核素

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核素是指具有一定數目質子和一定數目中子的一種原子。同一種同位素的核性質不同的原子核。它們的質子數和中子數相同,結構方式不同,因而表現出不同的核性質。

簡介

  核素   核素是指具有同樣數目質子和同樣數目中子的同一種原子。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,如氦、氟、鋁、鈉等20種元素。質子數為偶數的元素,可有較多的穩定核素,一般不少於3種,而質子數為奇數的元素,通常只有一個穩定核素,一般不會多於兩種,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,因為它們處於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,總小於孤立質子、中子和電子的質量總和,在概念上也不等於質量數,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並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於同一位置,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。後來發現地球上天然存在的和人工製造的原子核都有「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。

關係

綜述

  核素核素的符號原子序數質量數中子數三者之間的關係:   具有一定核電荷數和質量數,並且具有同一能態的一種原子核或原子,稱為一種核素。   核素常用符號AZX 表示,其中X 元素符號Z原子序數A質量數A-Z=NN是該核素中的中子數。由於元素符號X已經確定了它的原子序數,因此,通常核素也可簡記為AX。   科學研究表明,穩定性核素對核子總數有一定限度(一般為A≤209),而且中子數和質子數應保持一定的比例(一般為N/Z=1~1.5,也有個別例外)。任何含有過多核子或N/Z不適當的核素,都是不穩定的。A≥209的核素,即元素周期表中釙(Po)之後的所有元素的核素都具有放XX性(釙之前的元素,有的核素也具有放XX性),它們或是自發地放XX出αXX線(即He核),而轉變成A較小的新核;或是因核素的N/Z不適當,其核內的中子與質子會自發地相互轉變,從而改變N/Z的值,並同時放出一個β-(或β+)粒子。核素衰變后產生的新核幾乎都是處在激發態,這樣的核或是自發地放XX出γ光子而轉變到基態或較低能態,或是繼續進行α衰變(或β衰變),直到變成一個穩定的核素為止。

理解

  核素分為①不同元素不同原子②同種元素不同原子

化學

  具有一定數目質子和一定數目中子的一種原子叫做核素,符號是

核素

(1)核素的概念界定了一種原子;   (2)絕大多數元素都包括多種核素,也有的天然元素僅含有一種核素;   (3)核素的種類多於元素的種類,目前發現的112種元素共有一千多種核素。

核素圖

  化學元素周期表不能表達核素的內容,這就需要有一個與核素概念相適應的表達方式,即核素圖(見圖)。在核素圖中,核素是按原子序數和質量數遞增的順序排列的。在這個意義上核素圖是周期表的進一步發展。它把質量數相同的核素按縱隊排列,從上到下的直列是同量異位的核素的隊伍;同位核素按質量數遞增的順序依次從左上向右下斜隊排列,是質子數相同的核素列;從左下至右上(或從右上至左下)是同中子異荷素,核素圖側重於描繪原子核的性質,如衰變方式、半衰期、熱中子反應截面、XX線性質和能量等,而略去核子電子殼層結構。現代化學元素周期系理論和核外電子殼層結構理論是等價的,現代化學元素周期表如何進一步向超重元素發展,實質上是核素周期系理論所要回答的問題。建立在核子殼層結構模型基礎上的幻數核素理論,在一定程度上描述了核素的穩定性,從而初步揭示了原子核的內在規律性。然而幻數理論還遠不像電子殼層理論那樣完整、準確而令人信服,也就是說量子力學理論在核層次的應用還沒有成功,因此核素圖僅僅是探索核素周期性圖表形式的初步嘗試。   探索核素規律涉及基本粒子問題,可以把核素視為基本粒子集團,核素的穩定性主要取決於中子和原子的確定的結合方式。在人造核素過程中,各種基本粒子相互作用和轉化的奧秘遠沒有完全弄清楚。   元素已經失去其作為組成世界萬物基元的意義,現在人類的認識已XX到作為元素組分的基本粒子層次。在認識連接元素原子和基本粒子這個物質結構鏈條中,核素概念也許會起到特殊的作用。