關鍵詞：穩(wěn)定同位素

同位素簡介

通常以原子核的比結(jié)合能(每個核子的平均結(jié)合能)ε=EB/A作為穩(wěn)定性的量度;EB為核的結(jié)合能，A為核子數(shù)。ε越大，體系的能量越低，也就越穩(wěn)定。

自然界中，質(zhì)子數(shù)Z的穩(wěn)定范圍在1~83，例外的是沒有Z=43、61的穩(wěn)定核素。A的穩(wěn)定范圍在1~209, 但沒有A=5、8的穩(wěn)定核素。中子數(shù)N的穩(wěn)定范圍在0~126,其中沒有N=19、21、35、39、45、61、71、89、115、123的穩(wěn)定核素。

將自然界存在的核素以N(N=A-Z)為縱坐標,Z為橫坐標作圖(圖1),可見核素分布在一條很窄的帶上。在輕核部分，中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)相等或非常接近，當Z>20，即從鈣以后,N>Z,窄帶明顯的偏離N=Z的直線而向上發(fā)散，至Z=83，中質(zhì)比為 1.52，以后就沒有穩(wěn)定核素。這說明核的穩(wěn)定性與中質(zhì)比值有關，穩(wěn)定核素的中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)有近似的對稱關系，而在穩(wěn)定帶以外的核都是放射性的。這就是核穩(wěn)定性的對稱規(guī)則。

核素的穩(wěn)定性還與核子數(shù)的偶奇性有密切聯(lián)系。Z為偶數(shù)的元素比Z為奇數(shù)的元素有多得多的穩(wěn)定同位素,而且偶Z和偶N的占大多數(shù)。事實上,奇Z的元素多只有兩個穩(wěn)定同位素，而且它們幾乎常是偶N的。對Z為偶數(shù)的元素，除元素鈹(Z=4)外,至少有2個穩(wěn)定同位素，多如元素錫，達到10個穩(wěn)定同位素，而其中偶Z和奇N的核除錫有三個外，一般只有一個或兩個穩(wěn)定同位素。這就是核穩(wěn)定性的偶-奇規(guī)則，也即奧多-哈金斯規(guī)則。

折疊組成

元素的同位素組成常用同位素豐度表示，同位素豐度是指一種元素的同位素混合物中，某特定同位素的原子數(shù)與該元素的總原子數(shù)之比。在天然物質(zhì)中，甚至從地球外來的像隕石之類的物質(zhì)中,大多數(shù)元素,特別是較重元素的同位素組成具有明顯的恒定性。但由于在自然條件下進行的多種物理、化學和生物等作用，對于同位素，特別是輕元素的同位素起著不斷的分離作用;另外，放射性衰變或誘發(fā)核反應，使某些元素的同位素還在繼續(xù)產(chǎn)生或消滅。因而,隨樣品來源環(huán)境的變遷,使元素的同位素組成又在某一范圍內(nèi)漲落。一般，水中氫的氘含量，雪水的較小，河水比海水的低，而內(nèi)陸鹽湖、油田水及死海水等則比海水的要高。大氣中氧的氧18含量比地表淡水中的高。甚至像硫那樣稍重的元素中，硫34與硫32比值的變化也高至 7%。又如元素鉛的穩(wěn)定同位素中,鉛206、鉛207和鉛208分別產(chǎn)生于鈾、錒和釷三個放射性衰變系,所以鈾礦中鉛的相對質(zhì)量(206.1)不同于釷礦中鉛的相對質(zhì)量(207.8)。氦同位素組成的變化也是很大的，大氣中的氦3與氦4的相對含量比天然氣中大一個數(shù)量級或更多，這是由于前者是核反應的產(chǎn)物。