Izotopii (din greacă și de toposul - .. Place)
varietate de elemente chimice care ocupă un loc în sistemul periodic Mendeleev elementelor, dar diferiți atomi mase. Proprietăți chimice atomi, m. E. Un atom aparținând unui element chimic special, în funcție de numărul de electroni și localizarea lor în învelișul de electroni al atomului (vezi. Atom). Amplasarea unui element chimic în tabelul periodic al elementelor este determinată de numărul atomic Z. egal cu numărul de electroni în învelișul unui atom sau că același număr de protoni s conținute în nucleu. Pe langa protoni din nucleul unui atom lui sunt masă de neutroni de fiecare dintre care este aproximativ egală cu cea a protonului. Numărul de neutroni din atomul nucleu N cu datele Z pot fi diferite, dar în anumite limite. De exemplu, în nucleul unui atom de heliu (Z = 2) poate conține 1, 2, 4 sau 6 neutroni. Numărul total de Z protoni și neutroni din nucleu N (denumite colectiv în prezenta descriere nucleoni) determină greutatea greutatea miezului, și în mod substanțial întregul atom. Acest număr A = Z + N se numește numărul de masă al atomului. Raportul dintre numărul de protoni și neutroni în stabilitatea dependentă nucleu sau instabilitatea miezului, tipul de dezintegrare radioactivă a spinului nucleu. moment de dipol magnetic, quadrupol momentul electric al nucleului (A se vedea. Kvalrupolny nucleele point) și alte proprietăți (vezi. nucleul atomic). Astfel, cu aceiași atomi Z. dar numere diferite de neutroni au N proprietăți chimice identice, dar au greutăți diferite și proprietăți nucleare diferite. Aceste specii sunt de asemenea numite atomi AI pentru a indica orice specie de atomi, indiferent dacă acestea aparțin unui singur element, nuclizi termen utilizat.
Numărul de masă este I. stânga sus a simbolului elementului chimic. De exemplu, I. heliu notat 3 El, 4 El, 6 El, 8 El. Mai dezvoltate notație: 12Ne 3. 22He 4. nr 2 aprilie 6. El 8. 06 februarie în cazul în care indicele indică numărul de protoni Z. indicele din stânga sus - numărul de neutroni N, iar partea din dreapta sus - un număr de masă. La desemnarea VI fără numărul de masă al elementului simbol A este dat după numele elementului: heliu-3, heliu-4, etc ...
Atomic masa M. exprimată în unități atomice de masă (A se vedea. Unitățile atomice de masă), doar un pic diferit de numere întregi. Prin urmare, diferența M - A este întotdeauna o fracțiune corespunzătoare, valoarea absolută este mai mică de 1/2. și astfel numărul de masă A este greutatea atomică cel mai apropiat număr întreg M. Cunoașterea masa unui atom determină legătura totală de energie E a tuturor nucleonilor din nucleu. Această energie este exprimată prin E = ΔMc 2. unde c - a vitezei luminii în vid, ΔM - diferența dintre masa totală a tuturor membrilor nucleului nucleonilor în stare liberă și greutatea nucleului care este egală cu masa unui atom neutru fără masa de electroni.
Prima dovadă că substanțele având același comportament chimic, pot avea proprietăți fizice diferite au fost obținute în studiul Transformările atomilor radioactivi de elemente grele. In 1906-1907 sa constatat că produsul dezintegrare radioactivă a uraniului și - (. Toriu See) ionium și produsul de dezintegrare radioactivă a toriului - radiothorium au aceleași proprietăți chimice ca și toriu, dar diferă de masa atomică din urmă și proprietățile dezintegrare radioactivă. Mai mult decât atât, așa cum s-a găsit mai târziu, toate cele trei elemente au aceleași spectre optice și cu raze X. Astfel de substanțe chimice diferite identice, dar cu greutate atomică diferită și unele proprietăți fizice ale propunerii de știință britanic Soddy. Ei au devenit cunoscut sub numele de I.
In 1934, I. și F. Joliot Curie a primit în mod artificial radioactiv I. azot (13 N), siliciu (28 Si) și fosfor (30 P), nu a fost găsit în natură. Aceste experimente au demonstrat capacitatea de a sinteza noilor nuclizi radioactivi. În anii următori, cu ajutorul reacțiilor nucleare (A se vedea. Reacții nucleare) cu neutroni și particulelor încărcate accelerate au sintetizat un număr mare de elemente radioactive I. cunoscute și au primit 20 de elemente noi. Cunoscut stabil 276 I. 81 aparținând elementelor naturale și circa 1500 I. Radioactive 105 elemente naturale și sintetice.
Analiza relației dintre numărul de protoni și neutroni pentru diferite AI același element de arată că nucleele și radioactive stabile I. I. stabilă în ceea ce privește beta-dezintegrare, cuprind fiecare cel puțin un neutron proton. Excepțiile de la această regulă sunt doar două nuclide - 1 H și 3 El. Ca trecerea la raportul nuclee tot mai grele de neutroni la numărul de protoni crește și ajunge la 1,6 pentru uraniu și elemente transuraniene (A se vedea. Elemente Transuranice) în nucleu.
Elemente cu Z nui au mai mult de două I. stabil De obicei, numărul de neutroni în astfel de nuclee N este chiar și prin urmare numărul de masă A este impar. Cele mai multe dintre elementele cu Z chiar mai stabilă este I. din care nu mai mult de două A. impar I. Cel mai mare număr (10) este staniu, I. 9 - xenon, 8 - cadmiu și telur. Multe elemente au 7 I.
Tot VI stabil pe Pământ a apărut ca urmare a proceselor nucleare care au loc în vremuri îndepărtate, iar prevalența lor este dependentă de proprietățile nucleelor și ale condițiilor inițiale în care au loc aceste procese. Compoziția izotopică a elementelor naturale de pe pământ, de regulă, este constantă. Acest lucru se datorează faptului că acesta nu este expus la schimbări semnificative în procesele chimice și fizice care au loc pe Pământ. Cu toate acestea, mici variații în prevalența relativă a GI este încă observat pentru elementele ușoare în care diferența în masele atomilor I. relativ mari. Aceste oscilații se datorează unei schimbări în compoziția izotopică a elementelor (fracționare VI) care apar ca rezultat al difuziei, schimbări în starea de agregare a substanței, în unele reacții chimice sau alte procese au loc în mod continuu în atmosferă și scoarța pământului (vezi. Separarea izotopului. Metode izotopice în Isotopic geologie schimb). Modificarea compoziției izotopice a elementelor care migrează intens în biosferă (H, C, N, O, S) și este asociată cu activitatea organismelor vii.
Organismele de formare Unitatea sistemului solar sugerează că compoziția izotopică a elementelor caracteristice ale probelor de pământ în întregul sistem solar ca întreg (dacă se cunoaște oscilații). Meteori și straturile adânci ale arată scoarța pământului aproximativ același raport de 16 O / 18 studii O. Astrophysical relevă anomalii compoziția izotopică a elementelor care constituie substanța și mediul interstelar înstelat de pe pământ. De exemplu, raportul carbon R -zvozd 12 C / 13 C variază de la valori 4-5 la pământ.
Posibilitatea de a se amesteca la elementele naturale chimice radioactive de AI permite monitorizarea diferitelor procese chimice și fizice care implică elementul, folosind detectoare de radiații. Această metodă este utilizată pe scară largă în biologie, chimie, medicină, precum și în inginerie. Uneori, amestecată stabil I. prezență este detectată în continuare metodele spectroscopice de masă (vezi. Trasor).
O problemă importantă este izolarea I. individuale naturale sau obținute în mod artificial amestecul de îmbogățire sau amestecul lor de orice I.
Lit:. F. W. Aston spectrele de masă și izotopi Lane. din limba engleză. M. 1948 Greutăți Kravtsov V. A. atomi și energia de legătură a nucleelor, M. 1965; Lederer S. Hollander J. M. Periman I. Tabelul izotopilor, 6 ed. N. Y. - [a. o.], 1967.