稳定和不稳定同位素之间的区别

主要区别——稳定与不稳定同位素

同位素是具有不同原子结构的相同元素的原子。相同元素的同位素具有相同的原子序数，因为它们是相同元素的不同形式。它们因原子核中的中子数而异。元素的原子质量由质子数和电子数之和决定。因此，同位素的原子质量彼此不同。同位素可主要分为稳定同位素和不稳定同位素两类。稳定同位素和不稳定同位素的主要区别在于 稳定同位素具有稳定的原子核，而不稳定的同位素具有不稳定的原子核。

涵盖的关键领域

1. 什么是稳定同位素 – 定义、属性、应用 2。 什么是不稳定同位素 – 定义、属性、应用 3. 稳定同位素和不稳定同位素有什么区别 – 主要差异的比较

关键术语：阿尔法衰变、稳定带、电子、氦、同位素、幻数、中子、质子、放射性、铀

什么是稳定同位素

稳定同位素是具有稳定原子核的原子。由于其原子核的稳定性，它们是非放射性的。因此，稳定的原子核不发射辐射。一种特定元素可以具有不止一种稳定同位素。对于某些元素，例如铀，所有同位素都是不稳定的。决定原子核稳定性的两个主要因素是质子与中子的比率以及质子与中子的总和。

现象“神奇的数字”是化学中的一个概念，它描述了最稳定同位素的原子序数。幻数可以是质子数或中子数。如果特定元素具有神奇数量的质子或中子，则它们是稳定同位素。

幻数：2, 8, 20, 28, 50, 82

质子数：114

中子：126、184 是幻数。

此外，如果质子和中子的数量都是偶数，那么这些同位素很可能是稳定的。另一种方法是计算质子：中子比。有一个中子数与质子数的标准图表。如果质子：中子比率适合该图中稳定同位素的区域，则这些同位素基本上是稳定的。

图 1：中子数与质子数的关系图。有色区域称为稳定带。

虽然稳定同位素没有放射性，但它们有很多应用。例如，氢元素具有三种主要同位素。它们是氚、氘和氚。镨是其中最稳定、最丰富的同位素。氚是最不稳定的同位素。氘也很稳定，但在自然界中并不那么丰富。然而，Protium 是一种几乎随处可见的同位素。氘可以以重水的形式用于实验室应用。

有些元素只有一种稳定同位素。这些元素被称为 单同位素.有 26 种已知的单同位素元素。其他元素有不止一种稳定同位素。例如，锡 (Sn) 有 10 种稳定同位素。

什么是不稳定同位素

不稳定同位素是具有不稳定原子核的原子。这些是放射性同位素。因此，它们也被称为 放射性同位素.一些元素如铀只有放射性同位素。其他元素既有稳定同位素，也有不稳定同位素。

由于多种原因，不稳定元素可能不稳定。与质子数量相比，存在大量中子就是这样的原因之一。在这种同位素中，会发生放射性衰变以获得稳定状态。在这里，中子被转化为质子和电子。这可以如下给出。

¹₀n → ¹₁p + ⁰_-1电子

n 是中子，p 是质子，e 是电子。粒子的质量以大写数字给出，电荷以小写数字给出。

由于存在大量质子，一些同位素是不稳定的。在这里，质子可以转化为中子和正电子。正电子类似于电子，但电荷为+1。

¹₁p → ¹₀n + ⁰₁电子

这里 ⁰₁e 表示正电子。

有时，质子和电子可能太多。这表明原子质量非常高。然后两个质子和两个中子作为氦原子发射。这称为阿尔法衰变。

图 2：Radium-226 的 Alpha 衰变

放射性元素在研究工作中有许多应用。例如，这些可用于确定化石的年龄、DNA 分析或医学用途等。

在不稳定的同位素中，放射性衰变可以通过它们的半衰期来衡量。物质的半衰期定义为该物质由于衰变而变为其初始质量的一半所花费的时间。

稳定和不稳定同位素之间的区别

定义

稳定同位素： 稳定同位素是具有稳定核的原子。

不稳定同位素： 不稳定同位素是具有不稳定原子核的原子。

放射性

稳定同位素： 稳定同位素不显示放射性。

不稳定同位素： 不稳定同位素显示放射性。

幻数

稳定同位素： 幻数表示最稳定同位素中存在的质子数或中子数。

不稳定同位素： 幻数并不表示不稳定同位素中质子或电子的数量。

应用

稳定同位素： 稳定同位素用于不应存在放射性的应用。

不稳定同位素： 不稳定同位素用于放射性很重要的应用，例如 DNA 分析。

半衰期

稳定同位素： 稳定同位素的半衰期很长，或者根本没有半衰期。

不稳定同位素： 不稳定同位素的半衰期很短，易于计算。

结论

地球上的所有元素可分为稳定同位素和不稳定同位素两大类。稳定同位素是非放射性元素的天然存在形式。不稳定同位素是具有不稳定原子核的原子。因此，这些元素具有放射性。这是稳定同位素和不稳定同位素之间的主要区别。放射性在许多应用中都很有用，但对我们的健康不利，因为辐射会导致我们的 DNA 发生突变，从而导致癌细胞的形成。

参考：

1.“核稳定性”。 EasyChem - 最好的 HSC 化学笔记、教学大纲点、过去的论文和视频。 N.p.，日期不详网。在这里可用。 2017 年 7 月 27 日。 2. 自由文本。 “核幻数。”化学自由文本。 Libretexts，2017 年 6 月 5 日。网络。在这里可用。 2017 年 7 月 27 日。