19.1: 放射性和核方程

核化学是对涉及核结构变化的反应的研究。 原子核由质子和中子 (氢除外) 组成。 核中的质子数量称为元素的原子数量 (Z) ，质子数量和中子数量的总和是质量数量 (A)。 原子数量相同但质量数量不同的原子是同一元素的同位素。

元素的核素具有特定数量的质子和中子，并且处于特定的核能量状态。 核素的表示法是  ，其中 X 是元素的符号， A 是质量编号， Z 是原子编号。 核素也有几个简写符号，其中许多忽略原子数量。 例如，  可以是 c碳 -14 ， C-14 或 ^14C。

如果核素处于临时激发状态，则通常用星号表示。 如果它处于被称为可转移状态的较长寿命的兴奋状态，则在质量编号中添加 ‘M ’表示。 例如，同位素 technetitium-99 作为地面状态存在  并可转移 。 如果给定同位素存在多个可转移状态，则它们将按增加能量顺序编号。 例如，同位素钽 -180 有五种核素：地对地  和转移状态  ，  ，  _和  。

核反应是指一种或多种核素转化为另一种核素，这种转化是通过原子数量，质量数量或核能量原子核状态的变化而发生的。 为了描述核反应，我们使用了一个方程来识别反应中所涉及的核素和粒子。 与化学反应一样，核反应服从质量保护：反应物质量数量之和等于生成物质量数量之和。

核反应可能涉及许多不同的粒子或光子。 最常见的包括 Alpha 粒子 (α 或  β 为高能量氦 -4 核； β 粒子 (μ L) ，包括电子 (e^{− μ L} 或 β^{− μ L)} 和正位体 (e+ 或 β ^{μ L +}) ； γ 射线 (γ μ L) ；中子 (  ) ；和质子 (p+ 或  ^)。

一些核素无限期保持不变或保持稳定，而其他核素自发转化为其他核素，或不稳定。 一种不稳定的核素自发变为另一种核素是放射性衰变。 不稳定的核素被称为母核核素，而衰变所产生的核素被称为子核核素。 女儿的核素可能稳定，或自身衰变。

本文改编自 Openstax, 化学 2e, 第21.1节：核子结构与稳定性 和 Openstax, 化学 2e, 第21.2节：核方程。

其他来源

IUPAC。 《化学术语汇编》，第 2 版 (《黄金书》)。 由 A. D. McNaught 和 A. Wilkinson 编纂。 布莱克韦尔科学出版物，牛津 (1997 年)。 由 S. J. Chalk 创建的在线版本 (2019 年) 。 https://doi.org/10.1351/goldbook。访问于 2021-01-10

国际原子能量能机构，核数据科。 核素实时图表。 https://www-nds.iaea.org/relnsd/vcharthtml/VChartHTML.html。 访问于 2021-01-10

原子最致密的区域是原子核，包括质子和中子-统称为 核子。由特定数量的质子和中子定义的 原子类型称为核素。核素的符号包括元素符号、原子序数和质量数。核素的几种简写符号之一 使用元素名称、连字符和质量数。原子序数相同 但质量数不同的核素彼此互称为同位素。因此，碳有这里显示的三种同位素。核素也通过它们的能量状态进行表征。例如，单一同位素锝 99 存在两种不同状态：低能基态 和称为亚稳态的长寿命激发态。尽管这两种物质的 质子和中子数量相同，但它们 却是不同的核素。有趣的是，元素周期表中有些元素具有稳定的核素，它们可以无限期保持完整。相反，有些元素只有不稳定的核素，称为放射性核素。例如，铀 238 的自发核衰变 产生了钍 234。这个过程称为放射性衰变。衰变过程中产生的子核素可能是稳定的，也可能是放射性的。这一过程伴随着发射小碎片 或电磁辐射。阿尔法粒子相当于氦核。它们的发射使原子序数 减少 2，质量数减少 4。贝塔粒子相当于电子；发射时，子核素的原子序数 增加 1。由于它们带负电荷，因此称为贝塔减放射。正电子与电子质量相同，但电荷相反，它的发射 使原子序数减少 1。它通常称为贝塔加发射。伽马射线是一种高能电磁辐射，它的发射既不改变原子序数，也不改变质量数。质子发射使质量数和原子序数 各减少 1，而中子发射 使质量数减少 1。核方程式描绘了 母核素和子核素之间的差异，并表明了衰变的性质。铀-238 向钍-234 的 放射性衰变伴随着阿尔法粒子的发射。核方程与化学方程一样是平衡的。方程两边的质量数 之和相同。因为这是阿尔法衰变，因此原子序数之和也相同。

• Nuclear Chemistry - Study of reactions involving changes in nuclear structure.
• Protons - Stable subatomic particles with a positive electric charge
• Atomic Number (Z) - Number of protons in the nucleus of an atom
• Mass Number (A) - Sum of the number of protons and neutrons in an atom
• Nuclide - A specific type of atom characterized by its proton count, neutron count, and nuclear energy state

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