同位素

同位素

具有相同質子數，不同中子數的同一元素的不同核素互為同位素(Isotope)。

基本介紹

  • 中文名：同位素
  • 外文名：Isotope
  • 提出者：F.索迪
  • 提出時間：1910年
  • 套用學科：物理、化學
  • 適用領域範圍：和平利用核能
  • 適用領域範圍：物理學、醫學
定義,基本性質,研究,發現意義,開發套用,綜述,和平利用核能,農業方面,醫學方面,列表,雜誌簡介,基本信息,編委成員,

定義

以上定義中的原子是廣義的概念，指微觀粒子。質子數相同而中子數不同的同一元素的不同核素互稱為同位素。
例如：氫有三種同位素，H氕、D氘（又叫重氫）、T氚（又叫超重氫）；碳有多種同位素，12C、13C和 14C（有放射性）等。
同位素是同一元素的不同原子，其原子具有相同數目的質子，但中子數目卻不同。例如：氕、氘和氚，它們原子核中都有1個質子，但是它們的原子核中卻分別有0箇中子、1箇中子及2箇中子，所以它們互為同位素。其中，氕的相對原子質量為1.007947，氘的相對原子質量為2.274246，氚的相對原子質量為3.023548，氘幾乎比氕重一倍，而氚則幾乎比氕重二倍。
同位素元素圖同位素元素圖
同位素具有相同原子序數的同一化學元素的兩種或多種原子之一，在元素周期表上占有同一位置，化學性質幾乎相同（氕、氘和氚的性質有些微差異），但原子質量或質量數不同，從而其質譜性質、放射性轉變和物理性質（例如在氣態下的擴散本領）有所差異。同位素的表示是在該元素符號的左上角註明質量數（例如碳14，一般用14C來表示）。
在自然界中天然存在的同位素稱為天然同位素，人工合成的同位素稱為人造同位素。如果該同位素是有放射性的話，會被稱為放射性同位素。每一種元素都有放射性同位素。有些放射性同位素是自然界中存在的，有些則是用核粒子，如質子、a粒子或中子轟擊穩定的核而人為產生的。

基本性質

同位素是具有相同原子序數的同一化學元素的兩種或多種原子之一，在元素周期表上占有同一位置，化學行為幾乎相同，但原子量或質量數不同，從而其質譜行為、放射性轉變和物理性質(例如在氣態下的擴散本領)有所差異。同位素的表示是在該元素符號的左上角註明質量數（質子數+中子數），左下角註明質子數。 例如碳14，一般用14C而不用C-14。
同位素的表示符號同位素的表示符號
自然界中許多元素都有同位素。同位素有的是天然存在的，有的是人工製造的，有的有放射性，有的沒有放射性。
同一元素的同位素雖然質量數不同，但他們的化學性質基本相同（如：化學反應和離子的形成），物理性質有差異[主要表現在質量上（如：熔點和沸點）]。自然界中，各種同位素的原子個數百分比一定。
同位素是指具有相同核電荷但不同原子質量的原子（核素）。在19世紀末先發現了放射性同位素，隨後又發現了天然存在的穩定同位素，並測定了同位素的豐度。大多數天然元素都存在幾種穩定的同位素。同種元素的各種同位素質量不同，但化學性質幾乎相同。
自19世紀末發現了放射性以後，到20世紀初，人們發現的放射性元素已有30多種，而且證明，有些放射性元素雖然放射性顯著不同，但化學性質卻完全一樣。

研究

1910年英國化學家F.索迪提出了一個假說，化學元素存在著相對原子質量和放射性不同而其他物理化學性質相同的變種，這些變種應處於周期表的同一位置上，稱做同位素。不久，就從不同放射性元素（鈾和釷等）得到一種鉛的相對原子質量是206.08，另一種則是208。1897年英國物理學家J.J.湯姆遜(約瑟夫.約翰.湯姆遜)發現了電子，1912年他改進了測電子的儀器，利用磁場作用，製成了一種磁分離器（質譜儀的前身）。當他用氖氣進行測定時，無論氖怎樣提純，在屏上得到的卻是兩條拋物線，一條代表質量為20的氖，另一條則代表質量為22的氖。這就是第一次發現的穩定同位素，即無放射性的同位素。當F.W.阿斯頓製成第一台質譜儀後，進一步證明，氖確實具有原子質量不同的兩種同位素，並從其他70多種元素中發現了200多種同位素。
到目前為止，已發現的元素有109種，只有20種元素未發現穩定的同位素，但所有的元素都有放射性同位素。大多數的天然元素都是由幾種同位素組成的混合物，穩定同位素約有300多種，而放射性同位素竟達約2800種以上。
1932年提出原子核的中子——質子理論以後，才進一步弄清，同位素就是一種元素存在著質子數相同而中子數不同的幾種原子。由於質子數相同，所以它們的核電荷和核外電子數都是相同的（質子數=核電荷數=核外電子數），並具有相同電子層結構。因此，同位素的化學性質是相同的，但由於它們的中子數不同，這就造成了各原子質量會有所不同，涉及原子核的某些物理性質（如放射性等），也有所不同。一般來說，質子數為偶數的元素，可有較多的穩定同位素，而且通常不少於3個，而質子數為奇數的元素，一般只有一個穩定核素，其穩定同位素從不會多於兩個，這是由核子的結合能所決定的。

發現意義

同位素的發現，使人們對原子結構的認識更深一步。這不僅使元素概念有了新的含義，而且使相對原子質量的基準也發生了重大的變革，再一次證明了決定元素化學性質的是質子數（核電荷數），而不是原子質量數。
同位素列表(轉自維基百科)同位素列表(轉自維基百科)

開發套用

綜述

許多同位素有重要的用途，例如C-12是作為確定原子量標準的原子； 兩種H原子是製造氫彈的材料； U-235是製造核子彈的材料和核反應堆的原料。同位素示蹤法廣泛套用於科學研究（如國防）、工農業生產和醫療技術方面，例如用O標記化合物確證了酯化反應的歷程， I 用於甲狀腺吸碘機能的實驗等。

和平利用核能

和平利用核能的重要方面，也是核工業為國民經濟和人民生活服務的一個重要內容。
1982年，核工業部成立了中國同位素公司，負責組織同位素生產、供應和進出口貿易。中國核學會成立了核農學、核醫學、核能動力、輻射工藝、同位素等19個分會。並多次召開各有關專業會議，推廣核能、同位素和其他核技術的套用。
我國同位素能生產的品種越來越多，包括放射性藥物、各种放射源、氫-3、碳-14等標記化合物、放化製劑和放射免疫分析用的各種試劑盒和穩定同位素及其標記化合物等。同位素的生產單位中中國原子能科學研究院同位素的生產量，就占全國的總量的80%以上。我國同位素在國內的用戶，由過去主要依靠進口，逐步轉為大部分由國內生產自給。
隨著同位素生產的發展，進一步促進了同位素和其他核技術在許多部門的套用，並取得了明顯的經濟效益和社會效益。

農業方面

農業方面，採用輻射方法或輻射和其他方法相結合，培育出農作物優良品種，使糧食、棉花、大豆等農作物都獲得了較大的增產。利用同位素示蹤技術研究農藥和化肥的合理使用及土壤的改良等，為農業增產提供了新的措施。其他如輻射保藏食品等研究工作，也取得了較大的進展。

醫學方面

醫學方面，全國有上千家醫療單位，在臨床上已建立了百多項同位素治療方法，包括體外照射治療和體內藥物照射治療。同位素在免疫學、分子生物學、遺傳工程研究和發展基礎核醫學中，也發揮了重要作用。

列表

同位素列表列出了所有已知的化學元素的同位素。
此表由左到右按照原子序數的增長而排列，由上到下依照中子數目由少到多排列。
表格中的顏色表示各個同位素的半衰期（參見圖例），表格邊緣的顏色表示最穩定的核素的半衰期。
半衰期
El
不穩定
El
1-10 天
El
10-100 天
El
100 天-10 年
El
10-10，000 年
El
>10，000 年
El
天然放射性
El
穩定
已知同位素列表
質子數
1
2
中子數
氫
氦
3
4
0
氕
鋰
鈹
5
6
1
氘
He
硼
碳
7
2
氚
He
Li
Be
C
氮
8
3
H
He
Li
Be
B
C
氧
9
4
H
He
Li
Be
B
C
N
氟
10
5
H
Li
Be
B
C
N
O
氖
11
6
H
He
Li
Be
B
C
N
O
鈉
12
7
Be
B
C
N
O
F
Ne
鎂
13
8
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
鋁
14
9
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
矽
15
10
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
磷
16
11
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
硫
17
12
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
氯
18
13
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
氬
19
14
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
鉀
20
15
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
鈣
16
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
21
17
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
鈧
22
18
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
鈦
23
19
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
釩
24
20
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
鉻
25
21
Na
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
錳
26
22
Na
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
Cr
鐵
27
23
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Fe
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28
24
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S
Cl
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V
Cr
Mn
Fe
鎳
29
25
Cl
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K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Ni
銅
30
26
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
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Fe
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Ni
鋅
31
27
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
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Zn
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32
28
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Cr
Mn
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31
K
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Cr
Mn
Fe
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Ni
Cu
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33
32
V
Cr
Mn
Fe
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Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
砷
34
33
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
硒
35
36
34
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
Se
溴
氪
37
35
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
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銣
36
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
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Se
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38
37
Co
Ni
Cu
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39
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Ni
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Ga
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40
39
Ni
Cu
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Ga
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47
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50
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雜誌簡介

基本信息

《同位素》期刊是中國核學會同位素分會主辦的專業會志，也是國內唯一一本同位素專業雜誌。刊物創刊於1988年，由中國原子能科學研究院承辦。
刊物以創新與實用並重為特點，提高與普及相結合，主要刊登同位素與輻射技術在工業套用方面具有創造性和實用性的新成果、新技術和新經驗，同時也刊登同位素技術在理、農、醫等方面套用的文章，力求能全面反映同位素技術的發展及其在國民經濟各領域中套用的理論與實踐。旨在推進國內外同位素與輻射技術的學術交流，宣傳其經濟效益和社會效益，促進同位素技術在國民經濟建設各方面的套用。
刊物設有評/綜述、放射性同位素及放射源、放射性藥物和標記化合物、放射性同位素套用技術、穩定同位素製備及套用技術等欄目。涉及有特色的領域有：同位素及其製劑的研製；石油礦藏的同位素探測技術研究；工業用同位素儀器儀表的研製；用於環境保護的同位素技術；同位素技術在輻照育種、土壤測試等方面的套用研究；醫用核素在基礎醫學和臨床醫學中的研究和套用。
刊物自創刊以來，影響日趨擴大，深受相關科研人員、高校師生及從事同位素技術與套用的各界人士的歡迎，也為國內外相關權威機構所關註：國際上被美國的《CA》收錄；在國內被《中國科技論文統計與分析》、《中國學術期刊綜合評價資料庫》、《中國期刊網》、《中國學術期刊（光碟版）》、《中國生物學文摘》及《中國化學化工文摘》遴選為源期刊；2004年3月被國家科技部評為“中國科技核心期刊”（有效期至2006年3月）；2004年4月被北京大學圖書館出版的《中文核心期刊要目總覽》（2004版）收錄為原子能技術類核心期刊。
期刊名稱：同位素
主辦單位：中國核學會同位素學會
同位素
出版周期：季刊
出 版 地：北京市
語言種類：中文
開本尺寸：大16開
國際刊號：1000-7512
國內刊號：11-2566/TL
郵發代號：82-681
創刊時間：1988年
該刊被以下資料庫收錄：
CA 化學文摘(美)(2011)
核心期刊：
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(1992)

編委成員

（以下各項均以姓氏筆劃為序）
王方定
王世真
劉元方
劉伯里
陳子元
吳季蘭
張家驊
柴之芳
傅依備
樊明武
安繼剛
羅順忠
羅志福
劉 寧
張華北
杜 進
王榮福
杜曉寧
張 嵐
羅世能
吳志芳
胡 驥
韓世泉
楊俊誠
劉國平
鄧候富
丁頌東
於俊峰
王 剛
王明芳
王旭輝
王黎明
文湘閩
龍興貴
呂建華
仲伯華
劉一兵
劉興黨
劉宜樹
許書河
吳王鎖
李亞明
李興義
李全偉
楊 志
楊 敏
楊敏福
張小章
張友九
張華明
張國光
張現忠
張 鋒
張春麗
張智勇
張錦明
陳 凌
陳曉明
鐘建國
倪邦發
賈紅梅
唐剛華
彭 靜
程作用
程和森
楮泰偉
蔡明剛
廖建民
魏洪源
同位素、同素異形體、同系物、同分異構體
內容
同位素
同素異形體
同系物
同分異構體
適用對象
原子
單質
有機物
有機物、無機物
判斷依據
質子數相同，中子數不同
屬同種元素
結構相似的同一物質
分子式相同
符契約一通式
結構不同
原子之間
單質之間
相對分子質量不同（相差14n）
不一定是同一物質
性質
化學性質幾乎一樣，物理性質有差異
化學性質和物理性質差別都較大
化學性質相似，熔沸點、密度成規律性變化
化學性質可能相似也可能相差很大，物理性質不同
實例
H、D、T、16O、18O
紅磷與白磷，金剛石與石墨
甲烷與丁烷
正、異、新戊烷三種

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