宏觀還是從微觀來講，幾乎與非放射元素一樣具有著較高的穩定性。而氦5這種同位素，其半衰期僅僅有一千億億億分之一秒，因此人們是很難看到它的存在的。放射性元素最早是法國物理學家亨利·貝爾勒爾於1896年發現的，從那時起，人們就開始探索放射性元素為什麼會有放射性。目前研究結果使人們對此有了大概的了解和認識，一般元素其原子核中有84個或多於84個質子的元素都是放射性元素。在原子核中，質子是帶有正電荷的，根據庫侖定律，“同種電荷相互排斥”理論，這種質子之間的相排斥力使得原子核結構很不穩定，因而，隻有放出帶正電荷的質子才能保持穩定狀態。當質子被釋放後，其原子核中質子數目減少，因而就變成了另外一種元素。一種元素是否穩定，主要取決於原子核內的中子與質子數值的比，即n：p。這個比值太大或太小都是原子核不穩定的因素所在，通常認為在1.2：1~1.5：1的範圍內，是元素穩定的條件。對於放射性元素為什麼會通過釋放質子或捕獲電子來達到這種原子核的穩定狀態，以及為什麼n：p在1.2：1~1.5：之間，元素才具有穩定性這一現象，目前還無法準確地回答，還有待於科學家的努力。