（二）未来的能源：

核反应有两种方式：一种是自发发生的核衰变，另一种是利用具有一定能量的中子或其它核的轰击而引起的诱导核反应（也是人类利用核能的手段）。核武器就是利用原子核发生裂变或聚变反应，瞬间释放巨大能量而造成大规模杀伤力和破坏作用的武器。原子弹是其中的一种，原子核集中了原子99%以上的质量，而它的体积只占原子体积的万亿分之一，故密度相当大。当原子核受到其它粒子的碰撞发生裂变时，会释放巨大的光和热，对人体有极大的杀伤力。

1．核裂变能235 92U ：发生核裂变时会放出巨大能量，1kg  235 92U裂变时释放的热量相当于2000吨优质煤燃烧放出的热量。海水中235 92U的储量为4.5×10¹⁰吨。在核反应过程中，原子的原子核发生了变化。

如27 13Al + 4 2He→ 30 15P + 1 0n（中子）（质子数守恒、质量数守恒）

30 15P（不稳定）→30 14Si + 0 1e（电子）

普通化学反应：是原子的重新组合，原子核不变。

 2．核聚变能D₂、T₂

D₂是制造氢弹的原料（我国1967.6.17成功爆炸第一颗氢弹），1g D₂全部聚合为氦时可释放10万千瓦小时的能量，且核聚变产生的污染小，不会造成放射性垃圾。海水中约含35亿吨D₂，按目前能源消耗的水平，其能量足够全世界人用上200亿年，因此称为“未来的燃料” 。

核聚变是将较轻原子核聚合成较重原子核的反应，它所产生的能量远远比核裂变反应产生的能量大。要使核聚变作为能源使用，必须使核聚变产生的能量均匀释放出来，即进行受控核聚变反应。目前此项技术的最大技术障碍是难以将核燃料加热到几千万甚至上亿摄氏度高温。科学家们正在积极探索室温条件下实现受控核聚变的可能性。

（三）考古工作中：

¹⁴C：在考古研究中，根据¹⁴C的放射性来测定化石的年龄，被称为大自然的“钟表”。 ¹⁴C具有放射性，其半衰期为5568年（半衰期：放射性元素衰变到原来一半数量所需要的时间），空气中¹²C与¹⁴C的存量之比为10¹² ：1.2；活着的生物体吸入恒定的含碳化合物，体内¹²C与¹⁴C存量比与空气中¹²C与¹⁴C相同。生物体死亡后，不再参与CO₂的循环，即不再摄入¹⁴C ，原体内¹⁴C将以5568年为半衰期逐年减少。因此测量生物遗体中¹⁴C与¹²C的存量比可以推测动植物死亡的时间，进而知道它所处的年代，地质和考古工作者就是通过它来较精确测定出土文物年代的，但被断代的年代一般不超过5万年。

我国曾用¹⁴C法测定许多出土文物的年代，如测定湖南长沙马王堆女尸死亡的年代，结果与古籍资料记载的相符。当年北京饭店在施工过程中，当地基挖到13米时，发现两株直径为1米的榆树卧在沙砾层中，用¹⁴C法测定该树生存年代距今已有29285年，于是停止下挖，并以该地层为地基，节约了大量资金、人力和物力。

这是因为¹⁴C具有放射性，会发生衰变，约每隔5 568年，其质量就会减少一半，这一时间叫¹⁴C的“半衰期”。地球上的生物，在其活着的时候，总在不停地从外界吸入碳元素，其中¹⁴C按比例地摄入体内。但当其死亡后，就与外界停止了物质交换。所以只需测一下古生物体内的¹⁴C含量，就可判断其生活的年代。

宇宙辐射中的中子和大气中的147N作用形成146C：

147N+1 0n——→146C+ 1 1H；146C释放电子衰变为147N，半衰期为5720年。

【例3】如果测得一古化石动物体中¹⁴C与¹²C的存量比约为空气中的1/3，试计算该化石的年代。

解：设古化石中¹⁴C与¹²C的存量比变为空气中的1/3需经过n个半衰期，

则有（1/2）ⁿ=1/3，n=lg3/lg2≈1.585

该化石的年代为1.585×5568≈8825.3年。

【例4】下列考古遗址发现的遗物中能用¹⁴C测定年代的是：

A．战国曾侯乙墓的青铜编钟（距今约2400年）

B．马家窖文化遗址的粟（距今约5300年）

C．秦始皇兵马俑（距今约2200年）

D．元谋人的门齿（距今约170万年）

解：能用¹⁴C测定年代的首先应是生物，其次距今不应超过5万年，故应选B。

¹⁸₈O、₁₅³²P：作用有两个方面：用于疾病诊断，示踪原子。

放射性标记化合物：放射性标记化合物是指由放射性核素取代化合物分子中的一个或几个原子(或原子团)，使之易于识别并可用作示踪的物质。这种方法在很多领域都有重要应用。如化学合成标记、生物合成标记、同位素交换标记等。利用同位素示踪技术，可检测并确定植物的最佳肥料吸入量和农药吸入量。原子的放射性在很多领域都有很大的使用价值。如农业上常用辐射育种、刺激增产等；在食品上可通过辐射保鲜、防腐；在工业上用于无损伤、厚度和密度测定及生产流水线的自动控制。

¹⁸O₂主要用作示踪原子，其价格比黄金贵100倍。

【问题3】示踪原子与普通原子有何区别，复杂化合物的分子结构是如何测定的？

答：示踪原子和普通原子化学性质几乎相同，但具有不同的质子数和放射性。复杂化合物的分子结构可通过红外光谱、质谱、核磁共振等方法测定。

1．可标记农药残留的多少和残留在什么部位。

2．知道那种农作物在什么季节最易吸收含那种元素的肥料，以指导科学施肥。

3．运用放射性元素原子的射线照射植物种子，进行诱变育种。

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