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    什么是核素?

    2016/12/22 13:24:52

    核素簡介
    核素是指具有一定數目質子和一定數目中子的一種原子。很多元素有質子數相同而中子數不同的幾種原子。例如,氫有1H、2H、3H 3種原子,就是3種核素,它們的原子核中分別有0、1、2個中子。這3種核素互稱為同位素。[1]  例如,原子核里有6個質子和6個中子的碳原子,質量數是12,稱為碳-12核素,或寫成12C核素。原子核里有6個質子和7個中子的碳原子,質量數為13,稱13C核素。氧元素有16O,17O,18O三種核素。具有多種核素的元素稱多核素元素。自然界僅有一種核素存在的元素稱為單核素元素,如鈹、氟、鋁、鈉等20種元素。[2]  質子數為偶數的元素,可有較多的穩定核素,一般不少于3種,而質子數為奇數的元素,通常只有一個穩定核素,一般不會多于兩種,這是由核子的結合能所決定的。多核素元素中各核素互稱同位素,因為它們處于周期表中同一位置上,化學性質基本相同,但核性質不同;單核素元素沒有同位素。核素的質量即原子質量,總小于孤立質子、中子和電子的質量總和,在概念上也不等于質量數,在數值上除12C外均與質量數稍有不同。核素的質量是用質譜儀測定的,這種測定很先進,可測得7位或更多位有效數字。
    概念引入
    核素概念最初是為了確切描述元素的原子量而引入的。最初的化學原子概念是元素原子,即同一種元素對應有同一種原子,因此某種元素的原子量被規定為該元素原子的相對質量。同位素的發現揭示出元素并不是化學性質和量完全相同的一類原子,同一種元素的原子其質量可以不同,因而元素原子量所反映的是各種同位素原子質量的平均值。原子物理學的研究進一步表明,原子的質量主要是由構成原子核的質子和中子的數目決定的,而元素的化學性質只同質子數有關。為了進一步區分元素的同位素,科學家們引進了同位素的質量數,即質子數和中子數之和。從元素的化學性質看,不同的同位素在元素周期表上處于同一位置,故稱“同位素”,而從原子核的角度看,同位素又是同一種元素的質量不同的原子核,也稱為核素。這時,核素只不過是同位素的別稱。后來發現地球上天然存在的和人工制造的原子核都有“同核異能態”的現象,即具有相同質子數和中子數的原子核所顯現出來的核性質,如衰變方式、半衰期、能量等等可以不同。同核異能態是原子核層次的“同分異構體”,“同分”是指相同數目的質子和中子,“異構”則表示它們構成原子核的方式不同。但同位素概念不足以反映這種“同分異構”現象。如果把核素概念定義為同一同位素的核性質不同的原子核,就可以概括核的同分異構現象。因此,核素也就成了表達核性質的獨立概念。

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