本文将在介绍放射性年代测定法的同时，总结托福阅读、听力中的化学知识背景。

一、  理论介绍

原子结构（atomic structure）

原子（atom）是构成物质的基本粒子（particle），由原子核（nucleus）、核外电子（electron）构成。原子核又包括质子（proton）、中子（neutron）两种粒子。见下图：

原子质量（atomic mass）主要集中在原子核（电子质量可忽略不计），因此相对原子质量约等于质子数（proton number）加中子数（proton number）。

质子携带正电荷（positive charge），电子携带负电荷（negative charge），中子不带电。一般情况下质子数等于电子数（electron number），因此正负电荷相互抵消，原子不带电。

注：带电的原子被称为离子（ion）

元素周期表（periodic table）

具有相同质子数的原子属于同一元素（element）。将原子按照原子序数（atomic number）（即质子数）递增的顺序横排，再将具有相同外层电子数的原子纵排就形成了周期表（periodic table）。表中的横行为周期（period），纵行为族（group）。元素的族从左至右分别为：碱金属（alkali metal）、碱土族（alkaline earth）、过渡金属（transitional metal）、卤族（halogens）、稀有气体（noble gas）。见下图：

同位素（isotope）

质子数相同但中子数不同的原子互为同位素（isotope），例如碳12、碳13、碳14互为同位素，三者质子数均为6，中子数则分别为6、7、8。同位素之间的原子序数、化学性质（chemical properties）相同，原子质量和物理性质（physical properties ）不同。见下图：

放射性（radioactivity）

某些元素的同位素拥有极不稳定的原子核，从而可以释放出高能粒子或电磁辐射（electromagnetic radiation ）。元素的放射性是指元素从不稳定的原子核自发地放出射线，（如α射线、β射线、γ射线等）而变成另一种稳定元素的现象。周期表中原子序数在83以上的元素均具有放射性。见下图：

注：原子核同时释放出两质子、两中子时（即氦原子核）即为α射线，引起的衰变属于α衰变。原子核释放出电子时即为β射线，引起的衰变为β衰变。γ射线为原子核发生α衰变、β衰变时产生的光子（photon）

放射性衰变（radioactive decay）

放射性元素由于不断释放出射线而转变成另外一种原子核的过程被称为放射性衰变（radioactive decay），例如铀238（Uranium）的会释放出两个2质子、两个中子，衰变为钍234，不稳定的钍234会继续衰变，经过14个连续衰变后，铀238才最终成为稳定的铅206。

半衰期（half-life）

样本中半数放射性元素原子核发生衰变所需要的时间叫半衰期（Half-life）。不同元素的半衰期不同，长达数亿年，短则数微秒。例如铀238的半衰期为4.5亿年，也就意味着4.5亿年后样本中的铀238原子数量将只会剩下原先数量的一半，另一半将会衰变为铅。

部分天然元素的半衰期：

放射性年代测定法（radioactive dating）

放射性年代测定法是利用测定被测物中某些放射性核素与其衰变产物的比率，之后应用这种放射性核素半衰期计算年代的方法。具体包括以下几种：

第一、   铀铅测年法（Uranium-Leading dating），即根据铀衰变成铅的半衰期来测年的方法，可测量年代大约一百万到45亿年以上。本次考试中地球年龄的测定即使用该方法。

第二、   放射性碳测年法（radiocarbon dating），即根据碳14的衰变为氮（nitrogen）的半衰期来测年的方法，可测量年代为从现在到约58,000至 62,000年前。

碳14是太空射入的带电粒子撞入大气中的氮（nitrogen）原子内时产生的。当植物进行光合作用（photosynthesis）时便会不断的将含有碳14的二氧化碳吸入，因此植物体内的碳14与碳12 的比值会和大气中的比值趋同。但当死亡时，植物就无法再从空气中补充二氧化碳，体内的碳14的含量便会由于不断的衰变为氮而降低。因此凭借动植物体内碳14含量的多少便可以推断其年代。见下图：