H2、D2、T2互为“同素异核体”

摘要：说明了H2、D2、T2三者不是同一种物质，也不是互为同素异形体的关系。补充阐释了同素异形体的涵义，提出并阐释了同素异核体的含义，说明了当代化学需要同素异核体这样一个新概念。

关键词：同素异形体；同素异核体；新概念

文章编号：1005–6629（2013）10–0074–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 H2、D2、T2互为同素异形体吗

在一本教辅资料中有这么一种说法：H2、D2、T2是同一种物质。此处的H2是指不含同位素氘和氚的1（下述所说的H2一般是指1 1H2）。在日常教学中，也有部分老师认同“H2、D2、T2是同一种物质”的说法，认同该说法的理由是“H2、D2、T2都表示氢气”。笔者认为，“H2、D2、T2是同一种物质”的说法是错误的，因为H2、D2、T2三者在组成和性质（特别是物理性质和核反应的性质）上存在着明显的不同。大多数教师一般都赞同H2、D2、T2是三种物质的说法，但部分教师认为“H2、D2、T2三者互为同素异形体”。对照同素异形体的概念来看，该说法好像是正确的，因为H2、D2、T2均是由氢元素形成的三种氢气单质。H2、D2、T2之间真的互为同素异形体吗？不是，其理由如下。

2 H2、D2、T2非互为同素异形体的原因探析

同素异形体的概念是：由同种元素形成的不同单质互称为同素异形体，同素异形体又称为同素异性体[1][2]。从字面上理解，同素异形体侧重于说明结构的不同，同素异形体指的是由同种元素形成的宏观外形或微观结构不同的单质，如白磷与红磷、金刚石与石墨的宏观外形存在明显的差异，氧气与臭氧、白磷与红磷、金刚石与石墨的微观结构都明显不同。同素异性体侧重于说明性质的不同，指的是由同种元素形成的性质（物理性质与化学性质）不同的单质，如氧气与臭氧、白磷与红磷、金刚石与石墨的物理性质与化学性质均存在明显的不同。

从化学科学发展的角度、联系同素异形体的概念和经典实例来分析，笔者认为：我们应该对同素异形体的内涵作如下三点补充说明。①我们通常所说的同素异形体都未考虑同位素这个因素。如我们说O2和O3互为同素异形体，就没有考虑组成O2和O3的同位素氧原子，我们通常所说的O2和O3是包含了三种稳定的天然同位素168O原子、17 8O原子、18

8O原子的两种单质。②通常所说的同素异形体都是指由同种元素形成的在分子组成上或晶体结构上存在明显差异的不同单质，如组成O2分子和O3分子的原子数不同、O2分子和O3分子的空间结构也不相同。③同素异形体之间的物理性质和化学反应活性均存在着明显的不同，如O3的化学性质比O2活泼、白磷的化学性质比红磷活泼。氧气与臭氧、白磷与红磷、金刚石与石墨等互为同素异形体的物质都符合这些要求。

H2、D2、T2三者都是氢元素形成的不同单质，三者的不同在于它们是由氢元素的三种核素形成的不同单质。H2、D2、T2三者在组成和结构上有相通之处，三者都是两个氢原子通过共价单键形成的双原子分子。H2、D2、T2三者的物理性质不同，但三者的化学性质并无明显的差异。对照同素异形体的涵义来看，H2、D2和T2之间不是互为同素异形体的关系。

4 现代化学需要新概念“同素异核体”

人类社会早已进入核能时代和核化学时代，这个时代是能够分离制备各种同素异核体单质的时代，如单质D2和单质U早已被用于核武器和核发电。这就是说，现代化学需要用同素异核体来说明各同位素单质之间的关系。笔者在此提出了同素异核体的概念，若有不妥之处，敬请各位同行提出批评意见。

参考文献：

[1]中国社会科学院语言研究所词典编辑室编.现代汉语词典（第二版）[M].北京：商务印书馆出版，1993：1152～1153.

[2]北京师范大学等校编.无机化学下册（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2012：490.