核素图的疑难问题

核素概念是 40 年代下半期提出来的，它既不同于同位素概念，也有别于原子核概念，只要抓住同质异能核素这个事实，就能证明这一论断。如果我们能够接受“同分异构核素”这一概念，它和同位素、原子核概念的区分就更加明显了。同分异构核素是不同的核素，带正常电子壳层的同分异构核素同样也是不同的核素，然而它们是同一同位素；在核层次的同分异构体是不同的核素，通常意义上它们是同一原子核。然而，核素概念及核素图的疑难问题也正好出在这里：“同核”异能态是不是不同的核素？

最早的核素图是所谓赛格瑞图（Segre chart），以中子数为横坐标， 质子数为纵坐标，把全体已知核素按其所含的中子和质子数目标记在平面图上。可见，稳定核素都分布在一条曲线的附近，该曲线在原点附近的近45°角升起。“β稳定线”可用经验公式表示出来。

如果把表征原子核性质的核数据标记在直角平面图上，每一核素在赛格瑞图上占有一块位置，这就是核素图。如果把它们列成表格，就是核素数据表。这样看来，最早的核素图与同位素表是等价的。1978 年，美国的同位素表（table of isotopes）已经出到第七版。

各国流行的核素图花样繁多，但大体上可分为两大类。一类是以赛格瑞图为基础的直角坐标图，美国 1977 年出至第十二版，西德 1981 年第五版；另一类是以中子数加或减质子数为横、纵坐标的平面图。我国原子能出版社 1976 年出版的核素图在国外图的基础上虽然有所改进，但是并没有克服核素图所具有的疑难问题。

核素的编号借用了元素的号码。借用元素的原子序数和按质量数递增的顺序，把所有已知的核素排列起来而制作的核素图，表明它是在化学元

素周期表的基础上进一步发展起来的。质量数相同的核素按纵队排列，从上到下的同量异位核素，实际上就是核素序数不同而质量数相同的核素， 可称为同质异序数（即同量异位素）核素；同序数按质量递增的顺序从左上向右下斜队排列的核素，即是质子数相同的核素，它把元素周期表的同位素分开排列，从而将元素的原子量也“拆开”了；从左下至右上的斜队是同中子异序数核素；横列是等超额中子异序数核素。此图的优点表明， 正像核素概念有独立存在的价值一样，核素图也有独立存在的价值。

最难处置的是同分异构核素，核素概念的疑难问题和核素图的疑难问题主要都集中在这里。同分异构核素是核素图中的“同位核素”，它们是否是相同的核素呢？如果按核素序数和同中子数来决定，它们当然是同一核素；若按核性质而论，它们就是不同的核素。目前，国内外文献还没有这样明确地提出问题，在核素图中也没有考虑如何处置这一问题的方案。现代化学元素周期系理论和核外电子壳层结构模型理论是等价的。严

格说来，106，107，108，109 号“元素”不宜放入现代化学元素周期表， 因为它们的“化学性质”尚未鉴定。换句话说，它们是否有正常的核外电子壳层结构，目前尚未判定。然而，它们可以列人核素图，因为它们的核性质是可以确定的。

建立在核子壳层结构模型基础之上的核素周期系理论很不成熟，它仅仅是初步揭示了核素稳定存在的规律性问题，远不像元素周期系理论那样准确、完整而令人信服。因此，作为反映核素规律性的图表形式——核素图，仅是初步的尝试工作。