在中,找出碳的同位素。
碳有
很多同位素具有放射性,它們被稱為放射性同位素 (radioisotopes)。這類同位素的原子核不穩定,會自發地衰變,並且在衰變過程中產生輻射。
放射性同位素衰變至原來數量的一半所需的時間,稱為該同位素的半衰期 (half-life)。它是一個特定的數值,不受溫度和壓強等外界因素的影響。例如,碳\(\text{-}14\) 是一種放射性同位素,它的半衰期為 \(5730\) 年。也就是說,每經過 \(5730\) 年,碳\(\text{-}14\) 的數量會減少至原來的一半。
碳\(\text{-}14\) \((\ce{^{14}_{6} C})\) 是一種放射性同位素,它的半衰期為 \(5730\) 年。在考古學上,\(\ce{^{14}_{6} C}\) 被用於測定一些古生物的死亡年代,稱為「放射性碳定年法」 (radiocarbon dating)。
於自然界中,具有放射性的 \(\ce{^{14}_{6} C}\) 和不具放射性的 \(\ce{^{12}_{6} C}\) 是按固定比例存在的。它們都能與氧結合成二氧化碳,並通過呼吸作用進入生物體內。雖然 \(\ce{^{14}_{6} C}\) 處於不斷地衰變中,但在生物活著的時候,體內的 \(\ce{^{14}_{6} C}\) 可通過呼吸作用得到補充,令其含量保持恆定。當生物死亡後,呼吸作用停止,生物體內 \(\ce{^{14}_{6} C}\) 的含量因衰變而不斷減少,\(\ce{^{12}_{6} C}\) 的含量卻保持不變。因此,通過測定古生物中 \(\ce{^{14}_{6} C}\) 和 \(\ce{^{12}_{6} C}\) 的比例,可估算出它死亡的時間。
鈷\(\text{-}60\) \((\ce{^{60}_{27}{Co}})\) 是一種在各行各業被廣泛應用的放射源,它的半衰期為 \(5.27\) 年。
在農業上,\(\ce{^{60}_{27}{Co}}\) 可用於輻射育種、輻射防治蟲害和消毒食品等;在工業上,\(\ce{^{60}_{27}{Co}}\) 可用於無損探傷、輻射加工,以及裝置的調平和定位等等;在醫療上,\(\ce{^{60}_{27}{Co}}\) 被廣泛用於多種類型的癌症的放射治療。近些年,\(\ce{^{60}_{27}{Co}}\) 還被應用於在進行器官移植時,抑制人體的免疫反應。
一些放射性同位素,可被連接於體內特定組織 (如腫瘤或發生癌變的器官) 的分子上,用於疾病的診斷和治療。
例如,碘\(\text{-}131\) (\(\ce{^{131}_{53} I}\),半衰期為 \(8\) 天) 和碘\(\text{-}125\) (\(\ce{^{125}_{53} I}\),半衰期為 \(60\) 天) 可用於治療甲狀腺機能亢進。這類放射性碘被服用後,會集中於功能亢進的甲狀腺中,通過輻射,摧毀部分甲狀腺。此外,碘\(\text{-}125\) 還可用於治療前列腺癌和腦瘤。
放射治療 (radiotherapy) 的原理,是利用輻射破壞癌細胞的 DNA,從而阻止其進行細胞分裂。這與通常所認知的放射性同位素對生物體的危害,是不同的。輻射中毒 (radiation poisoning) 是指,在較短的時間內,放射性同位素釋放出大量輻射,干擾細胞分裂,從而引致中毒症狀。
離子式煙霧探測器是大多數居家、辦公場所或廠房內使用的煙霧探測裝置。這類煙霧探測器內含有一個小電池、分別連接電池正負兩極的兩塊金屬片、一些電子零件和一個鎇\(\text{-}241\) \((\ce{^{241}_{95} Am})\)放射源。
鎇\(\text{-}241\) 會釋放出 \(\alpha\) 粒子,令煙霧探測器附近的空氣被電離,從而在探測器的兩金屬片之間產生微弱的電流。一旦發生火警,煙霧粒子會進入探測器內,阻礙電板間離子的移動,令電流減弱。探測芯片感應到電流的變化,從而觸發警報。
煙霧探測器內的鎇\(\text{-}241\) 的份量很少 \(( <0.0002 \text{ g})\) ,且它的輻射只能在空氣中遊走幾厘米,因此,使用離子式煙霧探測器是安全的。