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放射性元素：修订间差异

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=== 鉍 ===
=== 鉍 ===
由於[[鉍]]的放射性過於微弱，直到2003年才被科學家檢測出其具有放射性，半衰期超過[[宇宙年齡]]的十億倍。<ref>{{cite journal |last = Marcillac |first = Pierre de |author2 = Noël Coron |author3 = Gérard Dambier |author4 = Jacques Leblanc |author5 = Jean-Pierre Moalic |name-list-style = amp |date=2003 |title = Experimental detection of α-particles from the radioactive decay of natural bismuth |journal = Nature |volume = 422 |pages = 876–878 |pmid=12712201 |doi = 10.1038/nature01541 |issue = 6934 |bibcode= 2003Natur.422..876D|s2cid = 4415582 }}</ref>因為[[鉍-209]]的半衰期極長，其微乎其微的放射性不會對生物造成任何影響（甚至比人體本身的放射性低得多），所以在幾乎所有應用方面中，鉍都被視為穩定的非放射性元素，無須對其進行任何防護措施，而對其放射性的研究純粹是基於學術興趣。<ref name="Kean">{{cite book|last=Kean|first=Sam|title=The Disappearing Spoon (and other true tales of madness, love, and the history of the world from the Periodic Table of Elements)|url=https://archive.org/details/disappearingspoo0000kean_p8o5|publisher=Back Bay Books |location=New York/Boston|year=2011|pages=[https://archive.org/details/disappearingspoo0000kean_p8o5/page/158 158]–160|isbn=978-0-316-051637}}</ref>鉍一般以化合態用作藥品、顏料和化妝品<ref>{{Cite book|chapter=The disappearing spoon and other true tales of madness, love, and the history of the world from the periodic table of the elements|url=http://worldcat.org/oclc/935530837|isbn=978-1-4464-3765-0|oclc=935530837|last=Kean, Sam.}}</ref><ref>{{Cite web|title=Diagnosis and Treatment {{!}} Shigella – Shigellosis {{!}} CDC|url=https://www.cdc.gov/shigella/diagnosistreatment.html|accessdate=2020-01-03|date=2019-01-17|work=www.cdc.gov|language=en-us|archive-date=2020-03-09|archive-url=https://web.archive.org/web/20200309201240/https://www.cdc.gov/shigella/diagnosistreatment.html|dead-url=no}}</ref><ref>{{Cite journal|title=Effect pigments—past, present and future|url=http://dx.doi.org/10.1016/j.porgcoat.2005.07.003|last=Maile|first=Frank J.|last2=Pfaff|first2=Gerhard|date=2005-11|journal=Progress in Organic Coatings|issue=3|doi=10.1016/j.porgcoat.2005.07.003|volume=54|pages=150–163|issn=0300-9440|last3=Reynders|first3=Peter}}</ref><ref>{{Cite book|chapter=Special Effect Pigments: Technical Basics and Applications|url=https://books.google.com/books?id=Q1Pc0aY-vg4C&pg=PA36|publisher=Vincentz Network GmbH & Co KG|date=2008|isbn=978-3-86630-905-0|language=en|first=Gerhard|last=Pfaff|title=|access-date=2020-01-03|archive-date=2020-03-16|archive-url=https://web.archive.org/web/20200316011545/https://books.google.com/books?id=Q1Pc0aY-vg4C&pg=PA36|dead-url=no}}</ref>，少部分用作合金材料和[[鉛]]的替代品等。<ref>{{Cite journal|title=Poisoning effect of bismuth on modification behaviour of strontium in LM25 alloy|url=http://dx.doi.org/10.1007/s12034-011-0239-5|last=FARAHANY|first=S|last2=OURDJINI|first2=A|date=2011-10|journal=Bulletin of Materials Science|issue=6|doi=10.1007/s12034-011-0239-5|volume=34|pages=1223–1231|issn=0250-4707|last3=IDRIS|first3=M H|last4=THAI|first4=L T}}</ref><ref>{{Cite journal|title=Effect of bismuth on microstructure of unmodified and Sr-modified Al-7Si-0.4Mg alloys|url=http://dx.doi.org/10.1016/s1003-6326(11)60881-9|last=FARAHANY|first=S.|last2=OURDJINI|first2=A.|date=2011-07|journal=Transactions of Nonferrous Metals Society of China|issue=7|doi=10.1016/s1003-6326(11)60881-9|volume=21|pages=1455–1464|issn=1003-6326|last3=IDRIS|first3=M.H.|last4=THAI|first4=L.T.}}</ref><ref>{{Cite journal|title=Compositional distributions in classical and lead-free brasses|url=http://dx.doi.org/10.1016/j.matchar.2006.02.005|last=La Fontaine|first=A.|last2=Keast|first2=V.J.|date=2006-12|journal=Materials Characterization|issue=4-5|doi=10.1016/j.matchar.2006.02.005|volume=57|pages=424–429|issn=1044-5803}}</ref><ref>{{Cite web|title=Klochko, Kateryna.|url=https://www.usgs.gov/centers/nmic/bismuth-statistics-and-information|accessdate=2020-01-03|author=Klochko, Kateryna.|date=|format=|work=www.usgs.gov|publisher=United States Geological Survey.|language=|archive-date=2020-01-03|archive-url=https://web.archive.org/web/20200103073457/https://www.usgs.gov/centers/nmic/bismuth-statistics-and-information|dead-url=no}}</ref>
由於[[鉍]]的放射性過於微弱，直到2003年才被科學家檢測出其具有放射性，半衰期超過[[宇宙年齡]]的十億倍。因為[[鉍-209]]的半衰期極長，其微乎其微的放射性不會對生物造成任何影響（甚至比人體本身的放射性低得多），所以在幾乎所有應用方面中，鉍都被視為穩定的非放射性元素，無須對其進行任何防護措施，而對其放射性的研究純粹是基於學術興趣。鉍一般以化合態用作藥品、顏料和化妝品，少部分用作合金材料和[[鉛]]的替代品等。


原子序數≥99（[[鑀]]以後）的放射性元素由於半衰期很短，非常不穩定，且無法大量生產，因此目前在科學研究之外沒有任何實際用途。
原子序數≥99（[[鑀]]以後）的放射性元素由於半衰期很短，非常不穩定，且無法大量生產，因此目前在科學研究之外沒有任何實際用途。<ref>[http://education.jlab.org/itselemental/ele099.html It's Elemental – The Element Einsteinium] {{Wayback|url=http://education.jlab.org/itselemental/ele099.html |date=20190710170841 }}. Retrieved 2 December 2007.</ref>


== 危害 ==
== 危害 ==

2022年10月2日 (日) 13:26的版本

放射性元素（英語：radioactive element）是指原子核不穩定、具有放射性的化學元素。放射性元素的原子核會放射出游離輻射（電子、α粒子等次原子粒子和X射線、γ射線等高能光子），衰變成其他核種。[1]

每一種元素都有著多種同位素，其中大多具有放射性，會衰變成其他同位素，稱為放射性同位素；反之，原子核足夠穩定，不會發生放射性衰變的同位素，則稱為穩定同位素。而放射性元素是指沒有穩定同位素的元素，其所有同位素都具有放射性。元素週期表中，43號鎝和61號鉕以及所有原子序數為83（鉍）以上的元素都屬於放射性元素，而其餘原子序小於83的元素都具有至少1種穩定的同位素。[2]

每種放射性核種的核穩定性各不相同，發生衰變的半衰期也有長有短。通常質子或中子數為偶數的核種具有較高的穩定性[3]，因此原子序（即質子數）為偶數的放射性元素，其最長壽同位素的半衰期大多比相鄰的奇數者來得長。例如90號元素釷和92號元素鈾的最長壽同位素都具有數十億年的長半衰期；而與之相鄰的89號錒和91號鏷，其最長壽同位素的半衰期則分別只有21.8年和32500年。原子序小於83的元素中唯二沒有穩定同位素的鎝和鉕，其原子序也都是奇數。

存在

所有原子序數小於95（鋂）的放射性元素在自然界中都可找到其存在，稱為天然放射性元素。自然界中最普遍、豐度最高的放射性元素為三種半衰期極長的原始（英语：Primordial nuclide）放射性元素：鉍、釷和鈾。其餘天然放射性元素都是釷或鈾的衰變產物，或者是鈾的分裂產物，在自然界中僅痕量存在。釷和鈾的衰變過程構成了現今自然界中最主要的三條衰變鏈，分別是以釷-232為母體的釷衰變鏈、以鈾-238為母體的鈾衰變鏈和以鈾-235為母體的錒衰變鏈，這三條衰變鏈的最終產物分別是穩定的鉛-208、鉛-206和鉛-207。而鉍-209是第四條衰變鏈錼衰變鏈的倒數第二個子核種，會衰變成穩定的鉈-205。[4]

原子序為95以上的放射性元素都不存在於自然界中，所有同位素都是人造的，稱為人工合成元素或人造元素。[5][6]人工合成元素可以通過核反應爐或粒子加速器等設備來合成。[7]

另外，有些元素除了穩定同位素外還具有天然存在的放射性同位素，例如鈹-10、碳-14、鋁-26、氪-81等宇生放射性核種（英语：Cosmogenic nuclide）和鉀-40、銣-87、釤-147等原始放射性核種，但豐度通常比同一元素的穩定同位素來得低。只有極少數天然放射性同位素的豐度高於同一元素的穩定同位素，例如銦-115（豐度95.71%）、錸-187（豐度62.6%）等。

放射性元素列表

根據每個元素最穩定同位素的核穩定性上色的元素週期表。
  具有至少一種穩定同位素的元素
  最穩定同位素之半衰期超過400萬年的放射性元素
  最穩定同位素之半衰期介於800~34000年之間的放射性元素
  最穩定同位素之半衰期介於1天~130年之間的強放射性元素
  最穩定同位素之半衰期介於幾分鐘到1天內的強放射性元素
  最穩定同位素之半衰期不到幾分鐘的強放射性元素。由於它們放射性極強且極度不穩定，目前對這些元素的性質所知甚少


以下表格列出所有已發現的放射性元素，表格中還有以下的項目：

  • 原子序、名稱及元素符號都是用來區分各化學元素的基本訊息。
  • 週期、族及分區表示該元素在週期表中的位置。
  • 類別將元素依性質和在週期表中的位置做一簡單的分類。
  • 原子量中根據該元素在自然界中各同位素的豐度比例，列出其平均原子量。自然界中豐度極低或不存在的元素則以其最長壽同位素之質量數表示。
  • 最長壽同位素中列出該元素最長壽的同位素之質量數。
  • 半衰期中列出該元素最長壽的同位素之半衰期。
  • 存在情形依元素的來源分為三種：自然界中大量存在的原始（英语：Primordial nuclide）元素、放射性原始元素的衰變產物（自然界中僅痕量存在）、自然界中不存在的人工合成元素。
  • 豐度中列出該元素在地殼中的豐度（單位為mg/kg），地殼中不存在的元素則以-表示。
放射性元素列表
原子序 名稱 符號 週期 族 分區 類別 原子量 最長壽同位素 半衰期 存在情形 豐度
43 鎝 Tc 5 7 d 過渡金屬 [97] 97 421萬年 衰變產物 ~ 3×10−9
61 鉕 Pm 6 3 f 鑭系元素 [145] 145 17.7年 衰變產物 2×10−19
83 鉍 Bi 15 p 貧金屬 208.98 209 2.01×1019年 原始（英语：Primordial nuclide） 0.009
84 釙 Po 16 貧金屬 [209] 209 152.2年 衰變產物 2×10−10
85 砈 At 17 鹵素 [210] 210 8.1小時 衰變產物 3×10−20
86 氡 Rn 18 稀有气体 [222] 222 3.82天 衰變產物 4×10−13
87 鍅 Fr 7 1 s 鹼金屬 [223] 223 22分鐘 衰變產物 ~ 1×10−18
88 鐳 Ra 2 鹼土金屬 [226] 226 1600年 衰變產物 9×10−7
89 錒 Ac 3 f 錒系元素 [227] 227 21.77年 衰變產物 5.5×10−10
90 釷 Th 3 錒系元素 232.04 232 140.5億年 原始 9.6
91 鏷 Pa 3 錒系元素 231.04 231 32760年 衰變產物 1.4×10−6
92 鈾 U 3 錒系元素 238.03 238 44.7億年 原始 2.7
93 錼 Np 3 錒系元素 [237] 237 214萬年 衰變產物 ≤ 3×10−12
94 鈽 Pu 3 錒系元素 [244] 244 8080萬年 衰變產物 ≤ 3×10−11
95 鋂 Am 3 錒系元素 [243] 243 7370年 人工合成 -
96 鋦 Cm 3 錒系元素 [247] 247 1560萬年 人工合成 -
97 鉳 Bk 3 錒系元素 [247] 247 1380年 人工合成 -
98 鉲 Cf 3 錒系元素 [251] 251 898年 人工合成 -
99 鑀 Es 3 錒系元素 [252] 252 1.29年 人工合成 -
100 鐨 Fm 3 錒系元素 [257] 257 100.5天 人工合成 -
101 鍆 Md 3 錒系元素 [258] 258 51.5天 人工合成 -
102 鍩 No 3 錒系元素 [259] 259 58分鐘 人工合成 -
103 鐒 Lr 3 d 錒系元素 [266] 266 11小時 人工合成 -
104 鑪 Rf 4 過渡金屬 [267] 267 1.3小時 人工合成 -
105 𨧀 Db 5 過渡金屬 [268] 268 1.17天 人工合成 -
106 𨭎 Sg 6 過渡金屬 [269] 269 14分鐘 人工合成 -
107 𨨏 Bh 7 過渡金屬 [270] 270 1分鐘 人工合成 -
108 𨭆 Hs 8 過渡金屬 [269] 269 16秒 人工合成 -
109 䥑 Mt 9 過渡金屬 [278] 278 4.5秒 人工合成 -
110 鐽 Ds 10 過渡金屬 [281] 281 12.7秒 人工合成 -
111 錀 Rg 11 過渡金屬 [282] 282 1.67分鐘 人工合成 -
112 鎶 Cn 12 過渡金屬 [285] 285 28秒 人工合成 -
113 鉨 Nh 13 p 未知 [286] 286 9.5秒 人工合成 -
114 鈇 Fl 14 貧金屬 [289] 289 1.9秒 人工合成 -
115 鏌 Mc 15 未知 [290] 290 650毫秒 人工合成 -
116 鉝 Lv 16 未知 [293] 293 57毫秒 人工合成 -
117 鿬 Ts 17 未知 [294] 294 51毫秒 人工合成 -
118 鿫 Og 18 未知 [294] 294 0.69毫秒 人工合成 -

應用

放射性元素的放射性雖然限制了它們在日常生活中的可用性，卻也為它們在醫療、工業、軍事和能源等領域帶來了許多應用：

釷

釷是少數因為對其放射性的隱憂而在諸多應用中逐漸被淘汰的元素。釷曾廣泛使用於煤氣燈網罩（英语：gas mantle）[55]、GTAW焊的鎢釷電極[56]、白熾燈絲等[57]，也被用作高品質透鏡玻璃[58]、耐高溫陶瓷等之添加劑[56]和工業化學反應的催化劑等，但這些應用都因為考量到釷及其衰變產物的放射性對環境和人體健康造成的風險而逐漸被其他材料取代。[56][59]不過作為儲量最豐富的放射性元素，人們正在開發以釷取代鈾作為核反應爐燃料的可能性，目前已有數個釷反應爐被建造。（參見釷燃料發電）[60][61]

鈾

除了核武器和核燃料之外，鈾還有一些與放射性無關的應用，例如鈾鹽可用作玻璃著色劑（鈾玻璃）[62][63]、相片調色劑[64]、皮革、木材和絲綢的染色劑等，但這些應用也都和釷一樣隨著人們愈發重視放射性對人體和環境的危害後逐漸減少使用。不過乙酸鈾醯目前仍是廣泛用於電子顯微鏡切片標本的標準負染色劑之一。[65]

另外，以鈾-238為主的貧鈾放射性較弱，可作為飛行器的配重塊、放射線療法和工業用放射造影器材的屏蔽物、承裝放射性物質所使用的貨箱等[66]，軍事上則常用作穿甲彈和戰車裝甲的材料[67]，但依然有可能對人體造成長期的健康隱患。

鐳

鐳是另一個隨著放射性的危害廣為人知而快速淡出人類社會的元素。在放射性剛被發現的幾十年間，鐳-226被大量用於手錶、飛機開關、時鐘和儀錶盤等的發光塗料[68]，也在醫療上被用作產生氡氣的藥物，而氡氣用於治療癌症。[69][70]甚至還有不肖廠商誇大放射性的「治療能力」，將鐳-226作為牙膏、護髮霜甚至食品和藥物等產品中的添加劑。[71]鐳在產業中的大量使用造成許多民眾因為輻射中毒而留下終身殘疾甚至死亡，知名的例子包括鐳女郎和運動員埃本·拜爾斯。[72][73][74]目前鐳-226在放射治療和發光塗料中的應用已被其他更安全、更容易獲得的放射性核種所取代。[25][45][47]

鉍

由於鉍的放射性過於微弱，直到2003年才被科學家檢測出其具有放射性，半衰期超過宇宙年齡的十億倍。[75]因為鉍-209的半衰期極長，其微乎其微的放射性不會對生物造成任何影響（甚至比人體本身的放射性低得多），所以在幾乎所有應用方面中，鉍都被視為穩定的非放射性元素，無須對其進行任何防護措施，而對其放射性的研究純粹是基於學術興趣。[76]鉍一般以化合態用作藥品、顏料和化妝品[77][78][79][80]，少部分用作合金材料和鉛的替代品等。[81][82][83][84]

原子序數≥99（鑀以後）的放射性元素由於半衰期很短，非常不穩定，且無法大量生產，因此目前在科學研究之外沒有任何實際用途。[85]

危害

如果因為一些事故、不良的處理或者其他方法，造成放射性元素被釋放到環境中，它們能潛在並引起有害的效應，即放射性污染。如果過分地使用在醫療或生活應用上，使得人體過度暴露於放射線中，也能導致危險，為放射性中毒。放射性元素也能導致電器故障。

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參見

 元素與同位素的穩定度
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