第四節(jié)　放射性同位素[學習目標]　 1.知道什么是放射性同位素和人工轉變的放射性同位素.2.了解放射性在生產(chǎn)和科學領域的應用和防護．一、放射性同位素的發(fā)現(xiàn)1．同位素：具有相同質子數(shù)而中子數(shù)不同的原子．2．放射性同位素：具有放射性的同位素．二、放射性同位素的應用1．射線的應用(1)利用γ射線的穿透性來檢查金屬內部的缺陷．(2)利用α射線、β射線的電離作用使空氣分子電離變成導電氣體．(3)在農(nóng)業(yè)上，利用射線防治害蟲和培育良種．在醫(yī)療上，利用射線可以治療疾病和消毒滅菌．2．示蹤原子的應用(1)示蹤原子：由于放射性元素能放出某種射線，因此可用探測儀對它們進行蹤跡顯示，這種放射性同位素叫作示蹤原子．(2)應用：農(nóng)業(yè)上檢測磷肥的吸收情況；工業(yè)上檢測機件的磨損情況；半導體制造工藝中探測雜質在半導體內的擴散情況；醫(yī)學上的疾病診斷等．3．半衰期的應用在地質和考古工作中，可利用放射性衰變的半衰期來推斷地層或古代文物的年代．三、射線的危害及防護1．危害射線對物體有不同的穿透能力和電離能力，從而使物體或機體發(fā)生一些物理、化學或生化變化．2．防護(1)內照射防護盡可能地隔斷放射性物質進入人體的各種途徑．(2)外照射防護通常采取縮短受照射時間、增大與輻射源間的距離、屏蔽射線三種方式防護．判斷下列說法的正誤．(1)所有的同位素都具有放射性．(　×　)(2)任何放射性物質都可以作為示蹤原子使用．(　×　)(3)可以利用射線治療疾病和消毒滅菌．(　√　)(4)過度受到大劑量射線照射時對人身體是有害的．(　√　)一、放射性同位素及應用1．放射性同位素的分類(1)天然放射性同位素．(2)人工放射性同位素．2．放射性同位素的主要作用(1)工業(yè)部門使用射線測厚度——利用γ射線的穿透特性．(2)農(nóng)業(yè)應用——利用γ射線照射種子，會使種子的遺傳基因發(fā)生變異，殺死使食物腐敗的細菌、抑制蔬菜發(fā)芽、延長保存期等．(3)做示蹤原子——利用放射性同位素與非放射性同位素有相同的化學性質．(4)醫(yī)學上——利用γ射線的高能量治療癌癥．用人工方法得到放射性同位素，這是一個很重要的發(fā)現(xiàn)，天然的放射性同位素只不過40多種，而今天通過核反應生成的人工放射性同位素已達1 000多種，幾乎每種元素都有放射性同位素．放射性同位素在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學研究的許多方面得到了廣泛的應用．(1)帶電的驗電器在放射線照射下電荷會很快消失．其原因是________．A．射線的貫穿作用B．射線的電離作用C．射線的物理、化學作用D．以上三個選項都不是(2)如圖1是工廠利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置示意圖．如果工廠生產(chǎn)的是厚度1毫米的鋁板，在α、β、γ三種射線中，你認為對鋁板的厚度控制起主要作用的是________射線．圖1(3)在我國首先用人工方法合成牛胰島素時，需要證明人工合成的牛胰島素結晶跟天然牛胰島素的結晶是同一種物質，為此曾采用放射性同位素14C做________．答案　(1)B　(2)β　(3)示蹤原子解析　(1)因放射線的電離作用，空氣中的與驗電器所帶電荷電性相反的離子與驗電器所帶電荷相互中和，從而使驗電器所帶電荷消失．(2)α射線穿透物質的本領弱，不能穿透厚度1毫米的鋁板，因而探測器不能探測，γ射線穿透物質的本領極強，穿透1毫米厚鋁板和幾毫米厚鋁板打在探測器上很難分辨．β射線也能夠穿透1毫米甚至幾毫米厚的鋁板，但厚度不同，穿透后β射線中的電子運動狀態(tài)不同，探測器容易分辨．(3)把摻入14C的人工合成的牛胰島素與天然牛胰島素混合在一起，經(jīng)過多次重新結晶后，得到了放射性14C分布均勻的牛胰島素結晶，這就證明了人工合成的牛胰島素與天然牛胰島素完全融為一體，它們是同一種物質．這種把放射性同位素的原子摻到其他物質中去，讓它們一起運動、遷移，再用放射性探測儀器進行追蹤，就可以知道放射性原子通過什么路徑，運動到哪里了，是怎樣分布的，從而可以了解某些不容易查明的情況或規(guī)律．人們把這種放射性同位素叫示蹤原子．二、射線的危害及防護1．人體長時間接受到大劑量的射線照射，就會使細胞、組織、器官受到損傷，有時甚至會引發(fā)癌變或造成下一代遺傳上的缺陷．2．防護安全防護密封防護把放射源密封在特殊的包殼里，或者用特殊的方法覆蓋，以防止射線泄漏距離防護距放射源越遠，人體吸收的劑量就越少，受到的危害就越輕時間防護盡量減少受輻射的時間屏蔽防護在放射源與人體之間加屏蔽物能起到防護作用，鉛的屏蔽作用最好 放射性元素釙Po發(fā)生衰變時，會產(chǎn)生He和一種未知粒子X，并放出γ射線，其核反應方程為Po→＋He＋γ，則(　　)A．原子核X的中子數(shù)為206B．利用射線能殺傷癌細胞或阻止癌細胞分裂，所以人體可以經(jīng)常照射C．γ射線的電離作用很強，可用來消除有害靜電D．為防止射線泄漏，可將放射性元素釙Po密封于鉛盒中答案　D解析　根據(jù)核反應方程遵循質量數(shù)守恒有y＝210－4＝206，則X中的中子數(shù)為206－82＝124，故A錯誤；大劑量的射線照射會對人體造成某些損害，放射性元素也能損傷遺傳物質，引起基因突變和染色體畸變，使一代甚至幾代受害，故B錯誤；γ射線的穿透作用很強，α射線的電離作用很強，故C錯誤；為了防止射線的泄漏，可將放射性元素密封于鉛盒中以避免射線對人體造成傷害和放射性物質對環(huán)境造成放射性污染，故D正確.考點一　放射性同位素及其應用1．(多選)下列有關放射性同位素P的說法，正確的是(　　)A.P與X互為同位素B.P與其同位素有相同的化學性質C.用P制成化合物后它的半衰期變長D.P能釋放正電子，可用作示蹤原子，觀察磷肥對植物的影響答案　BD解析　同位素有相同的質子數(shù)，不同的質量數(shù)，故A錯；同位素有相同的化學性質，故B對；半衰期與物理、化學狀態(tài)無關，故C錯；P為放射性同位素，能釋放正電子，可用作示蹤原子，故D對．2．(2020·靖西市第二中學高二開學考試)醫(yī)學界通過14C標記的C60發(fā)現(xiàn)一種C60的羧酸衍生物，在特定條件下可以通過斷裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，則14C的用途是(　　)A．示蹤原子   B．電離作用C．催化作用   D．貫穿作用答案　A解析　14C具有放射性，可以用它標記的C60，通過其放射性發(fā)現(xiàn)一種C60的羧酸衍生物，14C的用途是示蹤原子，故A正確，B、C、D錯誤．3．在放射性同位素的應用中，下列做法正確的是(　　)A．應該用α射線探測物體的厚度B．應該用γ粒子放射源制成“煙霧報警器”C．放射育種利用γ射線照射種子使遺傳基因發(fā)生變異D．醫(yī)院在利用放射線診斷疾病時用半衰期較長的放射性同位素答案　C解析　γ光子的貫穿能力最強，應該用γ射線探測物體的厚度，故A錯誤；因為α粒子的電離本領強，所以應該用α粒子放射源制成“煙霧報警器”，故B錯誤；γ光子的貫穿能力最強，從而使DNA發(fā)生變異，所以放射育種利用γ射線照射種子使遺傳基因發(fā)生變異，故C正確；人體長時間接觸放射線會影響健康，所以醫(yī)院在利用放射線診斷疾病時用半衰期較短的放射性同位素，故D錯誤．4．(多選)下列哪些應用是把放射性同位素作為示蹤原子的(　　)A．γ射線探傷B．利用含有放射性同位素碘131的油，檢測地下輸油管的漏油情況C．利用鈷60治療腫瘤等疾病D．把含有放射性同位素的肥料施給農(nóng)作物以檢測農(nóng)作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律答案　BD解析　γ射線探傷是利用了γ射線的穿透性，故A錯誤．放射性同位素檢測地下輸油管的漏油情況和施放射性同位素的肥料是把放射性同位素作為示蹤原子，故B、D正確．利用鈷60治療腫瘤等疾病是利用了γ射線的生物作用，故C錯誤．考點二　射線的危害及防護5．(多選)關于人工放射性同位素，下列說法正確的是(　　)A．人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物質的半衰期長很多B．人工放射性同位素的放射強度容易控制C．人工放射性同位素的γ射線能進行金屬探傷D．使用人工放射性同位素也要遵守操作規(guī)程，防止對空氣、水源、用具等的污染答案　BCD解析　人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物質的半衰期短，故選項A錯誤；人工放射性同位素的放射強度容易控制，故選項B正確；人工放射性同位素的γ射線能進行金屬探傷，故選項C正確；使用人工放射性同位素也要遵守操作規(guī)程，防止對空氣、水源、用具等的污染，故選項D正確．6．放射性同位素發(fā)出的射線在科研、醫(yī)療、工業(yè)等諸多方面得到了廣泛的應用，下列有關放射線的說法中正確的是(　　)A．放射線改變了布料的性質使其不再因摩擦而生電，因此達到消除有害靜電的目的B．利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進行人體的透視C．用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異，其結果一定是成為更優(yōu)秀的品種D．用γ射線治療腫瘤時一定要嚴格控制劑量，以免對人體正常組織造成太大的傷害答案　D解析　利用放射線消除有害靜電是利用α射線的電離性，使空氣分子電離成導體，將靜電放出，故A錯誤；利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷，γ射線對人體細胞傷害太大，因此不能用來人體透視，故B錯誤；DNA變異并不一定都是有益的，也有有害的一面，故C錯誤；射線對人體細胞傷害太大，在用于治療腫瘤時要嚴格控制劑量，故D正確．7．(2020·江蘇無錫一中階段測試)正電子發(fā)射計算機斷層顯像(PET)的基本原理是：將放射性同位素15O注入人體，參與人體的代謝過程.15O在人體內衰變放出正電子，與人體內負電子相遇而湮滅轉化為一對光子，被探測器探測到，經(jīng)計算機處理后產(chǎn)生清晰的圖像．將放射性同位素15O注入人體，15O的主要用途是(　　)A．利用它的射線B．作為示蹤原子C．參與人體的代謝過程D．有氧呼吸答案　B解析　將放射性同位素15O注入人體后，由于它能放出正電子，并能與人體內的負電子產(chǎn)生一對光子，從而被探測器探測到，所以它的用途是作為示蹤原子，選項B正確．8．(多選)俄羅斯“庫爾斯克”號核潛艇在巴倫支海的沉沒再次引起了人們對核廢料與環(huán)境問題的重視，幾十年來人們向巴倫支海海域傾倒了不少核廢料，而核廢料對海洋環(huán)境有嚴重的污染作用．其原因有(　　)A．鈾、钚等核廢料有放射性B．鈾、钚等核廢料的半衰期很長C．鈾、钚等重金屬有毒性D．鈾、钚等核廢料會造成爆炸答案　ABC解析　鈾、钚等核廢料有放射性，射線有危害，故A正確；鈾、钚等核廢料的半衰期很長，短期內很難消失，故B正確；鈾、钚等是重金屬，重金屬都有毒性，故C正確；鈾、钚等核廢料不會自發(fā)爆炸，故D錯誤．9．鈷60(Co)是金屬元素鈷的放射性同位素之一，其半衰期為5.27年．它發(fā)生β衰變變成鎳60(Ni)同時放出能量高達315 keV的高速電子和兩束γ射線．鈷60的應用非常廣泛，幾乎遍及各行各業(yè)．在農(nóng)業(yè)上，常用于輻射育種、食品輻射保藏與保鮮等；在工業(yè)上，常用于無損探傷、輻射消毒、輻射加工、輻射處理廢物以及自動控制等；在醫(yī)學上，常用于人體腫瘤的放射治療．關于鈷60，下列說法正確的是(　　)A．發(fā)生β衰變的衰變方程為Co→Ni＋eB．將鈷60放入高溫高壓環(huán)境中可以加快其衰變C．鈷60可以作為示蹤原子研究人體對藥物的吸收D．10 g鈷60經(jīng)過10.54年全部發(fā)生衰變答案　A解析　根據(jù)電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒知鈷60發(fā)生β衰變的衰變方程為：Co→Ni＋e，故A正確．放射性元素衰變的快慢由核自身的因素決定，與所處的外部環(huán)境無關，故B錯誤．鈷60半衰期太長，且衰變放出的高能粒子對人體傷害太大，不能作為藥物的示蹤原子，故C錯誤.10.54年為兩個半衰期，則剩下的鈷60為原來的，沒有全部衰變，故D錯誤． 

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第四節(jié) 放射性同位素

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