原子是“物质的基石”。任何有质量并占据空间的东西(通过体积)都是由这些极小的单位组成的。你呼吸的空气、喝的水和你的身体本身都是如此。
同位素是研究原子的一个重要概念。化学家、物理学家和地质学家利用它们来了解我们的世界。但在我们解释同位素是什么——或者为什么它们如此重要之前，我们需要退一步，从整体上看原子。
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《基本原理，亲爱的华生》
绕原子核旋转的是电子即带负电荷的超轻粒子。促进电子化学成键它们的动作会产生一种叫做电．质子同样重要。首先，它们可以帮助科学家区分元素。
您可能已经注意到，在大多数版本的元素周期表，每个方格的右上角元素符号上方都印着一个小数字。这个数字被称为原子序数．它告诉读者某一特定元素的原子核中有多少质18新利最新登入子。例如，氧的原子序数是8。宇宙中每个氧原子都有一个恰好有8个质子的原子核;不多不少。
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如果没有这种特殊的粒子排列，氧气就不是氧气。每种元素的原子序数——包括氧的原子序数——都是完全独特的。没有两个元素的原子序数是相同的。没有其他元素每个原子核有8个质子。通过计算质子的数量，你可以辨认出一个原子。就像氧原子总是有8个质子一样，氮原子总是有7个。就是这么简单。
中子则不会这样。氧原子的原子核中肯定有8个质子(正如我们已经确定的那样)。18新利最新登入但是，它也可能包含4到20个中子．同位素是同一元素的不同变体，它们具有不同的中子数(因此可能具有不同的物理性质)。然而，它们往往具有18新利最新登入相同的化学性质。
现在，每一种同位素都是以它的质量数，也就是一个原子中中子和质子的总和。例如，我们熟知的氧同位素之一是氧-18 (O-18)。它有标准的8个质子加上10个中子。
因此，O-18的质量数是-你猜对了-18。与之相关的同位素氧-17 (O-17)的原子核中少了一个中子。那么，O-16的质子数和中子数相同:8个。在这三种同位素中，O-16和O-17是较轻的同位素，而O-16也是这三种同位素中含量最多的。
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感觉不稳定
有些组合比其他组合更强。科学家将O-16、O-17和O-18归类为稳定同位素。在稳定同位素中，质子和中子所施加的力相互束缚在一起从而永久地保持细胞核的完整。
另一方面，放射性同位素(也称为“放射性同位素”)中的原子核是不稳定的，会随着时间的推移而衰变。一个放射性同位素从长远来看，质子与中子的比例是不可持续的。没有人愿意一直处于这样的困境。因此，放射性同位素会流某些亚原子粒子(并释放能量)直到它们将自己转化为良好、稳定的同位素。
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O-18是稳定的，但氧-19 (O-19)不是。后者将不可避免地崩溃-快!在26.88秒在其生成过程中，一个O-19样本肯定会因为放射性衰变的破坏而失去一半的原子。
这意味着O-19的半衰期为26.88秒。半衰期是时间同位素样本的50%才会衰变。记住这个概念;下一节我们将把它和古生物学联系起来。
但在我们谈论化石科学之前，有一点需要说明。不像氧，有些元素没有任何稳定的同位素任何。以铀为例，它是最著名的放射性元素之一。在自然界中这种重金属有三种同位素，它们都是放射性，原子核处于不断衰变的状态。最终，一大块铀会变成元素周期表上一种完全不同的元素。
不要费事去实时观察这种转变。这个过程非常，非常缓慢。
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铀-238 (U-238)是铀元素最常见的同位素，其半衰期约为45亿年！渐渐地，这将成为铅-206 (Pb-206)，它是稳定的。同样，半衰期为7.04亿年的铀-235 (U-235)转变为另一种稳定同位素铅-207 (Pb-207)。(U-238和U-235都是天然存在的同位素。)
对于地质学家来说，这是非常有用的信息。18luck手机登录假设有人发现了一块岩石锆石晶体含有U-235和Pb-207的混合物。这两个原子的比例可以帮助科学家确定岩石的年龄。
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方法是这样的:18新利最新登入假设是铅原子大大超过他们的铀同僚。在这种情况下，你知道你看到的是一块相当古老的岩石。毕竟，铀有足够的时间开始转化为铅。另一方面，如果事实正好相反——铀原子更常见——那么这块岩石一定是年轻的一边。
我们刚刚描述的技术叫做同位素年龄测定．这就是使用记录良好的方法衰减率用不稳定同位素来估计岩石样品和地质构造的年龄。古生物学家利用这种策略来确定一个特定的化石被沉积下来已经过去了多长时间。18新利最新登入(尽管并不总能确定标本的年代直接．)
你不需要成为史前爱好者才能欣赏同位素。医疗从业人员使用一些放射性品种来监测血液流动，研究骨骼生长，甚至对抗癌症。放射性同位素也被用来帮助农民了解土壤质量．
结果出来了。像中子的可变性这样看似抽象的东西，影响着从癌症治疗到深时间之谜的一切。科学是了不起的。
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最初发布:2019年6月17日
