原创 Isogeochem 同位素地球化学 2023-08-24 17:51 发表于北京

   我们熟知的元素，构成了构成世界的基本物质，但你是否听说过“单同位素”和“单核素元素”？这两个概念或许对大多数人来说还是陌生的。让我们一起来揭开这神秘的面纱，了解这些微小却又有趣的元素世界。

1.什么是单同位素和单核素元素？

  在探索单同位素和单核素元素之前，我们先来了解一下“同位素”和“核素”的概念。同位素是指具有相同质子数（即原子序数）的元素，但中子数不同的原子核。而核素则是指具有特定质子数和中子数的核。

单同位素元素是指具有仅一个稳定同位素（即核素）的元素。简单来说，就是这类元素的所有原子核中只有一种类型的核子组成。这样的元素在自然界中非常稀少，总共有26种，下面我们将会列出其中的一些。

单核素元素是另一个与之相关的概念，它指的是在自然界中只有一种核素存在的元素。核素是指特定质子数和中子数的核，因此单核素元素的所有原子核都只有一种核子组成。

2.单同位素元素的稳定性和特点

 稳定性在化学元素中是一个重要的概念，因为一些具有较大原子序数的元素理论上是不稳定的，但由于半衰期非常长，尚未观测到它们的衰变。单同位素元素在化学元素中稳定性的定义中起着重要作用。

单同位素元素的特点是，除了一种例外，它们的质子数是奇数（即奇数原子序数），而中子数是偶数。这是由于核子间的配对作用带来的能量变化。奇数质子数会使奇数原子序数的同位素不稳定，而在较重的元素中，需要有一组完全配对的中子来抵消这种不稳定性。但也有例外，比如氢-2、锂-6、硼-10、氮-14和钽-180这五种奇数质子和奇数中子的核素是稳定的。

    然而，还有一个单同位素元素例外，那就是铍。虽然它的稳定同位素是铍-9，有4个质子和5个中子，但它的另一种同位素铍-8具有4个质子和4个中子。然而，由于它对α衰变倾向的不稳定性，它无法成为稳定同位素。这种不稳定性是由于氦-4核的结合非常紧密。另外，铍-10虽然半衰期为136万年，但对于一个质子和中子数不平衡的轻同位素来说，半衰期过短，不足以成为原始同位素。

（维基百科：单同位素）

3.单同位素与单核素的区别？

   单同位素元素与单核素元素虽然听起来很相似，但实际上它们有一些不同之处。单同位素元素是指只有一个稳定同位素的元素，而单核素元素是指只有一种核素存在的元素。这两者之间的差异在于，有一些长寿命的放射性原始核素存在于自然界中，它们会与单同位素元素混合，从而阻止它们成为自然界的单核素元素。

  以钒、铷、铟、镧、铕、镥和锇为例，尽管它们的某些同位素是单同位素的，但由于存在长寿命的放射性原始核素，它们不被认为是单核素元素。铟和锇的情况更加特殊，因为它们的最丰富同位素实际上是放射性的，而不是稳定的。另外，铋和镤虽然拥有原始存在的单核素，但这些同位素是放射性的，因此它们并不是单同位素的。

4.单同位素与单核素：微观世界的奥秘

    通过了解单同位素和单核素元素，我们进一步领略了微观世界的奥秘。这些微小的元素背后蕴藏着许多引人入胜的故事，帮助我们更好地理解元素的本质和稳定性。在元素的丰富多样性中，单同位素元素和单核素元素或许只是微不足道的一部分，但它们却以其独特的存在方式在元素周期表上留下了独特的足迹。让我们在追求更深刻的科学知识的道路上，继续探索微观世界的精彩之处。

参考资料：

^ N. E. Holden, "Standard Atomic Weight Values for the Mononuclidic Elements - 2001," BNL-NCS-68362, Brookhaven National Laboratory (2001)

^ Until 2003, ²⁰⁹Bi was thought to be in the first category. It was then found to have a half-life of 10¹⁹ years, about a billion times the age of the universe. See Bismuth