同位素加速裝置
現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展,是與19世紀末、20世紀初物理學(xué)革命緊密聯(lián)系在一起的。可以說,α射線、放射性元素和電子的發(fā)現(xiàn),既揭開了物理學(xué)革命的序幕,也成為現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展的起點。當(dāng)時,向微觀世界進軍的科學(xué)家中,有許多既是物理學(xué)家同時也是化學(xué)家。在著名的原子物理學(xué)家盧瑟福的大旗下,就聚集了不少化學(xué)家。索迪作為一名化學(xué)家加入盧瑟福隊伍時只有23歲,盧瑟福30歲,兩人在一起合作多年。他們相互幫助,攻克了許多科學(xué)難題,最終使兩人的合作結(jié)出了碩果。1908盧瑟福因?qū)Ψ派湫袁F(xiàn)象的研究獲得了諾貝爾化學(xué)獎,而索迪也因為發(fā)現(xiàn)放射性同位素而摘取了1921年的諾貝爾化學(xué)獎。
索迪,1877年生于英國的伊斯特本。早年在威爾士和牛津大學(xué)學(xué)習(xí),曾獲文學(xué)碩士和法學(xué)博士學(xué)位。1900—1902年在蒙特利爾的麥吉爾大學(xué)與盧瑟福一起工作,后又在倫敦大學(xué)與著名化學(xué)家拉姆賽合作。他還曾在蘇格蘭任教,1919—1936年任牛津大學(xué)化學(xué)教授,1910年被選為英國皇家學(xué)會會員。早在1902年,他就與盧瑟福共同提出了元素衰變理論,從而打破了長期以來認為化學(xué)元素不可變的觀念。他們用十分精細的實驗方法證明,放射性元素在衰變時不斷放出α射線,這就使它們本身在不斷變化。如鈾、釷、錒等放射性元素在不斷放出α射線后,最后衰變?yōu)殂U,這就毫無疑問地證明了元素是可變的,有些元素可以自發(fā)地衰變?yōu)榱硪环N元素,這一事實使元素周期律的創(chuàng)始人門捷列夫感到震驚和不可理解。因為在他看來,元素不變是元素周期律得以成立的前提。但事實上放射性元素的不斷發(fā)現(xiàn),原子衰變現(xiàn)象的深入研究,使人們不得不承認元素是可變的。到1907年,被分離和已經(jīng)研究過的放射性元素已達30多種。
同步回旋加速器
當(dāng)時,在實驗過程中有些化學(xué)家發(fā)現(xiàn),某些元素的化學(xué)性質(zhì)極為相似,用任何方法都無法將它們分離,它們在元素周期表中應(yīng)據(jù)同一格子。1913年,索迪在致《自然》雜志的一封信中將這一發(fā)現(xiàn)作了理論總結(jié),他用希臘文isos(相同)和topos(位置)命名那些在元素周期表中據(jù)同一位置的不同物質(zhì),從而正式提出了同位素的概念。同位素的發(fā)現(xiàn),使人們對化學(xué)元素有了新的認識。某些化學(xué)元素不再只代表一種元素,而是代表一類元素,盡管它們的放射性和壽命不同,但是化學(xué)性質(zhì)卻相同。索迪關(guān)于同位素的假說,后來一再被科學(xué)研究所證實。到目前為止,已發(fā)現(xiàn)地球上存在的各種元素的同位素約500種左右,其中包括穩(wěn)定同位素和天然放射性同位素。此外還有人工放射性同位素2000多種。
質(zhì)量分析儀
同位素的研究被廣泛應(yīng)用于生物化學(xué)、植物生理、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)和原子核反應(yīng)中。放射性示蹤原子為研究化學(xué)反應(yīng)機理與生物化學(xué)反應(yīng)機理開辟了新的途徑;測定C14同位素的含量可以確定生物、木頭及其他一些物質(zhì)的年齡,這已被廣泛應(yīng)用于考古、地質(zhì)、地球物理和其他一些科學(xué)的年代測定上??傊?,同位素的發(fā)現(xiàn)和研究,具有重大的理論價值和實際意義。
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