1、同位素的性质有何异同？

同种元素的不同核素互称同位素，由于元索的化学性质取决于核电荷数和核外电子排布，而同位素恰恰具有完全相同的核电荷数与核外电子排布，故同位素具有相同的化学性质。这也是为什么把具有相同质子数的不同核素统称为一种元素，放在周期表内同一 位置(“同位素”名称由此而来)的原因。

由于同位素其有不同的质子数和不同的核内中子数，这就导致了它们往往具有不同的物理性质。比 如，由¹₁H构成的氢气(H₂)和由²₁H(D)构成的氢气 (H₂)，因相对分子质量不同，它们在同温、同压下的密度显然是不同的，后者是前者的2倍。由于相对分子质量不同，H₂与D₂的扩散速率也是不同的。同理，分 别由¹₁H与D形成的水H₂O与D₂O(重水)的沸点、密度也略有不同，如下表。

另外，有些元素同位索的放射性也不一样，如碳的同位素中，¹²C、¹³C的原子核比较稳定，而¹⁴C则会 不断从核内释放出电子(形成β-射线)，蜕变为¹⁴N的 原子。

简言之，同位素一般具有相同的化学性质和不同的物理性质，生产、生活、科研中，同位素的应用也正体现在这里。

2、什么叫同位素的丰度？

有的元素在自然界只能找到1种核素，如氟元素 只有¹⁹₉F，钠元素只有²³₁₁Na，而大多数元素都有多种天然同位素，在自然界里同一元素的不同核素占有不同的比例，我们把某元素的各种天然同位素在自然界的分数组成(原子数百分比，一般用 f 表示)称为同位素的“丰度”，如：氧元素3种天然同位素的丰度分别为:，，，

有些元素的同位素丰度随取样样本不同而有高有低，通常所说的同位素丰度是指以地壳(包括岩 石、水和大气)为取样范围时的多样本平均值。但总体来讲，大多数元素的同位素丰度在世界各地的分布是均匀的，尤其是参与构成气体或液体物质的元素。这 与气体、液体的可流动性有关。

初中化学里我们学过相对原子质量的概念是：“用1个原子的实际质址与C－12原子质量的1/12的 比值表示的原子相对质量”。现在看来，这个相对原子质量并不是元素的相对原子质量，而是指1种核素的相对原子质量，我们常用的元素的相对原子质量。又是如何得到的呢？

科学家借用1 mol 混合物的质量的计算方法，规定“元素的相对原子质量等于该元素的各天然同位素相对原子质量的加权平均值”。以氯元素为例说明如下：氯元素只有³⁵Cl和³⁷Cl  2种天然核素，其相对原子质量及丰度如下：

则氧元素的相对原子质量为：

反之，我们也可以根据元素的相对原子质量判断其各同位素的丰度比，例如，已知铜元素只有⁶³Cu 和⁶⁵Cu  2种天然同位素，则我们可根据铜元素的相对原子质量63.55，可算出铜元素2种核素的原子数之比为.

3、“C－14测年法”的原理是怎样的？

“C -14测年法”又称放射性碳素断代法，我们知道，碳是自然界中广泛存在的元素，它有3种天然同位素，即 C－12(¹²C)、C－13(¹³C)、C－14(¹⁴C)，只有 C－14 具有放射性，碳14在自然界含量极少，其半衰期很长 (5 730±40 a)。

由于新陈代谢，地球上生命体内C－14含量(特别是与别的碳同位素的比例)保持不变，但当生命死亡后，¹⁴C进入生物体内的过程就停止了。这时，留在体内的¹⁴C就只能按照其固有的半衰期5 730年的衰变速率逐渐减少，因此，埋藏在地下深层的样品，只要测定其¹⁴C与¹²C的含量比例，按¹⁴C的放射性衰变公式进行计算，校订之后便可推出待测物品的存在年代。其道理可以简单地理解为：

但是，由于C－14的含量本来就低，年代过于久远的物品中C－14的含量难以准确测量，故C－14测年法只能准确测定5.6万年以内的出土文物；对于年代更久远的样本.如生活在50万年以前的周口店北京猿人，利用C－14测年法是无法准的测定的。

4、如何用于诊断甲状腺疾病？

碘元索的最主要同位素是¹²⁷₅₃I，它的原子核非常稳定，没有放射性。但碘的另一同位素¹³¹₅₃I则有放射性，会不断释放出β－射线和γ－射线。它样放出的射线可以借助物理仪器探测到。

碘元素是人体合成甲状腺素必需的元素，正常人体内约有1/2左右的碘元素集中在甲状腺，但是患有甲状腺疾病(甲亢、甲减、甲状腺癌)的人体内碘元素的分布与常人是不同的。当医生根据病人的症状怀疑他患有甲状腺疾病时，往往让病人服用含放射性同位素¹³¹₅₃I的药物，一段时间后，通过用仪器探测¹³¹₅₃I核素试样放出的射线密度，可判断碘元素在人体内的分布情况，并与正常人的分布情况做比较，来分析病情。显然这一应用也是基于¹²⁷₅₃I与¹³¹₅₃I具有相同的化学性质(生物化学性质)而不同的物理性质(放射性)。

可能你会想到，服用带有放射性的药物会不会影响身体健康？多年的临床医学研究证明，诊断剂量的 ¹³¹₅₃I对人体并无明显不良好响，近年来，医疗界也釆用较大剂量的¹³¹₅₃I杀死甲状腺癌细胞，这个就有一定的副作用了，但相对于恶性肿瘤的治疗来说，副作用也是必须承受的。