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會變化的原子量

	分享人:	陳雪梅
	分享日期:	2011/12/13
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文.科學人雜誌
自然界中，除了只擁有一種穩定同位素的元素外；對於具有兩種以上穩定同位素的元素而言，在不同地點，例如大氣、海洋、地殼或太空等，同位素比例都不太一樣。也就是說，絕大部份元素的原子量是會變化的，不是恆久固定的值。

2011年為國際化學年，最有意義的重大事件，是在發現同位素一世紀後的2011年7月，由國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）出版的《國際化學》期刊中，正式發表了新版的同位素週期表，這個計畫名為「建構教育界使用的同位素週期表」（Development of an Isotopic Periodic Table for the Educational Community），自2007年開始執行，將週期表大幅改版，在每個元素格中，增列圓餅圖以表示同位素組成，並將10種元素的原子量變化範圍，正式明列出來，例如氫的原子量範圍為1.00784到1.00811。而為了方便使用，也有科學家在論文中列出了這些元素新的原子量平均值。

然而目前首次提出的同位素週期表，並不是最終版本，因為IUPAC將持續執行這個計畫，未來幾年將持續更新同位素週期表。

百年前的大驚奇：發現同位素
道爾頓（John Dalton）在19世紀初首先提出原子概念理論，一切物質由這些穩定的元素組成，並首次提出一些元素（氫、碳、氮、氧、硫、磷）的相對原子量。1869年，門得列夫（Dmitri Mendeleev）以俄文發表了標題為〈元素特性及其與原子量的關係〉的論文，提出現代週期表的雛型，這篇劃時代的兩頁鉅作，是打開人類對化學元素認識極為重要的一扇窗。

到了1896年，貝克（Henri Becquerel）在磷光實驗中，偶然發現鈾元素會自發性的釋出放射線，震驚了當時的科學界，激發許多頂尖的物理及化學家，前仆後繼投入有關放射性元素的研究狂潮中。

更震驚當時的是，多年來以純化超重金屬元素聞名的拉塞福（Ernest Rutherford），他實驗室裡的學生索帝（Frederick Soddy）於1901年發現，釷元素除了會釋出放射線外，還會自行衰變為鐳元素，這是科學界第一次發現到自然界除了穩定的元素外，也存在著不穩定元素，而且元素會自動轉變成另一種元素。發現的瞬間，索帝意識到：天啊！古老煉金術傳說是真的！他興奮地飛奔去向現代尊稱為原子核物理之父的老師報告，說他發現了元素的自然變質作用（transmutation，指煉金術中，金屬經過精煉後可轉換為純金的過程）。但是實驗態度以嚴謹出名、當時最具科學權威的拉塞福，當場潑了索帝一身冷水，並痛罵他：「看在上帝的份上吧！索帝，你可別亂講話！當心別人會把我們當成煉金術士了！」

數年之後，索帝、拉塞福及其他的科學家，才了解到釷元素變成為鐳元素的現象，為放射性元素的自發衰變過程，是不可能精煉成金子的，釷元素再經過一系列的衰變後，終將轉變為穩定的鉛元素。

索帝又歷經了10年的研究發現，有些具有不同放射性特徵以及質量的物質，無法利用化學方法把它們分離開來，也就是這些物質具有相同的化學特性。1910年他發表論文，推測這些長久困惑他的物質，是具有不同型態的同一種元素，佔據著週期表上同樣的位置！1913年，索帝以希臘文涵義「位於同樣位置」的同位素（isotope）一詞來表示這些物質，從此又開啟了人類對同位素一世紀來的研究。

在索帝提出同位素概念之後五年，鄧普斯特（Arthur Dempster）設計了第一台具有電磁鐵的熱游離質譜儀。他以高溫將中性原子離子化，這些離子在真空中受到電位差加速而做直線運動，當飛行過電磁場時，各種帶電的同位素離子因質量不同，造成旋轉半徑不同而被分離。鄧普斯特利用簡單的電磁學原理，便準確分析元素的同位素比例，直接證實了索帝「元素具有同位素」的假說。隨後幾十年間，週期表上元素同位素的組成陸續被準確測量。今天，以現代的多頻熱游離質譜儀以及感應耦合電漿質譜儀，來測量同位素比例，精準度可以達到百萬分之五至十。

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Wulong	是啊，世上一切都會改變 都要過去 唯有神的愛、信實、公義.....不改變 在他並沒有改變，也沒有轉動的影兒。 但主的日子要像賊來到一樣。 那日，天必大有響聲廢去， 有形質的都要被烈火銷化， 地和其上的物都要燒盡了。 發言日期:2011/12/13