元素的同位素
每种元素都有若干种“同位素”,它们之间只有中子数不同。本表统计了 118 种元素的 3,383 种已知同位素(其中 244 种稳定),并列出每种元素最常见的同位素和寿命最长的放射性同位素。
各元素的同位素
| 序号 | 元素 | 已知同位素 | 稳定同位素 | 最常见的同位素 | 寿命最长的放射性同位素 |
|---|
| 1 | 氢 (H) | 7 | 2 | H-1 99.99% | H-3 12.32 y |
|---|
| 2 | 氦 (He) | 8 | 2 | He-4 100% | He-6 807 ms |
|---|
| 3 | 锂 (Li) | 9 | 2 | Li-7 95.15% | Li-8 840 ms |
|---|
| 4 | 铍 (Be) | 11 | 1 | Be-9 100% | Be-10 1.51 My |
|---|
| 5 | 硼 (B) | 15 | 2 | B-11 80.35% | B-8 770 ms |
|---|
| 6 | 碳 (C) | 14 | 2 | C-12 98.94% | C-14 5.7 ky |
|---|
| 7 | 氮 (N) | 15 | 2 | N-14 99.62% | N-13 9.97 min |
|---|
| 8 | 氧 (O) | 16 | 3 | O-16 99.76% | O-15 2.04 min |
|---|
| 9 | 氟 (F) | 19 | 1 | F-19 100% | F-18 1.83 h |
|---|
| 10 | 氖 (Ne) | 20 | 3 | Ne-20 90.48% | Ne-24 3.38 min |
|---|
| 11 | 钠 (Na) | 21 | 1 | Na-23 100% | Na-22 2.6 y |
|---|
| 12 | 镁 (Mg) | 23 | 3 | Mg-24 78.97% | Mg-28 20.92 h |
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| 13 | 铝 (Al) | 23 | 1 | Al-27 100% | Al-26 717 ky |
|---|
| 14 | 硅 (Si) | 23 | 3 | Si-28 92.25% | Si-32 157 y |
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| 15 | 磷 (P) | 22 | 1 | P-31 100% | P-33 25.35 d |
|---|
| 16 | 硫 (S) | 22 | 4 | S-32 94.85% | S-35 87.37 d |
|---|
| 17 | 氯 (Cl) | 24 | 2 | Cl-35 75.8% | Cl-36 301 ky |
|---|
| 18 | 氩 (Ar) | 24 | 3 | Ar-40 99.6% | Ar-39 268 y |
|---|
| 19 | 钾 (K) | 25 | 2 | K-39 93.26% | K-40 1.25 Gy |
|---|
| 20 | 钙 (Ca) | 25 | 5 | Ca-40 96.94% | Ca-48 2.9×10¹⁹ y |
|---|
| 21 | 钪 (Sc) | 23 | 1 | Sc-45 100% | Sc-46 83.79 d |
|---|
| 22 | 钛 (Ti) | 27 | 5 | Ti-48 73.72% | Ti-44 59.1 y |
|---|
| 23 | 钒 (V) | 26 | 1 | V-51 99.75% | V-50 2.6×10¹⁷ y |
|---|
| 24 | 铬 (Cr) | 29 | 3 | Cr-52 83.79% | Cr-50 1.3×10¹⁸ y |
|---|
| 25 | 锰 (Mn) | 29 | 1 | Mn-55 100% | Mn-53 3.7 My |
|---|
| 26 | 铁 (Fe) | 32 | 4 | Fe-56 91.75% | Fe-60 2.62 My |
|---|
| 27 | 钴 (Co) | 30 | 1 | Co-59 100% | Co-60 5.27 y |
|---|
| 28 | 镍 (Ni) | 35 | 5 | Ni-58 68.08% | Ni-59 76 ky |
|---|
| 29 | 铜 (Cu) | 31 | 2 | Cu-63 69.15% | Cu-67 2.58 d |
|---|
| 30 | 锌 (Zn) | 32 | 4 | Zn-64 49.17% | Zn-70 3.8×10¹⁸ y |
|---|
| 31 | 镓 (Ga) | 29 | 2 | Ga-69 60.11% | Ga-67 3.26 d |
|---|
| 32 | 锗 (Ge) | 32 | 5 | Ge-74 36.52% | Ge-68 271 d |
|---|
| 33 | 砷 (As) | 30 | 1 | As-75 100% | As-73 80.3 d |
|---|
| 34 | 硒 (Se) | 33 | 5 | Se-80 49.8% | Se-82 9.6×10¹⁹ y |
|---|
| 35 | 溴 (Br) | 33 | 2 | Br-79 50.65% | Br-77 2.38 d |
|---|
| 36 | 氪 (Kr) | 36 | 6 | Kr-84 56.99% | Kr-81 229 ky |
|---|
| 37 | 铷 (Rb) | 35 | 1 | Rb-85 72.17% | Rb-87 49.7 Gy |
|---|
| 38 | 锶 (Sr) | 36 | 4 | Sr-88 82.58% | Sr-90 28.91 y |
|---|
| 39 | 钇 (Y) | 36 | 1 | Y-89 100% | Y-88 107 d |
|---|
| 40 | 锆 (Zr) | 38 | 4 | Zr-90 51.45% | Zr-96 2×10¹⁹ y |
|---|
| 41 | 铌 (Nb) | 37 | 1 | Nb-93 100% | Nb-92 34.7 My |
|---|
| 42 | 钼 (Mo) | 39 | 6 | Mo-98 24.29% | Mo-100 7×10¹⁸ y |
|---|
| 43 | 锝 (Tc) | 38 | 0 | — | Tc-97 4.21 My |
|---|
| 44 | 钌 (Ru) | 41 | 7 | Ru-102 31.55% | Ru-106 1.02 y |
|---|
| 45 | 铑 (Rh) | 40 | 1 | Rh-103 100% | Rh-101 3.3 y |
|---|
| 46 | 钯 (Pd) | 42 | 6 | Pd-106 27.33% | Pd-107 6.5 My |
|---|
| 47 | 银 (Ag) | 41 | 2 | Ag-107 51.84% | Ag-105 41.29 d |
|---|
| 48 | 镉 (Cd) | 41 | 6 | Cd-114 28.75% | Cd-116 3.3×10¹⁹ y |
|---|
| 49 | 铟 (In) | 42 | 1 | In-115 95.72% | In-115 4.4×10¹⁴ y |
|---|
| 50 | 锡 (Sn) | 42 | 10 | Sn-120 32.58% | Sn-126 218 ky |
|---|
| 51 | 锑 (Sb) | 40 | 2 | Sb-121 57.21% | Sb-125 2.76 y |
|---|
| 52 | 碲 (Te) | 42 | 5 | Te-130 34.08% | Te-128 7.7×10²⁴ y |
|---|
| 53 | 碘 (I) | 40 | 1 | I-127 100% | I-129 15.7 My |
|---|
| 54 | 氙 (Xe) | 43 | 6 | Xe-132 26.91% | Xe-134 5.8×10²² y |
|---|
| 55 | 铯 (Cs) | 41 | 1 | Cs-133 100% | Cs-135 2.3 My |
|---|
| 56 | 钡 (Ba) | 41 | 6 | Ba-138 71.7% | Ba-132 3×10²¹ y |
|---|
| 57 | 镧 (La) | 39 | 1 | La-139 99.91% | La-138 103 Gy |
|---|
| 58 | 铈 (Ce) | 38 | 2 | Ce-140 88.45% | Ce-142 5×10¹⁶ y |
|---|
| 59 | 镨 (Pr) | 39 | 1 | Pr-141 100% | Pr-143 13.57 d |
|---|
| 60 | 钕 (Nd) | 39 | 5 | Nd-142 27.15% | Nd-150 9.1×10¹⁸ y |
|---|
| 61 | 钷 (Pm) | 38 | 0 | — | Pm-145 17.7 y |
|---|
| 62 | 钐 (Sm) | 40 | 5 | Sm-152 26.74% | Sm-148 7×10¹⁵ y |
|---|
| 63 | 铕 (Eu) | 39 | 1 | Eu-153 52.19% | Eu-151 1.7×10¹⁸ y |
|---|
| 64 | 钆 (Gd) | 39 | 6 | Gd-158 24.84% | Gd-152 1.1×10¹⁴ y |
|---|
| 65 | 铽 (Tb) | 38 | 1 | Tb-159 100% | Tb-158 180 y |
|---|
| 66 | 镝 (Dy) | 38 | 7 | Dy-164 28.26% | Dy-154 3 My |
|---|
| 67 | 钬 (Ho) | 39 | 1 | Ho-165 100% | Ho-163 4.57 ky |
|---|
| 68 | 铒 (Er) | 38 | 6 | Er-166 33.5% | Er-169 9.39 d |
|---|
| 69 | 铥 (Tm) | 38 | 1 | Tm-169 100% | Tm-171 1.92 y |
|---|
| 70 | 镱 (Yb) | 37 | 7 | Yb-174 32.03% | Yb-169 32.02 d |
|---|
| 71 | 镥 (Lu) | 40 | 1 | Lu-175 97.4% | Lu-176 37.6 Gy |
|---|
| 72 | 铪 (Hf) | 39 | 5 | Hf-180 35.08% | Hf-174 2×10¹⁵ y |
|---|
| 73 | 钽 (Ta) | 40 | 1 | Ta-181 99.99% | Ta-179 1.82 y |
|---|
| 74 | 钨 (W) | 41 | 3 | W-184 30.64% | W-183 6.7×10²⁰ y |
|---|
| 75 | 铼 (Re) | 41 | 1 | Re-187 62.6% | Re-187 43.3 Gy |
|---|
| 76 | 锇 (Os) | 43 | 5 | Os-192 40.78% | Os-186 2×10¹⁵ y |
|---|
| 77 | 铱 (Ir) | 42 | 2 | Ir-193 62.7% | Ir-192 73.83 d |
|---|
| 78 | 铂 (Pt) | 44 | 5 | Pt-195 33.78% | Pt-190 497 Gy |
|---|
| 79 | 金 (Au) | 41 | 1 | Au-197 100% | Au-195 186 d |
|---|
| 80 | 汞 (Hg) | 47 | 7 | Hg-202 29.74% | Hg-194 447 y |
|---|
| 81 | 铊 (Tl) | 42 | 2 | Tl-205 70.49% | Tl-204 3.78 y |
|---|
| 82 | 铅 (Pb) | 43 | 3 | Pb-208 52.4% | Pb-204 1.4×10¹⁷ y |
|---|
| 83 | 铋 (Bi) | 41 | 0 | Bi-209 100% | Bi-209 2×10¹⁹ y |
|---|
| 84 | 钋 (Po) | 42 | 0 | — | Po-209 124 y |
|---|
| 85 | 砹 (At) | 39 | 0 | — | At-210 8.1 h |
|---|
| 86 | 氡 (Rn) | 39 | 0 | — | Rn-222 3.82 d |
|---|
| 87 | 钫 (Fr) | 37 | 0 | — | Fr-223 22 min |
|---|
| 88 | 镭 (Ra) | 34 | 0 | — | Ra-226 1.6 ky |
|---|
| 89 | 锕 (Ac) | 32 | 0 | — | Ac-227 21.77 y |
|---|
| 90 | 钍 (Th) | 32 | 0 | Th-232 99.98% | Th-232 14 Gy |
|---|
| 91 | 镤 (Pa) | 29 | 0 | Pa-231 100% | Pa-231 32.57 ky |
|---|
| 92 | 铀 (U) | 40 | 0 | U-238 99.27% | U-238 4.47 Gy |
|---|
| 93 | 镎 (Np) | 25 | 0 | — | Np-237 2.14 My |
|---|
| 94 | 钚 (Pu) | 20 | 0 | — | Pu-244 81.3 My |
|---|
| 95 | 镅 (Am) | 20 | 0 | — | Am-243 7.36 ky |
|---|
| 96 | 锔 (Cm) | 19 | 0 | — | Cm-247 15.6 My |
|---|
| 97 | 锫 (Bk) | 18 | 0 | — | Bk-247 1.38 ky |
|---|
| 98 | 锎 (Cf) | 21 | 0 | — | Cf-251 898 y |
|---|
| 99 | 锿 (Es) | 18 | 0 | — | Es-252 1.29 y |
|---|
| 100 | 镄 (Fm) | 19 | 0 | — | Fm-257 101 d |
|---|
| 101 | 钔 (Md) | 17 | 0 | — | Md-258 51.5 d |
|---|
| 102 | 锘 (No) | 14 | 0 | — | No-259 58 min |
|---|
| 103 | 铹 (Lr) | 13 | 0 | — | Lr-266 11 h |
|---|
| 104 | 𬬻 (Rf) | 13 | 0 | — | Rf-267 1.3 h |
|---|
| 105 | 𬭊 (Db) | 13 | 0 | — | Db-268 1.17 d |
|---|
| 106 | 𬭳 (Sg) | 12 | 0 | — | Sg-269 2.17 min |
|---|
| 107 | 𬭛 (Bh) | 13 | 0 | — | Bh-278 19 min |
|---|
| 108 | 𬭶 (Hs) | 13 | 0 | — | Hs-278 19 min |
|---|
| 109 | 鿏 (Mt) | 9 | 0 | — | Mt-282 1.1 min |
|---|
| 110 | 𫟼 (Ds) | 10 | 0 | — | Ds-282 1.1 min |
|---|
| 111 | 𬬭 (Rg) | 8 | 0 | — | Rg-286 11 min |
|---|
| 112 | 鿔 (Cn) | 7 | 0 | — | Cn-286 11 min |
|---|
| 113 | 鿭 (Nh) | 7 | 0 | — | Nh-286 9.5 s |
|---|
| 114 | 𫓧 (Fl) | 7 | 0 | — | Fl-290 19 s |
|---|
| 115 | 镆 (Mc) | 4 | 0 | — | Mc-290 650 ms |
|---|
| 116 | 𫟷 (Lv) | 5 | 0 | — | Lv-293 95 ms |
|---|
| 117 | 鿬 (Ts) | 2 | 0 | — | Ts-294 51 ms |
|---|
| 118 | 鿫 (Og) | 1 | 0 | — | Og-294 580 µs |
|---|
半衰期单位:y 年(ky 千年、My 百万年、Gy 十亿年)、d 天、h 小时、min 分钟、s 秒。短横线表示该元素没有已测得天然丰度的同位素。数据:IAEA Live Chart of Nuclides。
什么是同位素?
同一种元素的原子质子数总是相同,但中子数可以不同。每一种这样的原子就是一种同位素。碳-12 有 6 个质子和 6 个中子,碳-14 则有 6 个质子和 8 个中子。名称后面的数字是质量数,即质子数与中子数之和。同一元素的同位素在化学反应中的表现几乎相同,但质量和原子核的稳定性不同。
稳定同位素与放射性同位素
稳定同位素从未被观测到发生衰变。稳定同位素共有 244 种,有 38 种元素完全没有稳定同位素:锝、钷以及从铋开始的所有元素。锡的稳定同位素最多,有 10 种。其余的同位素都具有放射性:它们的原子核会放出粒子或辐射,转变为其他原子核。
半衰期
半衰期是放射性同位素样品衰变掉一半所需的时间。它短的远不到一秒,长的远超宇宙的年龄。铋-209 衰变极其缓慢,直到 2003 年人们还认为它是稳定的。
天然丰度与原子量
大多数元素在自然界中以固定比例的同位素混合物存在。每种同位素所占的比例就是它的天然丰度,元素周期表上的原子量是各同位素质量按丰度加权的平均值。氯约有 76% 是氯-35,24% 是氯-37,因此它的原子量约为 35.45。
交互式元素周期表的“同位素”视图可以展开任意元素的全部同位素,并显示半衰期、衰变方式和丰度。
打开“同位素”视图关于同位素的问题
一共有多少种同位素?+
本表收录了 118 种元素的 3,383 种已知同位素,其中 244 种是稳定的。粒子加速器中仍在不断制造出新的短寿命同位素。
哪种元素的稳定同位素最多?+
锡,有 10 种稳定同位素。
哪些元素没有稳定同位素?+
锝、钷,以及从铋(83)到 Og(118)的所有元素,共 38 种。
同一元素的同位素化学性质不同吗?+
几乎没有差别。化学行为取决于电子,而同一元素的所有同位素电子数相同。它们的差别在于质量和原子核的稳定性,质量差异对氢这样最轻的元素影响最明显。