“當您移除或向原子核中新增中子時，產生的物質是同一元素的一種新型物質，稱為同位素。”
我們周圍看到的一切都是由物質組成的，所有物質都是由原子組成的。原子能進一步分解嗎？絕對。原子由質子、中子、電子和一堆我們大多數人不知道的不同亞原子粒子組成。現在，如果所有物質都由原子組成，原子本身是由亞原子粒子組成的，那麼亞原子粒子組合的變化是否會產生一種新的、不同的物質？當然，這是可以的。
當我們移除或新增中子到原子核，你在技術上沒有得到一個新的元素，但你確實有一個新的型別的相同元素在我們的手中。這種新型別稱為元素的"同位素"。同位素被正式定義為質子數量相同的元素，但原子核中中子數不同。同位素的另一個定義是原子具有相同的原子序數（質子數），但原子質量數不同（原子的中子和質子之和）。元素的同位素也具有相同的電子數量。
好吧，讓我們用蘋果公司新推出的iPhone系列，來理解同位素的概念。蘋果最近釋出了三個新的裝置在蘋果iPhone系列，即iPhone 11, iPhone 11 Pro 和 iPhone 11 Pro Max。iPhone 11 Pro 和 iPhone 11 Pro Max 只不過是 iPhone 11 的不同變體或型別。這兩種可能被確定為iPhone 11的型別，因為他們使用相同的A13仿生晶片，或僅僅是因為它們是在2019年釋出。
1913年，放射性化學家弗雷德裡克·索迪在研究放射性層疊（一系列放射性衰變）時，首先發現了放射性同位素的存在。索迪在鈾和鉛之間發現了40種不同的元素物種（稱為放射性元素）。但是，週期表只允許兩者之間使用 11 個元素。為了將這40個要素放在週期表中，弗雷德裡克·索迪和卡齊米爾茲·法揚斯提出了放射性位移理論。該理論提出，α衰變（原子發射氦原子的放射性衰減，即2個質子和2箇中子）在週期表中父元素左側兩個位置產生一個元素，而β衰變（電子或正電子）導致元素位於父項右側的一個位置。
然而，索迪(Soddy)注意到，一些放射性元素具有不同的原子重量/質量，但保留了其父元素的化學性質，因此應在週期表中佔據相同的位置。瑪格麗特·託德是弗雷德裡克·索迪的朋友，他為這些放射性元素命名為"同位素"。同位素一詞是希臘語，表示"在同一地點"。索迪於1921年因對了解放射性元素以及調查和發現同位素的貢獻而獲得諾貝爾化學獎。J.J.湯姆森在1913年發現了第一個穩定的同位素。
為了簡單起見，我們可以將元素的屬性分為兩部分：化學屬性和物理屬性。化學性質是元素的能力和趨勢，因此其原子透過化學反應形成化合物或其他元素。這些特性由原子中存在的電子數量決定。由於元素的同位素具有不同數量的中子，但電子數量相同，因此具有相似的化學性質。然而，氫的同位素是一個例外。
另一方面，物理特性，如元素的沸點和熔點，取決於其原子質量數。質量數的差異時同位素具有不同的物理性質。然而，同位素的核性質各不相同，也是其分類的基礎。
同位素根據其穩定性或衰變趨勢進行分類。在339種天然同位素中，約有252種被認為是穩定的。然而，其中只有146個實際上穩定，而另外106個理論上容易衰變。由於迄今尚未對此作出這種觀察，我們認為這些觀察是觀察穩定的。
此外，在339種自然存在的同位素中，有286種是原始的同位素，即自太陽系形成以來就已經存在了。迄今確認的同位素總數，以及人工產生的同位素，超過3，300種。其中超過2，400中半衰期壽命不到60分鐘。每個元素都有一個或多個放射性同位素，而原子序數大於83的元素只有放射性同位素。
這可能是一個迷人的主題，但從原子核中去除中子不是一件容易的事情。同位素主要是在核反應堆的廢棒上發現的，作為核反應的副產品。它們是由粒子加速器中用α粒子（氦核）轟擊穩定的原子而人工產生的。其他方法包括用中子在核反應堆中輻照父同位素或使用迴旋加速器。
放射性同位素在各種領域都使用。最有前途的是核醫學和癌症治療的學科。工業用途包括國土安全、食品輻照、工業放射學、地質學、天文學等。隨著我們在未來不斷髮現更多的同位素，我們會發現更多的新用途！
“當您移除或向原子核中新增中子時，產生的物質是同一元素的一種新型物質，稱為同位素。”
我們周圍看到的一切都是由物質組成的，所有物質都是由原子組成的。原子能進一步分解嗎？絕對。原子由質子、中子、電子和一堆我們大多數人不知道的不同亞原子粒子組成。現在，如果所有物質都由原子組成，原子本身是由亞原子粒子組成的，那麼亞原子粒子組合的變化是否會產生一種新的、不同的物質？當然，這是可以的。
圖注：物質粒子標準模型如果我們從原子中取出一個電子，你就會留下一個帶正電荷的電子，準備與另一個相反的帶電的電子結合。如果質子被取出或新增到原子中，就會形成一個全新的元素（你還需要新增或刪除相同數量的中子來保持原子核的穩定）。然而，當你從原子核中取出一箇中性電荷的中子時會發生什麼？也許會形成一個新的元素？圖注：原子主要包含質子、電子和中子。新增或消除這些粒子中的任何一個會改變原子的屬性和特性。同位素當我們移除或新增中子到原子核，你在技術上沒有得到一個新的元素，但你確實有一個新的型別的相同元素在我們的手中。這種新型別稱為元素的"同位素"。同位素被正式定義為質子數量相同的元素，但原子核中中子數不同。同位素的另一個定義是原子具有相同的原子序數（質子數），但原子質量數不同（原子的中子和質子之和）。元素的同位素也具有相同的電子數量。
好吧，讓我們用蘋果公司新推出的iPhone系列，來理解同位素的概念。蘋果最近釋出了三個新的裝置在蘋果iPhone系列，即iPhone 11, iPhone 11 Pro 和 iPhone 11 Pro Max。iPhone 11 Pro 和 iPhone 11 Pro Max 只不過是 iPhone 11 的不同變體或型別。這兩種可能被確定為iPhone 11的型別，因為他們使用相同的A13仿生晶片，或僅僅是因為它們是在2019年釋出。
所有元素都是根據原子序數，即原子核中的質子數量來識別的。因此，與iPhone類似，具有相同質子數的元素（帶有A13晶片的iPhone），但不同數量的中子（不同數量的相機或電池大小）被識別為相同元素的不同型別的元素，而不是一個全新的元素。圖注：氫有三個自然存在的同位素，每個同位素比另一個多，但質子數量相同。同位素的歷史1913年，放射性化學家弗雷德裡克·索迪在研究放射性層疊（一系列放射性衰變）時，首先發現了放射性同位素的存在。索迪在鈾和鉛之間發現了40種不同的元素物種（稱為放射性元素）。但是，週期表只允許兩者之間使用 11 個元素。為了將這40個要素放在週期表中，弗雷德裡克·索迪和卡齊米爾茲·法揚斯提出了放射性位移理論。該理論提出，α衰變（原子發射氦原子的放射性衰減，即2個質子和2箇中子）在週期表中父元素左側兩個位置產生一個元素，而β衰變（電子或正電子）導致元素位於父項右側的一個位置。
然而，索迪(Soddy)注意到，一些放射性元素具有不同的原子重量/質量，但保留了其父元素的化學性質，因此應在週期表中佔據相同的位置。瑪格麗特·託德是弗雷德裡克·索迪的朋友，他為這些放射性元素命名為"同位素"。同位素一詞是希臘語，表示"在同一地點"。索迪於1921年因對了解放射性元素以及調查和發現同位素的貢獻而獲得諾貝爾化學獎。J.J.湯姆森在1913年發現了第一個穩定的同位素。
圖注：對每一種衰變後形成的元素的可視表示形式。在這裡，N是中子的數量，Z代表原子數。同位素之間的屬性差異為了簡單起見，我們可以將元素的屬性分為兩部分：化學屬性和物理屬性。化學性質是元素的能力和趨勢，因此其原子透過化學反應形成化合物或其他元素。這些特性由原子中存在的電子數量決定。由於元素的同位素具有不同數量的中子，但電子數量相同，因此具有相似的化學性質。然而，氫的同位素是一個例外。
另一方面，物理特性，如元素的沸點和熔點，取決於其原子質量數。質量數的差異時同位素具有不同的物理性質。然而，同位素的核性質各不相同，也是其分類的基礎。
圖注：碳有三種天然存在的同位素。碳-12和碳-13是穩定的同位素，而碳14是放射性的。同位素根據其穩定性或衰變趨勢進行分類。在339種天然同位素中，約有252種被認為是穩定的。然而，其中只有146個實際上穩定，而另外106個理論上容易衰變。由於迄今尚未對此作出這種觀察，我們認為這些觀察是觀察穩定的。
此外，在339種自然存在的同位素中，有286種是原始的同位素，即自太陽系形成以來就已經存在了。迄今確認的同位素總數，以及人工產生的同位素，超過3，300種。其中超過2，400中半衰期壽命不到60分鐘。每個元素都有一個或多個放射性同位素，而原子序數大於83的元素只有放射性同位素。
結論這可能是一個迷人的主題，但從原子核中去除中子不是一件容易的事情。同位素主要是在核反應堆的廢棒上發現的，作為核反應的副產品。它們是由粒子加速器中用α粒子（氦核）轟擊穩定的原子而人工產生的。其他方法包括用中子在核反應堆中輻照父同位素或使用迴旋加速器。
圖注：核反應堆棒放射性同位素在各種領域都使用。最有前途的是核醫學和癌症治療的學科。工業用途包括國土安全、食品輻照、工業放射學、地質學、天文學等。隨著我們在未來不斷髮現更多的同位素，我們會發現更多的新用途！