同位素
tóng wèi sù
同位素是同一元素的原子，质子数相同而中子数不同，因而质量也不同。
Definition
同位素是同一元素中子数不同的几种形式；它们的质子数相同，所以仍是同一元素，但质量数不同。同位素按质量数命名，例如氢-1、氢-2（氘）和氢-3（氚），有些同位素是稳定的，有些则具有放射性。由于化学性质取决于电子排布，同一元素的各同位素在化学反应中的表现几乎完全相同，只因质量差异而产生微小的同位素动力学效应。放射性同位素以特定的半衰期衰变，而稳定同位素的比例则被用作地质学、医学和气候科学中的示踪工具。
Example
碳-12有 $6$ 个中子，碳-14有 $8$ 个中子；两者都是碳，但碳-14更重。氢-1没有中子，氢-2有一个，氢-3有两个，三者都能与氧结合成水，不过由氢-2构成的重水密度要大约高 $10\%$。碳-14通过 β 衰变放射性衰变，半衰期为 $5{,}730$ 年，所以某样品若只剩下原来 $25\%$ 的碳-14，就说明已经过去了两个半衰期，年代约为 $11{,}460$ 年。
Key Insight
多出的中子只改变重量，不改变化学行为。碳测年法之所以有效，是因为生物体在活着的时候不断摄入碳-14，死亡后碳-14便以已知的速率衰变，原子因此变成了一台时钟。铀-235和铀-238在化学上无法分离，因此铀浓缩依靠的是气态 $UF_6$ 在离心机中因 $1.3\%$ 的质量差异而分开；同位素分离是一个物理学问题，而不是化学问题。