碳的同位素.

题目

碳的同位素.

答案

自然界中碳元素有三种同位素,即稳定同位素12C、13C和放射性同位素14C,14C的半衰期为5730年,14C的应用主要有两个方面：一是在考古学中测定生物死亡年代,即放射性测年法；二是以14C标记化合物为示踪剂,探索化学和生命科学中的微观运动.
一、14C测年法
自然界中的14C是宇宙射线与大气中的氮通过核反应产生的.碳-14不仅存在于大气中,随着生物体的吸收代谢,经过食物链进入活的动物或人体等一切生物体中.由于碳-14一面在生成,一面又以一定的速率在衰变,致使碳-14在自然界中（包括一切生物体内）的含量与稳定同位素碳-12的含量的相对比值基本保持不变.
当生物体死亡后,新陈代谢停止,由于碳-14的不断衰变减少,因此体内碳-14和碳-12含量的相对比值相应不断减少.通过对生物体出土化石中碳-14和碳-12含量的测定,就可以准确算出生物体死亡（即生存）的年代.例如某一生物体出土化石,经测定含碳量为M克（或碳-12的质量）,按自然界碳的各种同位素含量的相对比值可计算出,生物体活着时,体内碳-14的质量应为 m克.但实际测得体内碳-14的质量内只有m克的八分之一,根据半衰期可知生物死亡已有了3个5730年了,即已死亡了一万七千二百九十年了.美国放射化学家W．F．利比因发明了放射性测年代的方法,为考古学做出了杰出贡献而荣获1960年诺贝尔化学奖.
由于碳-14含量极低,而且半衰期很长,所以用碳-14只能准确测出5～6万年以内的出土文物,对于年代更久远的出土文物,如生活在五十万年以前的周口店北京猿人,利用碳-14测年法是无法测定出来的.
二、碳-14标记化合物的应用
碳-14标记化合物是指用放射性14C取代化合物中它的稳定同位素碳-12,并以碳-14作为标记的放射性标记化合物.它与未标记的相应化合物具有相同的化学与生物学性质,不同的只是它们带有放射性,可以利用放射性探测技术来追踪.
自 20世纪 40年代,就开始了碳-14标记化合物的研制、生产和应用.由于碳是构成有机物三大重要元素之一,碳-14半衰期长,β期线能量较低,空气中最大射程 22cm,属于低毒核素,所以碳-14标记化合物产品应用范围广.至80年代,国际上以商品形式出售的碳-14标记化合物,包括了氨基酸、多肽、蛋白质、糖类、核酸类、类脂类、类固醇类及医学研究用的神经药物、受体、维生素和其他药物等,品种已达近千种,约占所有放射性标记化合物的一半.
以碳-14为主的标记化合物在医学上还广泛用于体内、体外的诊断和病理研究.用于体外诊断的竞争放射性分析是本世纪60年代发展起来的微量分析技术.应用这种技术只要取很少量的体液（血液或尿液）在化验室分析后,即可进行疾病诊断.由于竞争放射性分析体外诊断的特异性强,灵敏度高,准确性和精密性好,许多疾病就可能在早期发现,为有效防治疾病提供了条件.
碳-14标记化合物作为灵敏的示踪剂,具有非常广泛的应用前景.
12C是质子数和中子都为6的碳原子,它是碳元素的一种同位素,在世界现存碳元素中丰度为98.89%,是最常见的碳同位素.
碳12原子被用来作为阿伏伽德罗常数的标准：12克碳12中所含原子的个数被定义为阿伏伽德罗常数6.022×1023.
碳13是碳的稳定同位素之一,在地球自然界的碳中占约1.109%