在中，改變硼原子 \(\ce{(_{5}B)}\) 的中子數目。根據結果，完成填充。
請你找出：具有多少個中子的硼原子能穩定存在？
具有 個中子的硼原子能穩定存在， 它的相對豐度為 \(\%\)；
具有 個中子的硼原子亦能穩定存在， 它的相對豐度為 \(\%\)。
思考：
上述兩種硼原子的物理性質相同嗎？舉出一項物理性質支持你的觀點。
上述兩種硼原子的化學性質相同嗎？ 簡述你的理由。
同一種元素的原子必定具有相同的質子數目，但它們的中子數目卻可能不同。質子數目相同，而中子數目不同的兩種原子，稱為同位素 (isotope)。
同位素是同一種元素的不同原子，大多數元素都存在多於一種的同位素。例如，於自然界中，能穩定存在的硼 \(\ce{(B)}\) 的同位素有兩種，分別是具有 \(5\) 個中子的 \(\ce{^{10}_{5}B}\) 和具有 \(6\) 個中子的 \(\ce{^{11}_{5}B}\)。
同一種元素的不同同位素在自然界中的數量均有所不同。於自然界中，某種同位素的數量佔該元素所有同位素的數量的百分比，稱為該同位素的相對豐度 (或豐度百分比)。例如，於自然界中，每 \(1000\) 個硼原子中，有 \(199\) 個是 \(\ce{^{10}_{5}B}\)，其餘的則是 \(\ce{^{11}_{5}B}\)。因此，\(\ce{^{10}_{5}B}\) 和 \(\ce{^{11}_{5}B}\) 的相對豐度分別為 \(19.9\%\) 和 \(80.1\%\)。
| 同位素 | 質子數目 | 中子數目 | 相對豐度 |
|---|---|---|---|
| \(\ce{^{10}_{5}B}\) | \(5\) | \(5\) | \(19.9\%\) |
| \(\ce{^{11}_{5}B}\) | \(5\) | \(6\) | \(80.1\%\) |
| \(\ce{^{16}_{8}O}\) | \(8\) | \(8\) | \(99.757\%\) |
| \(\ce{^{17}_{8}O}\) | \(8\) | \(9\) | \(0.038\%\) |
| \(\ce{^{18}_{8}O}\) | \(8\) | \(10\) | \(0.205\%\) |
利用原子的完整符號，能夠清楚地表示出各種不同的同位素。
\[^{\text{質量數}}_{\text{原子序}}{\text{元素符號}}\]由於同位素的元素符號和它的原子序是對應的，因此，同位素亦可以用以下形式表示：
\[\text{元素符號-質量數}\]例如，\(\ce{^{10}_{5}B}\) 和 \(\ce{^{11}_{5}B}\) 亦可分別表示為 \(\ce{B}\text{-10}\) 和 \(\ce{B}\text{-11}\)。
同位素的物理性質不同。這是因為原子的物理性質主要取決於它的原子核。同位素的原子核不同，會導致同位素的質量、密度、熔點、沸點和擴散速率等物理性質均有所不同。最明顯的例子是同位素的質量各不相同，例如， \(\ce{^{10}_{5}B}\) 的質量數為 \(10\)，而 \(\ce{^{11}_{5}B}\) 的質量數為 \(11\)。
同位素的化學性質完全相同。這是因為原子的化學性質取決於它的電子結構。由於同位素均具有相同的電子結構，因此它們具有相同的化學性質。