同位素
1. 氫的同位素(最著名的例子)
氫是唯一一種不同同位素有專屬中文名稱和符號的元素:
• 氕(^{1}\text{H}):1 個質子,0 個中子。自然界最常見的氫(占 99.98%)。
• 氘(^{2}\text{H} 或 \text{D}):1 個質子,1 個中子。穩定同位素,用於製造“重水”(\text{D}_2\text{O})和核聚變研究。
• 氚(^{3}\text{H} 或 \text{T}):1 個質子,2 個中子。具有放射性,半衰期約 12.3 年,
常用於發光螢光劑和核聚變燃料(如 ITER)。
2. 碳的同位素(地質與考古)
• 碳-12(^{12}\text{C}):穩定,占自然界碳的 98.9%,是化學中相對原子品質的基準。
• 碳-13(^{13}\text{C}):穩定,占 1.1%,常用於核磁共振(NMR)與生物代謝示蹤。
• 碳-14(^{14}\text{C}):放射性(半衰期約 5730 年),廣泛用於古生物及考古文物的年代測定(碳定年法)。
4. 碘與鈷的同位素(核醫學與工業)
• 碘-127(^{127}\text{I}):天然穩定的碘。
• 碘-131(^{131}\text{I}):放射性同位素,核裂變產物之一,醫學上常用於治療甲狀腺癌和甲亢。
• 鈷-60(^{60}\text{Co}):強放射性源,廣泛用於工業無損探傷、食品輻射滅菌及癌症放療。
5. 鉀與氬的同位素(日常與地質)
• 鉀-40(^{40}\text{K}):自然界中微量存在的天然放射性同位素(例如香蕉中就含有少量),
常與 氬-40(^{40}\text{Ar}) 一起用於地質岩石的年代鑒定(鉀-氬測年法)。
1871年,俄國化學家門捷列夫以他的元素週期律,預測“鎵”的存在,稱之為“eka-aluminium”,意思“鋁下元素”(鋁下一行的元素)。
其密度、熔點、氧化物的特徵、和氯的成鍵等性質與隨後發現的“鎵”實值相差無幾。
門捷列夫在1871年預測的性質和鎵的實際性質對比[14]: 217
性質 門捷列夫的預測 實際性質
原子量 ~68 69.723
密度 5.9 g/cm3 5.904 g/cm3
熔點 低 29.767 °C
氧化物的化學式 M2O3 Ga2O3
氧化物密度 5.5 g/cm3 5.88 g/cm3
氫氧化物性質 兩性 兩性
門捷列夫更提出了一些關於這個元素的預測:人們將可以用光譜儀來發現這個元素;這個金屬元素既可以溶於酸又可以溶於堿,
但不會和空氣反應;M2O3溶於酸時會產生MX3形式的鹽類;這個金屬的鹽類是鹼式鹽;這個金屬的硫酸鹽可以組成礬;
以及無水MCl3的揮發性比ZnCl2更高,以上這些預測後來都被證實是正確的。[14]: 217
1875年,德布瓦博德蘭檢測在閃鋅礦樣品的原子光譜時,發現兩條紫色譜線,後來經過電解氫氧化鎵的氫氧化鉀溶液得到鎵。
德布瓦博德蘭以“高盧”(Gallia)為這個元素命名,在拉丁語中這是對法國高盧的稱呼。
也有人認為是運用不同語言的雙關語而用他的名字(其中包含“Lecoq”)命名:Le coq在法語中是“公雞”(rooster)之意,
而後者在拉丁語中又是“吊帶”(gallus,與鎵gallium相近)的意思。不過1877年德布瓦博德蘭寫文章否定這個猜測。
德布瓦博德蘭原本認為鎵的密度是4.7 g/cm3,和門捷列夫預測的數值不相符。在門捷列夫的建議下,
德布瓦博德蘭重新測量,並且得到和門捷列夫預測幾乎相同的數值:5.9 g/cm3。[14]: 217
1960年代將砷化鎵使用於直接帶隙半導體的進展,更為鎵的應用迎來新的可能[14]: 221 。
1978年,電子行業使用鎵來製造發光二極體、光伏和半導體,而金屬行業則使用它來降低合金的熔點。



