什麼是同位素？
同位素是具有相同質子數但具有不同中子數的相同元素的原子。 它們的原子序數相同，但質量數不同。 質量數總是用 A 表示，而 Z 是指元素的原子序數。 原子序數象徵著原子核中質子的數量，用於標識元素在元素週期表上的位置。 原子的質量數是其原子核中的中子數。 由於原子質量的變化，元素的同位素具有不同的物理性質。 由於這種差異，這些同位素具有不同的密度以及熔點和沸點。 然而，元素的同位素總是具有非常相似的化學性質。 之所以發生相似性，是因為化學反應中僅使用電子，而不是中子或質子。
同位素的歷史
放射化學家弗雷德里克·索迪 (Fredrick Soddy) 在進行了涉及放射性鏈衰變的研究後，於 1913 年首次提出同位素的存在。 在他的實驗中，索迪意識到鉛和鈾之間存在四十種不同的物種，但元素週期表只能容納 11 個原子。 在分離其中一些元素的化學測試失敗後，他建議不止一種原子類型可以在元素週期表中共享相同的位置，並將它們命名為同位素。
同位素的例子
氯包含兩種主要同位素：氯 35 和氯 37。 為了得出這個結論，科學家們發現在氯物質中，這些同位素中的每一種的比例都是整體存在的，這就是為什麼使用比率來表示數量差異的原因。 這些比率在計算相對百分比和相對原子質量時很有幫助。 同位素的其他例子包括碳（碳 12 和碳 14 同位素）、氧（氧 16 和氧 18）和磷（磷 31 是主要同位素，但也存在特定數量的磷 32）。 這些化合物的同位素被認為是穩定的，大多數只有兩種同位素。 然而，有一些元素只有一種同位素，包括氟、鈹、砷、釔、金、鋁、碘、錳、鈉和鈮。
同位素純化
有應用同位素的三個主要領域。 首先是同位素的分離。 分離有助於根據需要最大化原子的特性。 在氘、氧等較輕元素的分離中，有氣體擴散法的應用。 重元素如鈾和钚的分離通過質譜法進行。
同位素的應用
同位素的第一個應用是考古學家在碳測年中的應用。 同位素有兩種：穩定同位素和放射性同位素。 穩定同位素包含相等的質子和中子組合，因此不會發生衰變。 另一方面，放射性同位素具有不穩定的原子核，因此會發生衰變。 放射性衰變可能需要長達 5,730 年的時間，例如碳元素。 考古學家使用同位素的這一成分來確定考古挖掘中發現的物體的年齡。
