Isotope

同位素之間的性質差異 (Variation in properties between isotopes)
高雄市立高雄高級中學化學科龔自敬老師/國立中山大學化學系董騰元教授責任編輯

同一元素的不同同位素具有相同數量的質子、電子和同樣的電子結構，因為原子的化學行為主要由它的電子結構決定，所以不同的同位素間幾乎有著相同的化學行為。一般而言，質子數決定元素的種類和化學性質；而中子數則決定同位素的種類和物理性質。

值得一提的是：氕protium (¹H) 和氘deuterium (²H)， 由於氘的質量是氕的兩倍，所以氘-氘間和相對較輕的氕-氕間的吸引力，便會因質量效應而影響他們的各自化學鍵。但是，對較重的元素而言，電子數愈多，原子核質量的影響便愈小；而且相對地各同位素之間的質量差愈小， 故質量效應對同位素化學性質的影響通常就被省略了。 同樣的道理，不同同位素的本質，將因為其具有相同的電子結構、物理和化學性質而幾乎難以區分 （氘為這個規則主要的例外）。分子的振動方式由它的構成原子之質量和形狀決定，結果顯示，由同位素所組成的化合物 (isotopologues)會有不同形式的振動方式，因為振動方式允許分子吸收相對應的能量光子 (photons)， 所以這些化合物在紅外光 (infrared)範圍便會有不同的光學性能。

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。

同位素的應用（Applications of isotopes）
國立中山大學董騰元教授責任編輯

同位素的應用（Applications of isotopes） 可利用一個指定的元素的各式各樣的同位素來做以下幾種應用：

一、化學和生物性質的應用
1.同位素分析（isotope analysis）可以用來決定在某一個特殊樣品中，被指定元素之同位素相對豐脊 的程度，此即為同位素訊號（isotopic signature）【又稱同位素指紋（isotopic fingerprint）】。在 生物活動所產生的物質中，特別是C的同位素的變異最為明顯, 另外N 和O也可能發生。

分析這樣的變異，其應用範圍是非常廣泛的，例如：攙假食品的偵防、和源自火星之隕石的查證【根據其內含氣體的同位素訊號追蹤】