
[isotope] 具有相同原子序数的同一化学元素的两种或多种原子之一,在周期表上占有同一位置,化学行为几乎相同,但原子质量或质量数不同,从而其质谱行为、放射性转变和物理性质(例如在气态下的扩散本领)有所差异。同位素的表示是在该元素符号的左上角注明质量数,例如碳14,C 14 或 14 C,一般用 14 C而不用C 14
同一元素的质量数不同的各种原子互为同位素。同位素的原子序数相同,在元素周期表上占同一位置。同位素在原子核中的质子数相同,中子数不同,如氢有氕、氘、氚三种同位素。
同位素是化学中描述同一元素不同原子形态的核心概念。根据《现代汉语词典》(第七版)的定义,同位素指具有相同原子序数(即质子数相同)、但中子数不同的同一元素的不同原子形式。这类原子在元素周期表中占据同一位置,因此得名“同位素”。
从原子结构角度分析,同位素的主要特征表现为三点:第一,原子核内质子数完全相同,属于同一元素;第二,中子数存在差异,导致质量数不同;第三,化学性质高度相似,但物理性质(如放射性)可能存在显著区别。以氢元素为例,其同位素包括氕(¹H)、氘(²H)、氚(³H),三者分别含有0、1、2个中子。
中国科学院化学研究所的《化学术语标准》特别指出,同位素现象普遍存在于自然界中。目前已发现的118种元素中,约80%具有两种或以上同位素。碳元素的同位素碳-12(稳定同位素)与碳-14(放射性同位素)在考古测年领域的应用,就是同位素实用价值的典型例证。
需要注意的是,同位素稳定性与其核内质子-中子比例密切相关。国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的技术报告显示,当原子核内中子与质子比值处于1-1.5区间时,同位素趋向稳定;超出该范围则易产生放射性衰变。这一规律解释了为何元素周期表中部元素常具有更多稳定同位素。
同位素是指同一种化学元素中,原子核内质子数相同但中子数不同的原子。它们具有相同的原子序数(即核电荷数),但由于中子数的差异,导致原子质量不同。以下是详细解释:
同位素扩展了元素的性质与应用范围,其研究对化学、物理、地质学及生命科学均有重要意义。
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