H2、D2、T2互為“同素異核體”

摘要：說明了H2、D2、T2三者不是同一種物質(zhì)，也不是互為同素異形體的關(guān)系。補充闡釋了同素異形體的涵義，提出并闡釋了同素異核體的含義，說明了當(dāng)代化學(xué)需要同素異核體這樣一個新概念。

關(guān)鍵詞：同素異形體；同素異核體；新概念

文章編號：1005–6629（2013）10–0074–02 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1 H2、D2、T2互為同素異形體嗎

在一本教輔資料中有這么一種說法：H2、D2、T2是同一種物質(zhì)。此處的H2是指不含同位素氘和氚的1（下述所說的H2一般是指1 1H2）。在日常教學(xué)中，也有部分老師認(rèn)同“H2、D2、T2是同一種物質(zhì)”的說法，認(rèn)同該說法的理由是“H2、D2、T2都表示氫氣”。筆者認(rèn)為，“H2、D2、T2是同一種物質(zhì)”的說法是錯誤的，因為H2、D2、T2三者在組成和性質(zhì)（特別是物理性質(zhì)和核反應(yīng)的性質(zhì)）上存在著明顯的不同。大多數(shù)教師一般都贊同H2、D2、T2是三種物質(zhì)的說法，但部分教師認(rèn)為“H2、D2、T2三者互為同素異形體”。對照同素異形體的概念來看，該說法好像是正確的，因為H2、D2、T2均是由氫元素形成的三種氫氣單質(zhì)。H2、D2、T2之間真的互為同素異形體嗎？不是，其理由如下。

2 H2、D2、T2非互為同素異形體的原因探析

同素異形體的概念是：由同種元素形成的不同單質(zhì)互稱為同素異形體，同素異形體又稱為同素異性體[1][2]。從字面上理解，同素異形體側(cè)重于說明結(jié)構(gòu)的不同，同素異形體指的是由同種元素形成的宏觀外形或微觀結(jié)構(gòu)不同的單質(zhì)，如白磷與紅磷、金剛石與石墨的宏觀外形存在明顯的差異，氧氣與臭氧、白磷與紅磷、金剛石與石墨的微觀結(jié)構(gòu)都明顯不同。同素異性體側(cè)重于說明性質(zhì)的不同，指的是由同種元素形成的性質(zhì)（物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)）不同的單質(zhì)，如氧氣與臭氧、白磷與紅磷、金剛石與石墨的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)均存在明顯的不同。

從化學(xué)科學(xué)發(fā)展的角度、聯(lián)系同素異形體的概念和經(jīng)典實例來分析，筆者認(rèn)為：我們應(yīng)該對同素異形體的內(nèi)涵作如下三點補充說明。①我們通常所說的同素異形體都未考慮同位素這個因素。如我們說O2和O3互為同素異形體，就沒有考慮組成O2和O3的同位素氧原子，我們通常所說的O2和O3是包含了三種穩(wěn)定的天然同位素168O原子、17 8O原子、18

8O原子的兩種單質(zhì)。②通常所說的同素異形體都是指由同種元素形成的在分子組成上或晶體結(jié)構(gòu)上存在明顯差異的不同單質(zhì)，如組成O2分子和O3分子的原子數(shù)不同、O2分子和O3分子的空間結(jié)構(gòu)也不相同。③同素異形體之間的物理性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)活性均存在著明顯的不同，如O3的化學(xué)性質(zhì)比O2活潑、白磷的化學(xué)性質(zhì)比紅磷活潑。氧氣與臭氧、白磷與紅磷、金剛石與石墨等互為同素異形體的物質(zhì)都符合這些要求。

H2、D2、T2三者都是氫元素形成的不同單質(zhì)，三者的不同在于它們是由氫元素的三種核素形成的不同單質(zhì)。H2、D2、T2三者在組成和結(jié)構(gòu)上有相通之處，三者都是兩個氫原子通過共價單鍵形成的雙原子分子。H2、D2、T2三者的物理性質(zhì)不同，但三者的化學(xué)性質(zhì)并無明顯的差異。對照同素異形體的涵義來看，H2、D2和T2之間不是互為同素異形體的關(guān)系。

4 現(xiàn)代化學(xué)需要新概念“同素異核體”

人類社會早已進(jìn)入核能時代和核化學(xué)時代，這個時代是能夠分離制備各種同素異核體單質(zhì)的時代，如單質(zhì)D2和單質(zhì)U早已被用于核武器和核發(fā)電。這就是說，現(xiàn)代化學(xué)需要用同素異核體來說明各同位素單質(zhì)之間的關(guān)系。筆者在此提出了同素異核體的概念，若有不妥之處，敬請各位同行提出批評意見。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國社會科學(xué)院語言研究所詞典編輯室編.現(xiàn)代漢語詞典（第二版）[M].北京：商務(wù)印書館出版，1993：1152～1153.

[2]北京師范大學(xué)等校編.無機化學(xué)下冊（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2012：490.