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単核種元素または単座元素[ 1 ]は、地球上に自然に存在する21 [ 2 ]の化学元素のうち、基本的に単一の核種（安定核種である場合もそうでない場合もある）として存在する元素の1つです。この単一の核種は、固有の原子質量を持ちます。したがって、元素の自然同位体存在比は、安定または非常に長寿命の1つの同位体によって支配されます。 最初のカテゴリー（単同位体かつ単核種）には19の元素があり、2番目のカテゴリー（単核種ではあるが、安定核種が1つではなく0つであるため単同位体ではない）には2つ（ビスマス[ a ]とプロトアクチニウム）があります。21の単核種元素のリストは、この記事の最後に記載されています。
定義上、安定同位体が1つしかない26の単一同位体元素のうち、7つは、非常に長寿命の（原始的な）放射性同位体がかなりの割合で存在するため、単一核種とはみなされない。これらの元素は、バナジウム、ルビジウム、インジウム、ランタン、ユーロピウム、ルテチウム、およびレニウムである。
多くの測定単位は、歴史的に、あるいは現在でも、特定の物質の特性に基づいて定義されており、それらの物質は多くの場合、自然界では複数の同位体の混合物として存在しています。例えば、
異なる天然源から採取されたサンプルは微妙に異なる同位体比を持つ可能性があるため、関連する特性はサンプル間で異なる可能性があります。定義が同位体組成に言及せずに単に物質を参照する場合、2007 年以前のケルビンで観察されたように、定義にある程度の曖昧さが生じ、異なる研究所による単位の実際的な実現にばらつきが生じる可能性があります。 [ 10 ]定義が 1 つの同位体 (ダルトンの場合のように) または特定の同位体比 (例えば、ウィーン標準平均海水)のみを参照する場合、曖昧さとばらつきの原因はなくなりますが、技術的な難しさ (目的の同位体比のサンプルを準備する) と不確実性 (実際の参照サンプルが公称比からどれだけ異なるか) が加わります。参照物質として単核元素を使用すると、これらの問題が回避され、特にSI の最新版で参照されている唯一の物質は単核元素であるセシウムです。
単核元素は、特定の試料中に存在する同位体存在比に伴う不確実性が最小限であるため、原子量を高精度で測定できることから、科学的に重要である。言い換えれば、これらの元素では、標準原子量と（同位体）原子質量が同じである。[ 2 ]
実際には、標準原子量測定では、単核元素のうち11種類のみが使用されています。これらは、アルミニウム、ビスマス、セシウム、コバルト、金、マンガン、リン、スカンジウム、ナトリウム、テルビウム、およびトリウムです。[ 11 ]
核磁気共鳴分光法（NMR）において、最も感度の高い安定核は水素1（¹H）、フッ素19（¹⁹F）、リン31（³¹P）の3つです。フッ素とリンは単一同位体であり、水素もほぼ単一同位体です。¹H NMR、¹⁹F NMR、³¹P NMRを用いることで、これらの元素を含む化合物の同定と研究が可能になります。
天然試料中には、一部の単核元素の不安定同位体が微量ながら存在します。例えば、半減期が138万7千年のベリリウム10（10Be）は、地球上層大気中の宇宙線によって生成されます。半減期が1610万年のヨウ素129（129I）は、様々な宇宙線生成機構や核反応によって生成されます。半減期が30.04年のセシウム137（137Cs）は、核分裂によって生成されます。これらの同位体は、様々な分析や法医学的用途に利用されています。