同位素

  中文名称:同位素   英文名称:isotope   定义1:具有相同原子序数(即质子数相同,因而在元素周期表中的位置相同),但质量数不同,亦即中子数不同的一组核素。   所属学科: 电力(一级学科) ;核电(二级学科)   定义2:中子数不同的同一种元素的一种原子形式,包括稳定同位素和放射性同位素。   所属学科: 生态学(一级学科) ;全球生态学(二级学科)   
电子,质子,中子-内部结构模型图
电子,质子,中子-内部结构模型图
同位素同属于某一化学元素,其原子具有相同数目的电子质子,但却有不同数目的中子(例如氕、和氚,它们原子核中都有1个质子,但是它们的原子核中分别有0个中子、1个中子及2个中子,所以它们互为同位素)。  同位素是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,在元素周期表上占有同一位置,化学性质几乎相同(氕、氘和氚的性质有些微差异),但原子质量或质量数不同,从而其质谱性质、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14,一般用14C来表示)。  在自然界中天然存在的同位素称为天然同位素,人工合成的同位素称为人造同位素。如果该同位素是有放射性的话,会被称为放射性同位素。    英国放射化学家F.索迪根据对于天然放射系各种核素的化学性质的研究,于1910年最先提出放射性同位素的概念。    1899~1900年R.B.欧文斯和F.E.多恩先后在钍和镭的化合物中发现了钍射气和镭射气,它们都是氡的同位素。1900年W.克鲁克斯在铀化合物中发现铀X1,它是钍的同位素。但是,最早发现的这些同位素事例并未引起人们的注意。    1905~1906年,放射化学家在寻找元素镭的母体时发现了放射性元素(230Th)。美国化学家B.B.博尔特伍德在研究它的化学性质时发现它和钍很相似,一旦混合就无法再将它们分开。另一些化学家重复这一工作,同样证明无法分离。后来陆续发现许多类似的事例,如射钍(228Th)不能与钍分开、 新钍1(228Ra)不能与镭分开。按当时比较普遍的观点,这些新发现的放射元素与已知元素的化学性质近似,最可能的原因是这些元素中存在着新的元素系(像镧系一样)。但是有一些化学家认为:几种无法用化学方法分离的放射性元素可以排列在元素周期表的同一位置,不论这一位置是空着的,还是已被元素占有的,因此称它们为同位素。    同位素概念既证明了元素周期律的正确性,又修正了道尔顿的原子学说。质谱技术建立以后,证明稳定元素中普遍存在同位素现象。    同位素的化学性质近似,是同位素示踪方法的依据。这种方法在科学研究、工农业生产和医疗方面有着重要用途。近代分析方法证明:各种同位素性质之间存在微小差别,由此可以实现同位素的分离。但这种微小差别在示踪方法中一般可以忽略。