Isotoper

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 17. juli 2022; checks kræver 3 redigeringer .

Isotoper (fra andre græske ἴσος  "lige; identiske" + τόπος  "sted") er varianter af atomer (og kerner ) af et kemisk grundstof , der har samme atomnummer, men forskellige massetal [1] . Navnet skyldes, at alle isotoper af et atom er placeret samme sted (i én celle) i det periodiske system [2] . De kemiske egenskaber af et atom afhænger af strukturen af ​​elektronskallen, som igen hovedsageligt bestemmes af ladningen af ​​kernen Z (det vil sige antallet af protoner i den), og næsten ikke afhænger af dens masse nummer A (det vil sige det samlede antal protoner Z og neutroner N ).

Alle isotoper af det samme grundstof har den samme kerneladning, der kun adskiller sig i antallet af neutroner. Normalt er en isotop betegnet med symbolet for det kemiske grundstof, som det refererer til, med tilføjelsen af ​​et øverste venstre indeks, der angiver massetallet (for eksempel 12C , 222Rn ) . Du kan også skrive navnet på grundstoffet med tilføjelse af et bindestreger massetal (f.eks. kulstof-12, radon-222) [3] . Nogle isotoper har deres egne traditionelle navne (f.eks. deuterium , actinon ).

Der er stabile (stabile) og radioaktive isotoper [4] . I 2017 var 3437 isotoper af alle grundstoffer kendt, hvoraf 252 isotoper er stabile [5] .

Eksempel på isotop:16
8O17
8O18
8O er de tre stabile isotoper af oxygen.

Terminologi

I starten blev isotoper også kaldt isotopiske grundstoffer [6] og kaldes nu nogle gange isotopiske nuklider [7] .

IUPAC 's hovedposition er, at det korrekte udtryk i ental for at betegne atomer af et kemisk grundstof med samme atommasse er nuklid , og udtrykket isotoper kan bruges til at betegne et sæt nuklider af et element. Udtrykket isotoper blev foreslået og brugt oprindeligt i flertal, da mindst to typer atomer er nødvendige til sammenligning. Senere trådte brugen af ​​udtrykket i ental - isotop - også vidt ud i praksis . Derudover bruges udtrykket i flertal ofte til at henvise til ethvert sæt af nuklider, og ikke kun ét element, hvilket også er forkert. På nuværende tidspunkt er holdningerne fra internationale videnskabelige organisationer ikke blevet bragt til ensartethed, og udtrykket isotop bliver fortsat meget brugt, herunder i de officielle materialer fra forskellige afdelinger af IUPAC og IUPAP . Dette er et af eksemplerne på, hvordan betydningen af ​​udtrykket, der oprindeligt var indlejret i det, ophører med at svare til det begreb, som dette udtryk bruges til (et andet lærebogseksempel er atomet , som i modsætning til navnet ikke er udeleligt) .

Historien om opdagelsen af ​​isotoper

Det første bevis på, at stoffer med samme kemiske adfærd kan have forskellige fysiske egenskaber, kom fra studiet af radioaktive omdannelser af atomer af tunge grundstoffer. I 1906-1907 viste det sig, at produktet af det radioaktive henfald af uran  - ionium og produktet af det radioaktive henfald af thorium  - radiothorium har de samme kemiske egenskaber som thorium, men adskiller sig fra det i atommasse og karakteristika for radioaktivt henfald . Det blev senere konstateret, at alle tre produkter har de samme optiske og røntgenspektre . Sådanne stoffer, identiske i kemiske egenskaber, men forskellige i massen af ​​atomer og nogle fysiske egenskaber, begyndte efter forslag fra den engelske videnskabsmand Soddy fra 1910 at blive kaldt isotoper .

I marts 2017 kendes 3437 isotoper af alle grundstoffer [5] , hvoraf 254 er stabile, 29 er betinget stabile (med en halveringstid på mere end 10 milliarder år), 294 (9%) isotoper af transuranelementer, 1209 (38%) er neutronrige og 1277 (40%) protonoverdrevne (det vil sige afvigende fra beta-stabilitetslinjen mod et overskud af henholdsvis neutroner eller protoner). Med hensyn til antallet af opdagede isotoper ligger USA først (1237), efterfulgt af Tyskland (558), Storbritannien (299), USSR/Rusland (247) og Frankrig (217). Blandt verdens laboratorier er de første fem pladser med hensyn til antallet af opdagede isotoper besat af National Laboratory. Lawrence i Berkeley (638), Institute for Heavy Ions i Darmstadt (438), Joint Institute for Nuclear Research i Dubna (221), Cavendish Laboratory i Cambridge (218) og CERN (115). I 10 år (2006-2015 inklusive) opdagede fysikere i gennemsnit 23 neutronrige og 3 protonrige isotoper om året samt 4 isotoper af transuran-elementer. Det samlede antal videnskabsmænd, der var forfattere eller medforfattere til opdagelsen af ​​en isotop, er 3598 mennesker [8] [9] .

Isotoper i naturen

Det er kendt, at den isotopiske sammensætning af de fleste grundstoffer på Jorden er den samme i alle materialer. Nogle fysiske processer i naturen fører til en krænkelse af den isotopiske sammensætning af elementer (naturlig isotopfraktionering , karakteristisk for lette elementer, såvel som isotopiske skift under henfaldet af naturlige langlivede isotoper). Den gradvise akkumulering af kerner i mineraler, henfaldsprodukterne fra nogle langlivede nuklider, bruges i nuklear geokronologi .

Af særlig betydning er processerne til dannelse af kulstofisotoper i de øvre lag af atmosfæren under påvirkning af kosmisk stråling . Disse isotoper er fordelt i planetens atmosfære og hydrosfære og er involveret i kulstofomsætning af levende væsener (dyr og planter). Studiet af fordelingen af ​​kulstofisotoper er kernen i radiocarbondatering .

Brugen af ​​isotoper af mennesker

I teknologiske aktiviteter har folk lært at ændre den isotopiske sammensætning af elementer for at opnå specifikke egenskaber ved materialer. For eksempel er 235 U i stand til en termisk neutronfissionskædereaktion og kan bruges som brændstof til atomreaktorer eller atomvåben . Naturligt uran indeholder dog kun 0,72% af dette nuklid, mens en kædereaktion kun er praktisk mulig, hvis 235 U-indholdet er mindst 3%. På grund af tætheden af ​​de fysisk-kemiske egenskaber af isotoper af tunge grundstoffer er proceduren for isotopberigelse af uran en ekstremt kompleks teknologisk opgave, som kun er tilgængelig for et dusin stater i verden. Mange grene af videnskab og teknologi (såsom radioimmunoassay ) bruger isotopmærker .

Nukliderne 60 Co og 137 Cs bruges i γ- strålesterilisering (strålesterilisering) som en af ​​metoderne til fysisk sterilisering af instrumenter, forbindinger og andre ting. Dosis af penetrerende stråling bør være meget betydelig - op til 20-25 kGy , hvilket kræver særlige sikkerhedsforanstaltninger. I denne henseende udføres strålingssterilisering i specielle rum og er en fabrikssteriliseringsmetode (den udføres ikke direkte på hospitaler). [ti]

Tabel over stabile isotoper
Antal energiniveauer
i elektronskallen		 Antal
protoner (elektroner)		 Symbol Element Antal
protoner og neutroner		 Isotopoverflod
på Jorden , %
en en H Brint 1
2		 99,98
0,02
en 2 Han Helium 3
4		 0,00001
99,99999
2 3 Li Lithium 6
7		 7,9
92,1
2 fire Være Beryllium 9 100
2 5 B Bor 10
11		 18,8
81,2
2 6 C Kulstof 12
13		 98,9
1,1
2 7 N Nitrogen 14
15		 99,62
0,38
2 otte O Ilt 16
17
18		 99,76
0,04
0,20
2 9 F Fluor 19 100
2 ti Ne Neon 20
21
22		 90,48
0,27
9,25
3 elleve Na Natrium 23 100
3 12 mg Magnesium 24
25
26		 78,6
10,1
11,3
3 13 Al Aluminium 27 100
3 fjorten Si Silicium 28
29
30		 92,23
4,67
3,10
3 femten P Fosfor 31 100
3 16 S Svovl 32
33
34
36		 95,02
0,75
4,21
0,02
3 17 Cl Klor 35
37		 75,78
24,22
3 atten Ar Argon 36
38
40		 0,337
0,063
99,600
fire 19 K Kalium 39
41		 93.258
6.730
fire tyve Ca Kalk 40
42
43
44
46		 96,941
0,647
0,135
2,086
0,004
fire 21 sc Scandium 45 100
fire 22 Ti Titanium 46
47
48
49
50		 7,95
7,75
73,45
5,51
5,34
fire 23 V Vanadium 51 99.750
fire 24 Cr Chrom 50
52
53
54		 4.345
83.789
9.501
2.365
fire 25 Mn Mangan 55 100
fire 26 Fe Jern 54
56
57
58		 5,845
91,754 2,119
0,282
fire 27 co Kobolt 59 100
fire 28 Ni Nikkel 58
60
61
62
64		 68,27
26,10
1,13
3,59
0,91
fire 29 Cu Kobber 63
65		 69,1
30,9
fire tredive Zn Zink 64
66
67
68
70		 49,2
27,7
4,0
18,5
0,6
fire 31 Ga Gallium 69
71		 60,11
39,89
fire 32 Ge Germanium 70
72
73
74		 20,55
27,37
7,67
36,74
fire 33 Som Arsenik 75 100
fire 34 Se Selen 74
76
77
78
80		 0,87
9,02
7,58
23,52
49,82
fire 35 Br Brom 79
81		 50,56
49,44
fire 36 kr Krypton 80
82
83
84
86		 2,28
11,58
11,49
57,00
17,30
5 37 Rb Rubidium 85 72,2
5 38 Sr Strontium 84
86
87
88		 0,56
9,86
7,00
82,58
5 39 Y Yttrium 89 100
5 40 Zr Zirkonium 90
91
92
94		 51,46
11,23
17,11
17,4
5 41 NB Niobium 93 100
5 42 Mo Molybdæn 92
94
95
96
97
98		 15,86
9,12
15,70
16,50
9,45
23,75
5 44 Ru Ruthenium 96
98
99
100
101
102
104		 5,7
2,2
12,8
12,7
13
31,3
18,3
5 45 Rh Rhodium 103 100
5 46 Pd Palladium 102
104
105
106
108
110		 1,00
11,14
22,33
27,33
26,46
11,72
5 47 Ag Sølv 107
109		 51.839
48.161
5 48 CD Cadmium 106
108
110
111
112
114		 1,25
0,89
12,47
12,80
24,11
28,75
5 49 I Indium 113 4,29
5 halvtreds sn Tin 112
114
115
116
117
118
119
120
122
124		 0,96
0,66
0,35
14,30
7,61
24,03
8,58
32,85
4,72
5,94
5 51 Sb Antimon 121
123		 57,36
42,64
5 52 Te Tellur 120
122
123
124
125
126		 0,09
2,55
0,89
4,74
7,07
18,84
5 53 jeg jod 127 100
5 54 Xe Xenon 126
128
129
130
131
132
134		 0,089 1,910
26,401 4,071 21,232 26,909 10,436




6 55 Cs Cæsium 133 100
6 56 Ba Barium 132
134
135
136
137
138		 0,10
2,42
6,59
7,85
11,23
71,70
6 57 La Lanthanum 139 99,911
6 58 Ce Cerium 136
138
140
142		 0,185
0,251
88,450
11,114
6 59 Pr Praseodym 141 100
6 60 Nd neodym 142
143
145
146
148		 27,2
12,2
8,3
17,2
5,7
6 62 sm Samarium 144
150
152
154		 3,07
7,38
26,75
22,75
6 63 Eu Europium 151
153		 52,2
47,8
6 64 Gd Gadolinium 154
155
156
157
158
160		 2,18
14,80
20,47
15,65
24,84
21,86
6 65 Tb Terbium 159 100
6 66 D y Dysprosium 156
158
160
161
162
163
164		 0,056
0,095 2,329
18,889 25,475 24,896 28,260



6 67 Ho Holmium 165 100
6 68 Eh Erbium 162
164
166
167
168
170		 0,139 1,601 33,503
22,869 26,978 14,910



6 69 Tm Thulium 169 100
6 70 Yb Ytterbium 168
170
171
172
173
174
176		 0,126
3,023
14,216
21,754
16,098
31,896
12,887
6 71 Lu Lutetium 175 97,41
6 72 hf Hafnium 176
177
178
179
180		 5,26
18,60
27,28
13,62
35,08
6 73 Ta Tantal 181 99,9877
6 74 W Wolfram 182
184
186		 26,50
30,64
28,43
6 75 Vedr Rhenium 185 37,07
6 76 Os Osmium 184
187
188
189
190
192		 0,02
1,96
13,24
16,15
26,26
40,78
6 77 Ir Iridium 191
193		 37,3
62,7
6 78 Pt Platin 192
194
195
196
198		 0,782
32,967
33,832
25,242
7,163
6 79 Au Guld 197 100
6 80 hg Merkur 196
198
199
200
201
202
204		 0,155
10,04
16,94
23,14
13,17
29,74
6,82
6 81 Tl Thallium 203
205		 29,52
70,48
6 82 Pb At føre 204
206
207
208		 1,4
24,1
22,1
52,4
6 83 Bi Bismuth 209 [11] 100

Tantal har også en stabil isomer (energetisk exciteret tilstand): 180m Ta (isotopisk overflod 0,0123%).

Foruden stabile nuklider indeholder naturlige isotopblandinger også primordiale radionuklider (dvs. nuklider med meget lange halveringstider, der er blevet bevaret siden Jordens dannelse).

Se også

Noter

  1. ↑ Isotop . Encyclopedia Britannica.
  2. ↑ Soddy, Frederick Oprindelsen af ​​forestillingerne om isotoper . Nobelprize.org 393 (12. december 1922). - "Således de kemisk identiske grundstoffer - eller isotoper, som jeg kaldte dem for første gang i dette brev til naturen, fordi de indtager samme plads i det periodiske system ...". Hentet: 9. januar 2019.
  3. ↑ IUPAC (Connelly, NG; Damhus, T.; Hartshorn, RM; og Hutton, AT), Nomenclature of Inorganic Chemistry - IUPAC Recommendations 2005 , The Royal Society of Chemistry, 2005; IUPAC (McCleverty, JA; og Connelly, NG), Nomenclature of Inorganic Chemistry II. Recommendations 2000 , The Royal Society of Chemistry, 2001; IUPAC (Leigh, GJ), Nomenclature of Inorganic Chemistry (anbefalinger 1990) , Blackwell Science, 1990; IUPAC, Nomenclature of Inorganic Chemistry, anden udgave , 1970; formentlig også i førsteudgaven fra 1958
  4. ↑ Isotoper // Kasakhstan. National Encyclopedia . - Almaty: Kasakhiske encyklopædier , 2005. - T. II. — ISBN 9965-9746-3-2 .  (CC BY SA 3.0)
  5. ↑ 1 2 Audi G. , Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. Nubase2016-evalueringen af ​​nukleare egenskaber  // Kinesisk fysik  C. - 2017. - Bd. 41 , udg. 3 . - P. 030001-1-030001-138 . - doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030001 . - .Åben adgang
  6. ↑ Soddy, Frederick. Intraatomisk ladning  (engelsk)  // Nature. - 1913. - Bd. 92 , nr. 2301 . - S. 399-400 . - doi : 10.1038/092399c0 . — .
  7. ↑ IUPAP Red Book // iupap.org.
  8. ↑ Thoennessen M. (2016), 2015 Update of the Discoveries of Isotopers, arΧiv : 1606.00456 [nucl-ex]. 
  9. ↑ Michael Thoennessen. Projektet Discovery of Nuclides . Dato for adgang: 6. juni 2016. Arkiveret fra originalen 4. marts 2016.
  10. ↑ Petrov S. V. Kapitel 2. Asepsis og antisepsis // Generel Kirurgi. - Sankt Petersborg. : Lan, 1999. - S. 672.
  11. ↑ Praktisk talt stabil, halveringstid 2,01 10 19 år.

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
 isotoper
  en 2                             3 fire 5 6 7 otte 9 ti elleve 12 13 fjorten femten 16 17 atten
en x H   x han
2 x Li x være   x B x C x N x O x F x Ne
3 x Na xMg _   x Al x Si x P x S xCl _ x Ar
fire x K x Ca   x Sc x Ti x V xCr _ xMn _ x Fe x Co x Ni x Cu xZn _ x Ga x Ge xAs _ x Se xBr _ xKr _
5 xRb _ xSr _   x Y xZr _ xNb _ x Mo x Tc x Ru x Rh x Pd xAg _ x CD x ind x Sn x Sb x Te x jeg x Xe
6 x Cs x Ba x La x Ce x Pr xNd _ x pm xSm _ xEu _ x Gd xTb _ xDy _ x Ho x Er x Tm x Yb x Lu x Hf x Ta x W x Re xOs _ xIr _ xPt _ xAu _ x Hg xTl _ xPb _ x Bi x Po x kl xRn _
7 xFr _ x Ra x Ac xTh _ xPa _ x U xNp _ x Pu x Am x cm xBk _ x Jf x Es xFm _ xMd _ x Nej xLr _ xRf _ xDb _ xSg _ x Bh x Hs x Mt xDs _ xRg _ x Cn xNh _ xFl _ x Mc xLv _ x Ts xOg _
 
alkalimetaller jordalkalimetaller Lanthanider Aktinider overgangsmetaller
letmetaller _ Halvmetaller ikke-metaller Halogener ædelgasser Egenskaber ukendt