核素，是指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。同一种同位素的核性质不同的原子核，它们的质子数相同而中子数不同，结构方式不同，因而表现出不同的核性质。
核素是指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。很多元素有质子数相同而中子数不同的几种原子。例如，氢有H、H、H三种原子，就是3种核素，它们的原子核中分别有0、1、2个中子。这3种核素互称为同位素。例如，原子核里有6个质子和6个中子的碳原子，质量数是12，称为碳-12核素，或写成C核素。原子核里有6个质子和7个中子的碳原子，质量数为13，称C核素。氧元素有O，O，O三种核素。具有多种核素的元素称多核素元素。自然界仅有一种核素存在的元素称为单核素元素，如铍、氟、铝、钠等20种元素。质子数为偶数的元素，可有较多的稳定核素，一般不少于3种，而质子数为奇数的元素，通常只有一个稳定核素，一般不会多于两种，这是由核子的结合能所决定的。多核素元素中各核素互称同位素，因为它们处于周期表中同一位置上，化学性质基本相同，但核性质不同；单核素元素没有同位素。核素的质量即原子质量，总小于孤立质子、中子和电子的质量总和，在概念上也不等于质量数，在数值上除C外均与质量数稍有不同。核素的质量是用质谱仪测定的，这种测定很先进，可测得7位或更多位有效数字。
核素概念最初是为了确切描述元素的原子量而引入的。最初的化学原子概念是元素原子，即同一种元素对应有同一种原子，因此某种元素的原子量被规定为该元素原子的相对质量。同位素的发现揭示出元素并不是化学性质和量完全相同的一类原子，同一种元素的原子其质量可以不同，因而元素原子量所反映的是各种同位素原子质量的平均值。原子物理学的研究进一步表明，原子的质量主要是由构成原子核的质子和中子的数目决定的，而元素的化学性质只同质子数有关。为了进一步区分元素的同位素，科学家们引进了同位素的质量数，即质子数和中子数之和。从元素的化学性质看，不同的同位素在元素周期表上处于同一位置，故称“同位素”，而从原子核的角度看，同位素又是同一种元素的质量不同的原子核，也称为核素。这时，核素只不过是同位素的别称。后来发现地球上天然存在的和人工制造的原子核都有“同核异能态”的现象，即具有相同质子数和中子数的原子核所显现出来的核性质，如衰变方式、半衰期、能量等等可以不同。同核异能态是原子核层次的“同分异构体”，“同分”是指相同数目的质子和中子，“异构”则表示它们构成原子核的方式不同。但同位素概念不足以反映这种“同分异构”现象。如果把核素概念定义为同一同位素的核性质不同的原子核，就可以概括核的同分异构现象。因此，核素也就成了表达核性质的独立概念。
核素与核素的符号；原子序数、质量数、中子数三者之间的关系：
具有一定核电荷数和质量数，并且具有同一能态的一种原子核或原子，称为一种核素。
核素常用符号ZX 表示，其中X是元素符号，Z是原子序数，A是质量数，A-Z=N，N是该核素中的中子数。由于元素符号X已经确定了它的原子序数，因此，通常核素也可简记为X。
科学研究表明，稳定性核素对核子总数有一定限度（一般为A≤209），而且中子数和质子数应保持一定的比例（一般为N/Z=1～1.5，也有个别例外）。任何含有过多核子或N/Z不适当的核素，都是不稳定的。A≥209的核素，即元素周期表中钋（Po）之后的所有元素的核素都具有放射性（钋之前的元素，有的核素也具有放射性），它们或是自发地放射出α射线（即He核），而转变成A较小的新核；或是因核素的N/Z不适当，其核内的中子与质子会自发地相互转变，从而改变N/Z的值，并同时放出一个β-（或β+）粒子。核素衰变后产生的新核几乎都是处在激发态，这样的核或是自发地放射出γ光子而转变到基态或较低能态，或是继续进行α衰变（或β衰变），直到变成一个稳定的核素为止。
核素分为：
①不同元素不同原子；
②同种元素不同原子。
（1）核素的概念界定了一种原子；
（2）绝大多数元素都包括多种核素，也有的天然元素仅含有一种核素；
（3）核素的种类多于元素的种类，目前发现的112种元素共有一千多种核素。
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