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同位素

铜臭 / 2022-08-11

以上各节中已经提到很多放射性同位素。除此以外，还有稳定同位素，例如氫有H¹, H²两个稳定同位素，氧有O¹⁶,O¹⁷,O¹⁸三个稳定同位素，錫有十个稳定同位素，其质量数为112、114-120、122、124。另一方面，少数元素只有一个稳定同位素，例如氟19、鈉23、鋁27。

一、稳定同位素和质譜

1912年，湯姆逊研究阳极射线，用抛物棧分析而发現氖的两个稳定同位素，Ne²⁰和Ne²²。他的实驗装置如图27-9所示。气体在球管中其空放电，形成阴离子和阳离子。阳离子受到球管部分的电場作用，形成阳极射棧，向右通过阴极的孔道进入电場和磁場，这两种場是相互平行的。阳极射棧在电場中向阴极板方向偏折，这个方向和书頁平行;在磁場中的偏折方向和射线方向和磁場方向都是垂直的，也就是垂直于书頁的方向。因此，可在仪器的最

右方的照相底片摄出射线的抛物钱，如图27-10。在所摄得的-系列的抛物钱中，一个元素的各种同位素，由于质量的不同，表現在不同的抛物释上。因此，Ne²⁰和Ne²²占有两条不同的抛物錢。

1919年，阿斯登(Aston)設計了质譜仪，用来进一步发現同位素，并准确测定同位素的质量及其相对丰度。质譜仪的操作原理見图2-3。一束能量相同的阳极射接先超过电場，由于同位素质量的不同而受到不同的偏折，然后通过磁場受到不同的作用而聚焦在照相底片上。較重的离子聚焦在較远的位置。由此摄得的质譜如图27-11所示。这个图示出鍺的质譜，有质量数为70、72、73、74、76五种同位素。

二、同位素质量

通过精密的质蹭技术，对同位素质量般可得 7位有效数字。在表27-4中举出一些例子，并列出同位素的相对丰度。最輕和最重元素的同位素质量略大于质量数，而中間部分的同位素质量略小于质量数。

表27-4 同位素质量举例
同位素	同位素质量	相对丰度，原子%
H¹ H²	1.007825 2.014102	99.985 0.015
C¹² C¹³	12.000000 13.003354	98.89 1.11
O¹⁶ O¹⁷ O¹⁸	15.994915 16.999133 17.999160	99.759 0.037 0.204
U²³⁴ U²³⁵ U²³⁸	234.04090 235.04393 238.05076	0.006 0.715 99.279

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