自然界中碳元素有三種同位素，即穩(wěn)定同位素12C、13C和放射性同位素14C，14C的半衰期為5730年，14C的應(yīng)用主要有兩個方面：一是在考古學(xué)中測定生物死亡年代，即放射性測年法；二是以14C標(biāo)記化合物為示蹤劑，探索化學(xué)和生命科學(xué)中的微觀運動。 一、14C測年法 自然界中的14C是宇宙射線與大氣中的氮通過核反應(yīng)產(chǎn)生的。碳-14不僅存在于大氣中，隨著生物體的吸收代謝，經(jīng)過食物鏈進入活的動物或人體等一切生物體中。由于碳-14一面在生成，一面又以一定的速率在衰變，致使碳-14在自然界中（包括一切生物體內(nèi)）的含量與穩(wěn)定同位素碳-12的含量的相對比值基本保持不變。 當(dāng)生物體死亡后，新陳代謝停止，由于碳-14的不斷衰變減少，因此體內(nèi)碳-14和碳-12含量的相對比值相應(yīng)不斷減少。通過對生物體出土化石中碳-14和碳-12含量的測定，就可以準(zhǔn)確算出生物體死亡（即生存）的年代。例如某一生物體出土化石，經(jīng)測定含碳量為M克（或碳-12的質(zhì)量），按自然界碳的各種同位素含量的相對比值可計算出，生物體活著時，體內(nèi)碳-14的質(zhì)量應(yīng)為 m克。但實際測得體內(nèi)碳-14的質(zhì)量內(nèi)只有m克的八分之一，根據(jù)半衰期可知生物死亡已有了3個5730年了，即已死亡了一萬七千二百九十年了。美國放射化學(xué)家W．F．利比因發(fā)明了放射性測年代的方法，為考古學(xué)做出了杰出貢獻而榮獲1960年諾貝爾化學(xué)獎。 由于碳-14含量極低，而且半衰期很長，所以用碳-14只能準(zhǔn)確測出5～6萬年以內(nèi)的出土文物，對于年代更久遠(yuǎn)的出土文物，如生活在五十萬年以前的周口店北京猿人，利用碳-14測年法是無法測定出來的。 二、碳-14標(biāo)記化合物的應(yīng)用 碳-14標(biāo)記化合物是指用放射性14C取代化合物中它的穩(wěn)定同位素碳-12，并以碳-14作為標(biāo)記的放射性標(biāo)記化合物。它與未標(biāo)記的相應(yīng)化合物具有相同的化學(xué)與生物學(xué)性質(zhì)，不同的只是它們帶有放射性，可以利用放射性探測技術(shù)來追蹤。 自 20世紀(jì) 40年代，就開始了碳-14標(biāo)記化合物的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用。由于碳是構(gòu)成有機物三大重要元素之一，碳-14半衰期長，β期線能量較低，空氣中最大射程 22cm，屬于低毒核素，所以碳-14標(biāo)記化合物產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣。至80年代，國際上以商品形式出售的碳-14標(biāo)記化合物，包括了氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)、糖類、核酸類、類脂類、類固醇類及醫(yī)學(xué)研究用的神經(jīng)藥物、受體、維生素和其他藥物等，品種已達近千種，約占所有放射性標(biāo)記化合物的一半。 以碳-14為主的標(biāo)記化合物在醫(yī)學(xué)上還廣泛用于體內(nèi)、體外的診斷和病理研究。用于體外診斷的競爭放射性分析是本世紀(jì)60年代發(fā)展起來的微量分析技術(shù)。應(yīng)用這種技術(shù)只要取很少量的體液（血液或尿液）在化驗室分析后，即可進行疾病診斷。由于競爭放射性分析體外診斷的特異性強，靈敏度高，準(zhǔn)確性和精密性好，許多疾病就可能在早期發(fā)現(xiàn)，為有效防治疾病提供了條件。 碳-14標(biāo)記化合物作為靈敏的示蹤劑，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。
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