Izotópok

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. július 17-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 3 szerkesztést igényelnek .

Az izotópok (a görög ἴσος  „egyenlő; azonos” + τόπος  „hely”) szóból egy kémiai elem atomjainak (és magjainak ) változatai , amelyek azonos rendszámmal, de eltérő tömegszámmal rendelkeznek [1] . Az elnevezés abból adódik, hogy egy atom összes izotópja a periódusos rendszer ugyanazon a helyén (egy cellájában) van elhelyezve [2] . Az atom kémiai tulajdonságai az elektronhéj szerkezetétől függenek, amelyet viszont főként a Z atommag töltése (vagyis a benne lévő protonok száma) határoz meg, és szinte nem függ a tömegétől . A szám (vagyis a Z protonok és az N neutronok teljes száma ) .

Ugyanazon elem minden izotópja azonos nukleáris töltéssel rendelkezik, csak a neutronok számában tér el egymástól. Általában egy izotópot annak a kémiai elemnek a szimbólumával jelölik, amelyre vonatkozik, egy bal felső index hozzáadásával, amely a tömegszámot jelzi ( például 12C , 222Rn ) . Az elem nevét kötőjeles tömegszám hozzáadásával is felírhatja (például szén-12, radon-222) [3] . Néhány izotópnak saját hagyományos neve van (pl. deutérium , aktinon ).

Vannak stabil (stabil) és radioaktív izotópok [4] . 2017-ben az összes elem 3437 izotópja volt ismert, ebből 252 izotóp stabil [5] .

Izotóp példa:16
8O17
8O18
8Az O az oxigén három stabil izotópja.

Terminológia

Kezdetben az izotópokat izotópelemeknek is nevezték [6] , ma pedig néha izotópnuklidoknak [7] .

Az IUPAC fő álláspontja az , hogy egy kémiai elem azonos atomtömegű atomjainak jelölésére a helyes szó egyes számban a nuklid , az izotóp kifejezés pedig egy elem nuklidkészletének jelölésére használható. Az izotóp kifejezést eredetileg többes számban javasolták és használták, mivel az összehasonlításhoz legalább kétféle atomra van szükség. Később a fogalom egyes számban – izotópban – való használata is széles körben bekerült a gyakorlatba . Ezenkívül a többes számban használt kifejezést gyakran használják bármely nuklidhalmazra, és nem csak egy elemre, ami szintén helytelen. Jelenleg a nemzetközi tudományos szervezetek álláspontja nem egységesült, és az izotóp kifejezést továbbra is széles körben használják, többek között az IUPAC és az IUPAP különböző részlegeinek hivatalos anyagaiban . Ez az egyik példa arra, hogy a kifejezés eredetileg beágyazott jelentése megszűnik megfelelni annak a fogalomnak, amelyre ezt a kifejezést használják (egy másik tankönyvi példa az atom , amely a névvel ellentétben nem oszthatatlan) .

Az izotópok felfedezésének története

Az első bizonyíték arra, hogy az azonos kémiai viselkedésű anyagok eltérő fizikai tulajdonságokkal rendelkezhetnek, a nehéz elemek atomjainak radioaktív átalakulásának vizsgálatából származtak. 1906-1907-ben kiderült, hogy az urán  - ionium radioaktív bomlási terméke és a tórium radioaktív bomlási terméke  - a radiotórium kémiai tulajdonságai megegyeznek a tóriummal, de eltérnek tőle atomtömegében és radioaktív bomlási jellemzőiben. . Később kiderült, hogy mindhárom terméknek ugyanaz az optikai és röntgenspektruma . Az ilyen, kémiai tulajdonságaikban azonos, de az atomok tömegében és bizonyos fizikai tulajdonságaikban eltérő anyagokat Soddy angol tudós javaslatára 1910-től kezdték el izotópoknak nevezni .

2017 márciusáig az összes elem 3437 izotópja ismert [5] , ebből 254 stabil, 29 feltételesen stabil (felezési idő több mint 10 milliárd év), 294 (9%) transzurán elemek izotópja, 1209 (38%) neutronban gazdag és 1277 (40%) proton túlzott (vagyis eltér a béta-stabilitási vonaltól a neutron- vagy protontöbblet felé). A felfedezett izotópok számát tekintve az Egyesült Államok áll az első helyen (1237), ezt követi Németország (558), Nagy-Britannia (299), Szovjetunió/Oroszország (247) és Franciaország (217). A világ laboratóriumai között a felfedezett izotópok számát tekintve az első öt helyet a Nemzeti Laboratórium foglalja el. Lawrence Berkeley-ben (638), a darmstadti nehézionok intézete (438), a dubnai Joint Institute for Nuklear Research (221), a cambridge-i Cavendish Laboratory (218) és a CERN (115). A fizikusok 10 éven át (2006-2015-öt is beleértve) átlagosan évente 23 neutronban gazdag és 3 protonban gazdag izotópot, valamint 4 transzuránelem izotópot fedeztek fel. Azon tudósok teljes száma, akik bármely izotóp felfedezésének szerzői vagy társszerzői voltak, 3598 ember [8] [9] .

Izotópok a természetben

Ismeretes, hogy a Föld legtöbb elemének izotóp-összetétele minden anyagban azonos. A természetben egyes fizikai folyamatok az elemek izotópösszetételének megsértéséhez vezetnek (a könnyű elemekre jellemző természetes izotóp- frakcionálás , valamint a hosszú élettartamú természetes izotópok bomlása során bekövetkező izotóp-eltolódások). Az atommagok ásványokban való fokozatos felhalmozódását, egyes hosszú élettartamú nuklidok bomlástermékeit használják a nukleáris geokronológiában .

Különösen fontosak a szénizotópok kialakulásának folyamatai a légkör felső rétegeiben a kozmikus sugárzás hatására . Ezek az izotópok a bolygó légkörében és hidroszférájában oszlanak meg , és részt vesznek az élőlények (állatok és növények) szén-dioxid-forgalmában. A szénizotópok eloszlásának vizsgálata a radiokarbon kormeghatározás középpontjában áll .

Az izotópok ember általi használata

A technológiai tevékenységek során az emberek megtanulták megváltoztatni az elemek izotópos összetételét, hogy az anyagok bármilyen specifikus tulajdonságát megszerezzék. Például a 235 U termikus neutronhasadási láncreakcióra képes , és nukleáris reaktorok vagy nukleáris fegyverek üzemanyagaként használható . A természetes urán azonban csak 0,72%-ot tartalmaz ebből a nuklidból, míg a láncreakció gyakorlatilag csak akkor kivitelezhető, ha a 235 U-tartalom legalább 3%. A nehéz elemek izotópjainak fizikai-kémiai tulajdonságainak közelsége miatt az urán izotópos dúsításának eljárása rendkívül összetett technológiai feladat, amelyhez a világon csak tucatnyi állam fér hozzá. A tudomány és a technológia számos ága (például a radioimmunoassay ) használ izotópcímkéket .

A 60 Co és 137 Cs nuklidokat a γ-sugaras sterilizálásban (sugaras sterilizálásban) használják, mint a műszerek, kötszerek és egyéb dolgok fizikai sterilizálásának egyik módszerét. A behatoló sugárzás dózisának nagyon jelentősnek kell lennie - 20-25 kGy -ig , ami speciális biztonsági intézkedéseket igényel. Ebben a tekintetben a sugársterilizálást speciális helyiségekben végzik, és a sterilizálás gyári módszere (nem közvetlenül a kórházakban végzik). [tíz]

Stabil izotópok táblázata

Az elektronhéj energiaszintjeinek száma
A protonok (elektronok) száma		 Szimbólum Elem
Protonok és neutronok száma		 Izotópbőség
a Földön , %
egy egy H Hidrogén 1
2		 99,98
0,02
egy 2 Ő Hélium 3
4		 0,00001
99,99999
2 3 Li Lítium 6
7		 7,9
92,1
2 négy Lenni Berillium 9 100
2 5 B Bor 10
11		 18,8
81,2
2 6 C Szén 12
13		 98,9
1,1
2 7 N Nitrogén 14
15		 99,62
0,38
2 nyolc O Oxigén 16
17
18		 99,76
0,04
0,20
2 9 F Fluor 19 100
2 tíz Ne Neon 20
21
22		 90,48
0,27
9,25
3 tizenegy Na Nátrium 23 100
3 12 mg Magnézium 24
25
26		 78,6
10,1
11,3
3 13 Al Alumínium 27 100
3 tizennégy Si Szilícium 28
29
30		 92,23
4,67
3,10
3 tizenöt P Foszfor 31 100
3 16 S Kén 32
33
34
36		 95,02
0,75
4,21
0,02
3 17 Cl Klór 35
37		 75,78
24,22
3 tizennyolc Ar Argon 36
38
40		 0,337
0,063
99,600
négy 19 K Kálium 39
41		 93,258
6,730
négy húsz kb Kalcium 40
42
43
44
46		 96,941
0,647
0,135
2,086
0,004
négy 21 sc Scandium 45 100
négy 22 Ti Titán 46
47
48
49
50		 7,95
7,75
73,45
5,51
5,34
négy 23 V Vanádium 51 99.750
négy 24 Kr Króm 50
52
53
54		 4,345
83,789
9,501
2,365
négy 25 Mn Mangán 55 100
négy 26 Fe Vas 54
56
57
58		 5,845
91,754 2,119
0,282
négy 27 co Kobalt 59 100
négy 28 Ni Nikkel 58
60
61
62
64		 68,27
26,10
1,13
3,59
0,91
négy 29 Cu Réz 63
65		 69,1
30,9
négy harminc Zn Cink 64
66
67
68
70		 49,2
27,7
4,0
18,5
0,6
négy 31 Ga Gallium 69
71		 60,11
39,89
négy 32 Ge Germánium 70
72
73
74		 20,55
27,37
7,67
36,74
négy 33 Mint Arzén 75 100
négy 34 Se Szelén 74
76
77
78
80		 0,87
9,02
7,58
23,52
49,82
négy 35 Br Bróm 79
81		 50,56
49,44
négy 36 kr Kripton 80
82
83
84
86		 2,28
11,58
11,49
57,00
17,30
5 37 Rb Rubídium 85 72.2
5 38 Sr Stroncium 84
86
87
88		 0,56
9,86
7,00
82,58
5 39 Y Ittrium 89 100
5 40 Zr Cirkónium 90
91
92
94		 51,46
11,23
17,11
17,4
5 41 Nb Nióbium 93 100
5 42 Mo Molibdén 92
94
95
96
97
98		 15,86
9,12
15,70
16,50
9,45
23,75
5 44 Ru Ruténium 96
98
99
100
101
102
104		 5,7
2,2
12,8
12,7
13
31,3
18,3
5 45 Rh Ródium 103 100
5 46 Pd Palládium 102
104
105
106
108
110		 1,00
11,14
22,33
27,33
26,46
11,72
5 47 Ag Ezüst 107
109		 51.839
48.161
5 48 CD Kadmium 106
108
110
111
112
114		 1,25
0,89
12,47
12,80
24,11
28,75
5 49 Ban ben Indium 113 4.29
5 ötven sn Ón 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 Tellúr 120
122
123
124
125
126		 0,09
2,55
0,89
4,74
7,07
18,84
5 53 én jód 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 Cézium 133 100
6 56 Ba Bárium 132
134
135
136
137
138		 0,10
2,42
6,59
7,85
11,23
71,70
6 57 La Lantán 139 99.911
6 58 Ce Cérium 136
138
140
142		 0,185
0,251
88,450
11,114
6 59 Pr Prazeodímium 141 100
6 60 Nd neodímium 142
143
145
146
148		 27,2
12,2
8,3
17,2
5,7
6 62 sm Szamárium 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 Gadolínium 154
155
156
157
158
160		 2,18
14,80
20,47
15,65
24,84
21,86
6 65 Tuberkulózis Terbium 159 100
6 66 Dy 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 Er Erbium 162
164
166
167
168
170		 0,139
1,601
33,503
22,869
26,978
14,910
6 69 Tm Túlium 169 100
6 70 Yb Itterbium 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 Tantál 181 99,9877
6 74 W Volfrám 182
184
186		 26,50
30,64
28,43
6 75 Újra Rénium 185 37.07
6 76 Os Ozmium 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 Platina 192
194
195
196
198		 0,782
32,967 33,832
25,242 7,163

6 79 Au Arany 197 100
6 80 hg Higany 196
198
199
200
201
202
204		 0,155
10,04
16,94
23,14
13,17
29,74
6,82
6 81 Tl Tallium 203
205		 29,52
70,48
6 82 Pb Vezet 204
206
207
208		 1,4
24,1
22,1
52,4
6 83 Kettős Bizmut 209 [11] 100

A tantálnak van egy stabil izomerje is (energetikailag gerjesztett állapot): 180m Ta (izotóp abundanciája 0,0123%).

A természetes izotópkeverékek a stabil nuklidok mellett ősi radionuklidokat is tartalmaznak (azaz nagyon hosszú felezési idejű nuklidokat, amelyek a Föld kialakulása óta megmaradtak).

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ Izotóp . Encyclopedia Britannica.
  2. ↑ Soddy, Frederick Az izotópok fogalmának eredete . Nobelprize.org 393 (1922. december 12.). - "Így a kémiailag azonos elemek - vagy izotópok, ahogy a természetnek ebben a levélben először neveztem őket, mert ugyanazt a helyet foglalják el a periódusos rendszerben...". Letöltve: 2019. január 9.
  3. ↑ IUPAC (Connelly, NG; Damhus, T.; Hartshorn, RM; és Hutton, AT), A szervetlen kémia nómenklatúrája – IUPAC Recommendations 2005 , The Royal Society of Chemistry, 2005; IUPAC (McCleverty, JA; és Connelly, NG), A szervetlen kémia nómenklatúrája II. Recommendations 2000 , The Royal Society of Chemistry, 2001; IUPAC (Leigh, GJ), Nomenclature of Inorganic Chemistry (ajánlások 1990) , Blackwell Science, 1990; IUPAC, Nomenclature of Inorganic Chemistry, második kiadás , 1970; valószínűleg az 1958-as első kiadásban is
  4. ↑ Izotópok // Kazahsztán. Nemzeti Enciklopédia . - Almati: Kazah enciklopédiák , 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. A Nubase2016 értékelése a nukleáris tulajdonságokról  // Chinese Physics  C. - 2017. - Kt. 41 , iss. 3 . - P. 030001-1-030001-138 . - doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030001 . - .Nyílt hozzáférésű
  6. ↑ Soddy, Frederick. Atomon belüli töltés  (angol)  // Természet. - 1913. - 1. évf. 92 , sz. 2301 . - P. 399-400 . - doi : 10.1038/092399c0 . — .
  7. ↑ IUPAP Vörös Könyv // iupap.org.
  8. ↑ Thoennessen M. (2016), 2015 Update of the Discoveries of Isotopes, arΧiv : 1606.00456 [nucl-ex]. 
  9. ↑ Michael Thoennessen. Nuklidok felfedezése projekt . Hozzáférés dátuma: 2016. június 6. Az eredetiből archiválva : 2016. március 4.
  10. ↑ Petrov S. V. 2. fejezet: Aszepszis és antiszepszis // Általános sebészet. - Szentpétervár. : Lan, 1999. - S. 672.
  11. ↑ Gyakorlatilag stabil, felezési idő 2,01 10 19 év.

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák
 izotópok
  egy 2                             3 négy 5 6 7 nyolc 9 tíz tizenegy 12 13 tizennégy tizenöt 16 17 tizennyolc
egy x H   x Ő
2 x Li x Legyen   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
négy x K x kb   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 Be x Sn x Sb x Te x I 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 At xRn_ _
7 xFr_ _ x Ra x AC xth _ xPa _ x U xNp _ x Pu x Am x cm xBk_ _ x Vö x Es xFm_ _ xMd_ _ x Nem xLr_ _ xRf_ _ xDb _ xSg_ _ x Bh x Hs x Mt xDs_ _ xRg_ _ x Cn xNh_ _ xFl_ _ x Mc xLv_ _ x Ts xOg_ _
 
alkálifémek alkáliföldfémek Lantanidész aktinidák átmeneti fémek
könnyűfémek _ Félfémek nem fémek Halogének nemesgázok Tulajdonságok ismeretlenek