同位素（Isotope）

同位素（Isotope）
國立中山大學董騰元教授責任編輯

同位素是指一個化學元素具有不同種類的原子，其中每個有不同的原子質量(質量數)。元素的同位素中原子核裡的質子數是相同的（相同原子序），僅中子數目不同。所以, 同位素有不同的質量數（質量數為原子核中的質子數加中子數的總和）。

同位素這名詞的由來是由一位蘇格蘭的女醫生瑪格麗特. 托德（Margaret Todd）在1913年提出的。 她的丈夫–化學家弗萊德里克•索迪（Frederick Soddy）有一次在兩人的交談中，說到週期表（periodic table）中的每個位置似乎都有幾個元素佔據，因此，托德建議了希臘字『在相同位置』作為一個適當的名字。索迪接受了這個建議，而且由於他在放射性物質（radioactive substances）的工作，為他贏取了1921年的諾貝爾化學獎。

核種（nuclide）是指具有特定原子序（Z）和質量數（A）的所有特殊原子核; 相當於此原子核須具有特定數目的質子和中子。整體來說, 所有元素的所有同位素形成各類核種。一個化學元素的各式各樣的核種，若質子數(原子序)相等但中子數不同，則稱為這個元素的同位素。 在”核種”這名詞在國際上被接受之前(約1950年), “同位素”也寬鬆（但不嚴謹）地使用在描述核種，顯然，這兩個名詞在使用上有些混淆，而且它們經常被互換使用。

不過，同位素最好用在同一元素的不同核種，而核種則是較普遍的名詞，它可被用在不同元素的一個或數個原子核；例如以氟元素為例, 「它有一個穩定的核種」會比「它有一個穩定的同位素」更加正確。 在IUPAC的命名原則中,同位素和核種由元素名字後接連字號（-）和質量數來表示【可不寫出原子序】，例如：氦-3（helium-3） 、碳-12（carbon-12） 、碳-13（carbon-13） 、碘-131（iodine-131）和鈾-238（uranium-238）。若以符號形式, 則將質量數標示於化學元素符號的左上角（上標），形如：3He 、12C 、13C 、131I 和238U 。

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，目前已知大約有339 個核種是在地球上自然形成的, 其中有269種 (大約79%) 是穩定的；而非自然界的人為創造之放射性核種, 當前知道的至少超過3100種。 【補充資料】 1.同重素（isobars）：質量數相同，但原子序（質子數）不同。 2.等中子素（Isotones）：中子數相同，但原子序（質子數）不同。 3.核異構素（Nuclear isomers）：質量數和原子序均相同，但內能不同。 【須有長壽之放射性核種】 4.鏡像核（Mirror nuclei）：質子數和中子數互換者。 現列表如下：