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放射性到底是什么?原子为何具有放射性?

放射性其实随处可见,并不稀奇。主要是因为元素衰变造成的。

放射性的发现

1896年,安托万·亨利·贝克雷尔第一次从铀矿石中发现了放射性现象。随后,科学家们对放射性开始了大量的研究,发现了我们如今知道的三种射线α射线、β射线、γ射线

但对于反射性现象的能量来源,人们并不清楚,为什么惰性的石头中会释放能量?这在当时被认为是一种神秘事件。直到1915年,爱因斯坦的质能方程E=MC^2,才让人们明白的放射性能量的来源,一点点的质量亏损就能产生足够强大的能量。

我们现在知道原子核是由质子和中子组成,然后电子围绕它旋转,尽管原子可以在化学反应中分离或交换电子,但原子核本身并没有改变。

所以,通常我们认为原子核是稳定的,但事实并非如此。

放射性揭示了原子核也会突然发生变化,自发地抛出一个小微粒,转变成另一种元素。

而元素会自然地从一个元素改变成另一个的这个过程,就叫做放射性衰变。

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α射线、β射线、γ射线都是什么?

从放射性核中抛射出的有两种粒子。

比如,碳核可以喷射出一种快速移动的电子,而变成氮核。而这种非常快的电子束,我们称它为β射线,而这一过程称为β衰变

这个释放出去的电子,是由于原子核里的中子衰变形成的,同时中子变成了质子留在原子核内,还会释放一个中微子。

α衰变,当然就是释放α粒子束,即α射线α粒子是由原子核里的2个质子2个中子结合而成,α粒子比电子大了8000倍,所以α射线会慢了许多。

如果能捕获所有的α粒子,就会得到氦气。因为α粒子,实际上就是氦原子核

而放射性原子核在发生α衰变、β衰变后,新产生的核往往处于高能量级,要向低能级跃迁,就会辐射出γ射线

γ射线,其实就是光子,所以可以看出是一种电磁波,波长短于0.01埃。它的能量是可见光能量的1000倍。

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那么放射性有什么意义?

首先,如果没有元素放射性,地球将是一颗死星。

放射性元素产生的热量,是地热能量的主要来源。

大概地热来源的80%都来自于放射性元素的衰变产生的能量,主要产生热量的同位素有K40、U238、U235、Th232。它们释放的热量,让地球能有可以流动的熔岩,而流动的铁镍才产生了地球的磁场

其次,生活日常中,也没少接触放射性。

像一般的烟雾报警器里面的放射镅,就会释放α射线。

因为α粒子只能在空气中飞行几厘米,所以你不要太过当心。在日常生活应用中,α射线完全是安全的,

β射线比α射线传播的要远,也更具有穿透性。所以,放射性原子可以被用于医疗做为透视检查的工具,可以显示出化学物质在病人身体中的运动痕迹。

γ射线是最高能的,可以够穿透你的身体;可以杀死细菌,以延长水果的保质期;可以通过放疗杀死癌细胞;甚至可以放出热量来发电,比如被用于太空探测任务,以及过去曾应用于心脏起搏器。

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放射性当然也有危害

放射性也称核辐射,减慢得越突然,对于原子的伤害就越多,这叫做离子化。

所以,α粒子冲击其它原子时,能产生最大程度的电离,而γ粒子引起得最少。

辐射给人类带来最严重的危害是,导致我们DNA的损伤。

尽管α粒子不能穿透你的皮肤,但如果你吸入或者摄取了一个放射性物质在体内,那将会对健康造成严重影响。

具体来说,电离辐射就是载有高能量、快速运动的带电或不带电粒子击穿人体时,直接或间接与体内原子发生电离和激发,引起生物体结构和功能的改变。

直接作用:与人体内的大分子,如DNA、RNA等发生电离作用,直接使大分子发生电离和激发,导致分子结构改变(比如直接分解),及生物活性丧失。

间接作用:人体细胞中大部分都是水,所以电离辐射会使人体内的水分子电离或激发,发生化学反应,生成一堆活性很强的自由基和过氧化物。这些活性物很容易与人体内的分子发生反应,导致分子结构破坏,造成功能障碍和系统病变。

放射性到底是什么?原子为何具有放射性?

所以最后结果,要么直接杀死细胞,终结生命;要么诱变细胞,一般就是癌变等于慢性死亡;要么基因突变,破坏DNA造成遗传性先天畸形。

放射性到底是什么?原子为何具有放射性?

而且,对于放射病,医学上目前没有方法治疗。当然,也不用恐慌,要达到这一步要受到相当的辐射量。

要知道,抛开剂量谈毒性,都是在开玩笑。

总结

放射性物质具有两面性,它即保证了地球的生机,也能抹杀生物,是自然环境孕育的一种自然规律,并不可怕,但必须小心。

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