Mattauch-Shchukarev forbudsregel

Mattauch-Shchukarev udelukkelsesreglen ( Mattauch-reglen ) er en af ​​kernefysikkens love , bemærket i 1920'erne af den sovjetiske kemiker S. A. Shchukarev [1] og endelig formuleret i 1934 af den tyske fysiker Josef Mattauch[2] .

Essensen af ​​reglen er, at der i naturen ikke kan eksistere to stabile isobarer , hvis ladninger af kernen er forskellige med én. Med andre ord, hvis et kemisk grundstof har en stabil isotop , så kan dens nærmeste naboer i tabellen ikke have stabile isotoper med samme massetal .

Reglen forklarer især fraværet af stabile isotoper i technetium , på trods af at det er i det periodiske system længe før bly : dets nabomolybdæn og ruthenium har stabile isotoper med massetal 92, 94, 95, 96, 97, henholdsvis 98, 100 [3] og 96, 98, 99, 100, 101, 102, 104 [4] .

Undtagelsen fra reglen er tre par isobarer. Et af disse par er dannet af de stabile 123Sb og 123Te isobarer . I virkeligheden er 123 Te ikke beta-stabil, den skal henfalde ved elektronfangst i 123 Sb, denne proces er dog endnu ikke opdaget på grund af den ekstremt lange halveringstid  - henfaldet undertrykkes på grund af den lave energi i beta-overgang (53 keV) og en signifikant forskel spins af forældre- og datterkernerne ( henholdsvis 1 2 og 7 2 ). To andre isobar-par af naboer, hvor beta-henfald endnu ikke er blevet påvist, er dannet af metastabil tantal-180m, disse er par 180 Hf - 180m Ta og 180m Ta - 180 W. Tantal-180m er den eneste metastabile nuklid ( isomer ) ), der findes i den naturlige isotopblanding, beta-minus henfald ved 180 W, elektronindfangning ved 180 Hf og isomer overgang til grundtilstanden ved 180 Ta er teoretisk tilgængelige, men ingen af ​​disse processer er endnu blevet observeret eksperimentelt. Disse processer er stærkt undertrykt på grund af det høje nukleare spin af moderisotopen ( J = 9). Samtidig er grundtilstanden på 180 Ta beta-aktiv med en halveringstid på 8,152 timer.

Årsag til reglen

Enhver to isobariske atomer, der støder op i en isobarisk kæde (det vil sige at have den samme sammensætning af kernen op til udskiftningen af ​​en neutron med en proton eller omvendt) har forskellige masser. Som et resultat tillader loven om bevarelse af energi spontant beta-henfald af et af de (mere massive) atomer til et andet. Her refererer beta-henfald til en af ​​tre processer:

Det skal bemærkes, at reglen forbyder eksistensen af ​​stabile par, men begrænser ikke tilstedeværelsen i den naturlige isotopblanding af par, hvoraf den ene af komponenterne er en langlivet radioaktiv nuklid, og den anden er stabil. Der er ret mange af sådanne par - for eksempel 115 In og 115 Sn, 176 Lu og 176 Hf osv.

Noter

  1. Technetium - artikel fra encyklopædien "Round the World"
  2. J. Mattauch. Zur Systematik der Isotope  (tysk)  // Z. Physik . - 1934. - Bd. 91 . - S. 361-371 .
  3. [www.xumuk.ru/encyklopedia/2669.html XuMuK.ru - MOLYBDÆN - Chemical Encyclopedia] . Hentet: 28. januar 2013.
  4. [www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3943.html XuMuK.ru - RUTHENIUM - Chemical Encyclopedia] . Hentet: 28. januar 2013.