核素（漢語(yǔ)詞語(yǔ)）

核素（漢語(yǔ)詞語(yǔ)）

核素 （漢語(yǔ)詞語(yǔ)） 次瀏覽 | 2022.09.03 11:35:56 更新 來(lái)源 ：互聯(lián)網(wǎng) 精選百科 本文由作者推薦 核素漢語(yǔ)詞語(yǔ)

核素是指具有一定的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的一類原子核所對(duì)應(yīng)的原子，如鈾-234、鈾-235和鈾-238是三種不同的核素。它們的化學(xué)性質(zhì)相同而核性質(zhì)不同。

中文名

核素

外文名

nuclide

拼音

hé?sù

應(yīng)用學(xué)科

物理、化學(xué)

適用領(lǐng)域范圍

量子物理

核素簡(jiǎn)介

核素是指具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子。很多元素有質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的幾種原子。例如，氫有1H、2H、3H3種原子，就是3種核素，它們的原子核中分別有0、1、2個(gè)中子。這3種核素互稱為同位素。例如，原子核里有6個(gè)質(zhì)子和6個(gè)中子的碳原子，質(zhì)量數(shù)是12，稱為碳-12核素，或?qū)懗?2C核素。原子核里有6個(gè)質(zhì)子和7個(gè)中子的碳原子，質(zhì)量數(shù)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。質(zhì)子數(shù)為偶數(shù)的元素，可有較多的穩(wěn)定核素，一般不少于3種，而質(zhì)子數(shù)為奇數(shù)的元素，通常只有一個(gè)穩(wěn)定核素，一般不會(huì)多于兩種，這是由核子的結(jié)合能所決定的。多核素元素中各核素互稱同位素，因?yàn)樗鼈兲幱谥芷诒碇型晃恢蒙希瘜W(xué)性質(zhì)基本相同，但核性質(zhì)不同；單核素元素沒(méi)有同位素。核素的質(zhì)量即原子質(zhì)量，總小于孤立質(zhì)子、中子和電子的質(zhì)量總和，在概念上也不等于質(zhì)量數(shù)，在數(shù)值上除12C外均與質(zhì)量數(shù)稍有不同。核素的質(zhì)量是用質(zhì)譜儀測(cè)定的，這種測(cè)定很先進(jìn)，可測(cè)得7位或更多位有效數(shù)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(xué)原子概念是元素原子，即同一種元素對(duì)應(yīng)有同一種原子，因此某種元素的原子量被規(guī)定為該元素原子的相對(duì)質(zhì)量。同位素的發(fā)現(xiàn)揭示出元素并不是化學(xué)性質(zhì)和量完全相同的一類原子，同一種元素的原子其質(zhì)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(zhì)量的平均值。原子物理學(xué)的研究進(jìn)一步表明，原子的質(zhì)量主要是由構(gòu)成原子核的質(zhì)子和中子的數(shù)目決定的，而元素的化學(xué)性質(zhì)只同質(zhì)子數(shù)有關(guān)。為了進(jìn)一步區(qū)分元素的同位素，科學(xué)家們引進(jìn)了同位素的質(zhì)量數(shù)，即質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和。

從元素的化學(xué)性質(zhì)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(zhì)量不同的原子核，也稱為核素。這時(shí)，核素只不過(guò)是同位素的別稱。后來(lái)發(fā)現(xiàn)地球上天然存在的和人工制造的原子核都有“同核異能態(tài)”的現(xiàn)象，即具有相同質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的原子核所顯現(xiàn)出來(lái)的核性質(zhì)，如衰變方式、半衰期、能量等等可以不同。同核異能態(tài)是原子核層次的“同分異構(gòu)體”，“同分”是指相同數(shù)目的質(zhì)子和中子，“異構(gòu)”則表示它們構(gòu)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(gòu)”現(xiàn)象。如果把核素概念定義為同一同位素的核性質(zhì)不同的原子核，就可以概括核的同分異構(gòu)現(xiàn)象。因此，核素也就成了表達(dá)核性質(zhì)的獨(dú)立概念。

關(guān)系綜述

素與核素的符號(hào)；原子序數(shù)、質(zhì)量數(shù)、中子數(shù)三者之間的關(guān)系：

具有一定核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)，并且具有同一能態(tài)的一種原子核或原子，稱為一種核素。

核素常用符號(hào)AZX表示，其中X是元素符號(hào)，Z是原子序數(shù)，A是質(zhì)量數(shù)，A-Z=N，N是該核素中的中子數(shù)。由于元素符號(hào)X已經(jīng)確定了它的原子序數(shù)，因此，通常核素也可簡(jiǎn)記為AX。

科學(xué)研究表明，穩(wěn)定性核素對(duì)核子總數(shù)有一定限度（一般為A≤209），而且中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)應(yīng)保持一定的比例（一般為N/Z=1～1.5，也有個(gè)別例外）。任何含有過(guò)多核子或N/Z不適當(dāng)?shù)暮怂兀际遣环€(wěn)定的。A≥209的核素，即元素周期表中釙（Po）之后的所有元素的核素都具有放射性（釙之前的元素，有的核素也具有放射性），它們或是自發(fā)地放射出α射線（即He核），而轉(zhuǎn)變成A較小的新核；或是因核素的N/Z不適當(dāng)，其核內(nèi)的中子與質(zhì)子會(huì)自發(fā)地相互轉(zhuǎn)變，從而改變N/Z的值，并同時(shí)放出一個(gè)β-（或β+）粒子。核素衰變后產(chǎn)生的新核幾乎都是處在激發(fā)態(tài)，這樣的核或是自發(fā)地放射出γ光子而轉(zhuǎn)變到基態(tài)或較低能態(tài)，或是繼續(xù)進(jìn)行α衰變（或β衰變），直到變成一個(gè)穩(wěn)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(xué)

具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子叫做核素，符號(hào)是

（1）核素的概念界定了一種原子；

（2）絕大多數(shù)元素都包括多種核素，也有的天然元素僅含有一種核素；

（3）核素的種類多于元素的種類，目前發(fā)現(xiàn)的112種元素共有一千多種核素。

核素核素圖

化學(xué)元素周期表不能表達(dá)核素的內(nèi)容，這就需要有一個(gè)與核素概念相適應(yīng)的表達(dá)方式，即核素圖（見(jiàn)圖）。在核素圖中，核素是按原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)遞增的順序排列的。在這個(gè)意義上核素圖是周期表的進(jìn)一步發(fā)展。它把質(zhì)量數(shù)相同的核素按縱隊(duì)排列，從上到下的直列是同量異位的核素的隊(duì)伍；同位核素按質(zhì)量數(shù)遞增的順序依次從左上向右下斜隊(duì)排列,是質(zhì)子數(shù)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(cè)重于描繪原子核的性質(zhì)，如衰變方式、半衰期、熱中子反應(yīng)截面、射線性質(zhì)和能量等，而略去核子電子殼層結(jié)構(gòu)。現(xiàn)代化學(xué)元素周期系理論和核外電子殼層結(jié)構(gòu)理論是等價(jià)的，現(xiàn)代化學(xué)元素周期表如何進(jìn)一步向超重元素發(fā)展，實(shí)質(zhì)上是核素周期系理論所要回答的問(wèn)題。

建立在核子殼層結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上的幻數(shù)核素理論，在一定程度上描述了核素的穩(wěn)定性，從而初步揭示了原子核的內(nèi)在規(guī)律性。然而幻數(shù)理論還遠(yuǎn)不像電子殼層理論那樣完整、準(zhǔn)確而令人信服，也就是說(shuō)量子力學(xué)理論在核層次的應(yīng)用還沒(méi)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(guī)律涉及基本粒子問(wèn)題，可以把核素視為基本粒子集團(tuán)，核素的穩(wěn)定性主要取決于中子和原子的確定的結(jié)合方式。在人造核素過(guò)程中，各種基本粒子相互作用和轉(zhuǎn)化的奧秘遠(yuǎn)沒(méi)有完全弄清楚。

元素已經(jīng)失去其作為組成世界萬(wàn)物基元的意義，現(xiàn)在人類的認(rèn)識(shí)已進(jìn)入到作為元素組分的基本粒子層次。在認(rèn)識(shí)連接元素原子和基本粒子這個(gè)物質(zhì)結(jié)構(gòu)鏈條中，核素概念也許會(huì)起到特殊的作用。

參考資料