同位素和放射性同位素

在 1900 年代初期，英国化学家弗雷德里克·索迪 （Frederick Soddy） 意识到，一种元素可以具有化学上无法区分的不同质量的原子。这些不同类型的原子称为同位素 — 质量不同的相同元素的原子。同位素的质量不同，因为它们具有不同的中子数，但在化学上是相同的，因为它们具有相同数量的质子。1921 年，Soddy 因这一发现而获得诺贝尔化学奖。

含有超过通常中子数的同位素称为重同位素。重同位素往往不稳定，而不稳定同位素具有放射性。放射性同位素是一种同位素，其原子核容易衰变，释放出亚原子粒子和电磁能。不同的放射性同位素（放射性同位素）的半衰期不同，即任何大小的同位素样本的一半衰变所需的时间。

放射性同位素发射的亚原子粒子可以通过成像技术进行检测和跟踪。半衰期短的弱放射性同位素称为放射性示踪剂，可用于医学成像。这些通常在数小时或数天内通过肺、尿液或粪便从体内排出。由于发射的辐射强度低且半衰期较短，这些放射性示踪剂不会对辐射诱发疾病构成威胁。

正电子发射断层扫描检测放射性葡萄糖的活性，放射性葡萄糖是细胞用作能量的单糖。PET 相机显示患者的哪些组织吸收的葡萄糖最多。代谢最活跃的组织在图像上显示为明亮的“热点”。PET 可以显示癌性肿块，因为癌细胞以高速率消耗葡萄糖以促进其快速繁殖。

过量暴露于放射性同位素会损害人体细胞，甚至导致癌症和先天性残疾，但当暴露得到控制时，一些放射性同位素可以在医学上发挥作用。放射疗法使用高能辐射来破坏癌细胞的 DNA，从而杀死或阻止它们分裂。

本文部分改编自Openstax， 化学 2e， 第 2.2 节原子理论的演变， Openstax， 解剖学和生理学 2e， 第 2 节.1： 元素和原子：物质的组成部分，和 Openstax，化学 2e，第 21.5 节：放射性同位素的使用。