Ізатоп

З пляцоўкі Вікіпедыя
Перайсці да: рух, знайсці
Ядзерная фізіка
CNO Cycle-ru.svg
Атамнае ядро · Радыеактыўны распад · Ядзерная рэакцыя · Тэрмаядзерная рэакцыя
Гл. таксама «Фізічны партал»


Ізато́пы (ад грэч.: ισος«роўны», «аднолькавы», і τόπος — «месца») —разнавіднасць хімічнага элемента, якая адрозніваецца ад іншага ізатопа масай атамаў па прычыне рознай колькасці нейтронаў у ядры (пры аднолькавай колькасці пратонаў).

Сукупны лік пратонаў Z і нейтронаў N у ядры (абагульняючая назва – нуклоны): А = Z + N вызначае масу ядра і цэлага атама. А завецца масавым лікам атама. Масавы лік ізатопа запісваецца зверху злева перад хімічным сімвалам элемента, або пасля яго назвы: гелій-3, гелій-4 і да т. п.

Колькасць нейтронаў N у ядры атама з фіксаваным Z можа розніцца, але ў пэўных межах, ад чаго залежыць стабільнасць ці нестабільнасць ядра, тып радыеактыўнага распаду, спін, магнітны дыпольны момант, электрычны квадрупольны момант ядра і некаторыя іншыя яго ўласцівасці. Таму ізатопы розняцца па фізічных уласцівасцях. Хімічныя ўласцівасці атамаў вызначаюцца зарадам ядра, ды амаль не залежаць ад яго масы. Таму, ізатопы маюць ідэнтычныя хімічныя ўласцівасці.

Адрозніваюць стабільныя ізатопы, ядры якіх існуюць нязменнымі доўгі час, і нестабільныя – радыеактыўныя, якія ператвараюцца ў іншыя элементы ў працэсах радыеактыўнага распаду. Значныя адрозненні ў колькасці стабільных ізатопаў у розных хімічных элементаў абумоўленыя складанасцю залежнасці паміж энергіяй сувязі ядра і колькасцю ў ім пратонаў і нейтронаў.

Элементы з няцотнымі Z маюць не больш за два стабільныя ізатопы. Большасць элементаў з цотным Z мае некалькі стабільных ізатопаў. Найбольш ізатопаў (10) мае волава, 9 — ксенон, 8 — кадмій і тэлур. Шмат элементаў мае 7 ізатопаў. Ядры стабільных ізатопаў і радыеактыўных ізатопаў, устойлівых да бэта-распаду, утрымліваюць на кожны пратон не менш аднаго нейтрона (выключэнне — 1H і 3He). Пры павелічэнні зарада ядра суадносіны нейтронаў і пратонаў мяняюцца і дасягаюць 1,6 для урана і трансуранідаў.

На сакавік 2017 года вядома 3437 ізатопаў усіх элементаў.[1].

Гісторыя адкрыцця[правіць | правіць зыходнік]

Першы доказ таго, што рэчывы з аднолькавымі хімічнымі паводзінамі, могуць мець розныя фізічныя ўласцівасці, быў пры даследаванні радыёактыўных ператварэнняў атамаў цяжкіх элементаў. У 1906—1907 гадах высветлілась, што прадукт радыёактыўнага распаду ўрану — іоний і прадукт радыёактыўнага распаду торыю — радыёторый меюць тыя ж хімічныя ўласцівасці, што і торый, але адрозніваюцца ад яго атамнай масай і характарыстыкамі радыёактыўнага распаду. Было высветлена пазней, што ва ўсіх трох прадуктаў аднолькавыя аптычныя і рэнтгенаўскія спектры. Такія рэчывы, идэнтычныя па хімічным уласцівасцям, але розныя па масе атамаў і некаторым фізічнымі ўласцівасцям, па прапанаванню англійскага учёного Содзі з 1910 г. сталі зваць ізатопамі.

На пачатак 2016 года адкрыта 3211 изотопов усіх элементаў (без уліку изамераў), з іх 431 (13 %) стабільных ці калястабільных, 294 (9 %) ізатопы трансуранавых элементаў, 1209 (38 %) нейтронна-збыткоўных і 1277 (40 %) пратонна-збыткоўных (якія адхіляюцца ад лініі бэта-стабільнасці ў старану лішку нейтронаў ці пратонаў, адпаведна). Па колькасці адкрытых ізатопаў першае месца займаюць ЗША (1237), затым ідуць Германія (558), Вялікабрытанія (299), СССР/Расія (247) і Францыя (217). Сярод лабараторый міру першыя пяць месцаў па колькасці адкрытых ізатопаў займаюць Нацыянальная лабараторыя ім. Лоуренса у Беркли (638), Інстытут цяжкіх іонаў у Дармштадте (438), Аб'яднаны інстытут ядзерных даследаванняў у Дубне (221), Кавендышская лабараторыя ў Кембридже (218) і ЦЕРН (115). За 10 гадоў (2006—2015 гады ўключна) у сярэднем фізікі адкрывалі у год 23 нейтронна-збыткоўных і 3 пратонна-збыткоўных ізатопа, а таксама 4 ізатопа трансуранавых элементаў. Агульная колькасць навукоўцаў, якія з'яўляліся аўтарамі ці сааўтарамі адкрыцця якога-небудзь ізатопа, складае 3598 людзей[2][3].

Ізатопы ў прыродзе[правіць | правіць зыходнік]

Лічыцца, што изатопны склад большасці элементаў на Зямлі аднолькавы ва ўсіх матэрыялах. Некаторыя фізічныя працэсы ў прыродзе прыводзяць да парушэнні ізатопнага складу элементаў (прыроднае фракцыяніраванне ізатопаў, характэрнае для лёгкіх элементаў, а таксама ізатопныя зрухі пры распадзе прыродных даўгавечных ізатопаў). Паступовае збіранне ў мінералах ядзер — прадуктаў распаду некаторых даўгавечных нуклідаў скарыстоўваецца ўядзернай геахраналогіі. Асаблівае значэнне маюць працэсы ўтварэння ізатопаў вугляроду ў верхніх слаях атмасферы пад уздзеяннем касмічнага выпраменьвання. Гэтыя ізатопы размяркоўваюцца ў атмасферы і гідрасферы планеты, уцягваюцца ў абарот вугляроду жывымі істотамі (жывёламі і раслінамі). Вывучэнне размеркавання ізатопаў вугляроду ляжыць у аснове .

Гл. таксама[правіць | правіць зыходнік]

Зноскі[правіць | правіць зыходнік]

  1. Audi G., Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S. The Nubase2016 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2017. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030001-1—030001-138. — DOI:10.1088/1674-1137/41/3/030001. — Bibcode: 2017ChPhC..41c0001A.
  2. Thoennessen M. (2016). "2015 Update of the Discoveries of Isotopes". arΧiv:1606.00456 [nucl-ex]. 
  3. Michael Thoennessen Discovery of Nuclides Project. Архівавана з першакрыніцы 4 сакавіка 2016. Праверана 6 чэрвеня 2016.

Спасылкі[правіць | правіць зыходнік]

Табліца ізатопаў хімічных элементаў на сайце Berkeley Laboratory