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这个从理论上是判断不了的,比如14C,13C,12C等,他们的质子数是一样的(同种元素),中子数不同,因而质量数不同,我们称他们为碳的核素。
而原子核中能容纳多少个中子,这个问题就非常复杂了,牵涉到了强互作用力,目前也是物理上面最前沿的部分,很难回答出来一个具体的结论,所以至少以现有的知识很难告诉你怎么从理论上判断核素。
实验室里面判断核素,则需要先引入一些概念,比如丰度(Abundance of elements),质荷比(m/z)。理论依据则是洛伦兹力(大概是高二学的吧):电荷在磁场中发生偏转。很显然的就可以明白,带有相同电荷的不同质量的原子核,她们偏转的角度是不一样的。根据这个现象,我们可以在水平方向上发射一系列离子(最好电荷数是一样的),同时在竖直方向上外加一个磁场,在重力和洛伦兹力的作用下,不同的离子就被分开了,这时候引入质荷比的概念,质荷比的离子先落下来,质荷比小的多飞一段时间。以上方法在物理上被称为磁聚焦法(当然实际过程要复杂的多),在化学上实现检测的仪器叫做质谱。
为了方便理解这个过程,可以把电荷数取1来理解,比如Na+。如果发射一束Na+,那么在质荷比=23的位置我们会得到一个峰,这个信号就代表了23Na+,这时候引入一个概念叫做丰度,指的是不同的核素在自然界中的原子数目百分比。假设存在22Na,且它的丰度和23Na一样,在质谱上的结果会得到两个峰,也就是在m/z=22和23的位置上各有一个一样高的信号峰。理论上,质谱的分辨率越高,得到的数据就越精确。但是,实验室测定的方法只是一个发现的过程,不能够认为只有这些核素。