Nuklid (lat. Nucleus – „nukleus”) je vrsta atoma, određena njegovim masenim brojem, atomskim brojem i energetskim stanjem jezgra, koji ima dovoljan životni vijek za njegovo posmatranje. Zvanična preporučena definicija termina u IUPAC Compendium of Chemical Terminology, 2. izdanje, 1997. (Sažeta referenca IUPAC termina, 2. izdanje): Vrsta atoma, koju karakteriziraju maseni broj, atomski broj i stanje nuklearne energije, pod uvjetom da je srednji život u tom stanju dovoljno dug da se može uočiti.
opći opis

Iz definicije nuklida slijedi da je to bilo koji atom sa određenim brojem protona (Z) i neutrona (N), s jezgrom u određenom energetskom stanju (osnovno stanje ili jedno od izomernih stanja). Zbir A = Z + N je maseni broj, a broj protona Z je atomski broj. Za označavanje nuklida elementa (E) koristi se zapis oblika: , a indeksi Z i N se mogu izostaviti. Uobičajeno je oznaka E-A(na primjer, ugljenik-12, uranijum-238). Za nuklide koji su metastabilna pobuđena stanja (izomeri), koristite slovo m u gornjem desnom indeksu, na primjer 180m Ta. Ako postoji više od jednog pobuđenog izomernog stanja sa podacima A i Z, tada se za njih (redom povećanja energije) koriste indeksi m 1, m 2 itd., ili niz slova m, n, p, q , ...

Nuklidi koji imaju isti atomski broj (koji imaju isti broj protona) nazivaju se izotopi. Upotreba termina izotop u jednini umjesto termina nuklid, iako strogo govoreći netačna, je široko rasprostranjena. Relativno atomska masa nuklida je zaokruženo jednako njegovom masenom broju, samo je za ugljik-12, po definiciji, tačno 12.
Klasifikacija

Nuklidi se dijele na stabilne i radioaktivne (radionuklidi). Stabilni nuklidi ne prolaze kroz spontane radioaktivne transformacije iz osnovnog stanja jezgra. Radionuklidi se transformišu u druge nuklide radioaktivnim transformacijama. Ovisno o vrsti raspada, nastaje ili drugi nuklid istog elementa (tokom neutronskog ili dvoneutronskog raspada), ili nuklid drugog elementa (raspad koji mijenja naboj jezgra bez emisije nukleona, tj. beta raspad , hvatanje elektrona, raspad pozitrona, sve vrste dvostrukog beta raspada) ili dva ili više novih nuklida (alfa raspad, protonski raspad, raspad klastera, spontana fisija).

Među radionuklidima razlikuju se kratkotrajni i dugovječni. Radionuklidi koji postoje na Zemlji od njenog nastanka često se nazivaju prirodni dugovečni; takvi nuklidi imaju vrijeme poluraspada veće od 5 x 108 godina. Radionuklidi su veštački dobijeni za svaki element; za elemente čiji je broj (tj. broj protona) blizak jednom od "magičnih brojeva", broj poznatih nuklida može doseći nekoliko desetina. Platina i osmijum imaju najveći broj poznatih nuklida - po 34 (ne računajući izomerna stanja). Neki elementi imaju samo jedan stabilan nuklid (na primjer, zlato i kobalt), i maksimalan broj stabilni nuklidi - 10 - ima kalaj. U mnogim elementima svi nuklidi su radioaktivni (svi elementi koji imaju atomski broj veći od olova, kao i tehnecijum i prometijum). Ukupan broj poznatih nuklida svih elemenata prelazi 3100 (bez izomera; danas je poznato oko 1000 nuklida u osnovnim stanjima, za koje postoji jedno ili više metastabilnih pobuđenih stanja sa vremenom poluraspada većim od 0,1 μs).

Tema 1. FIZIČKE OSNOVE RADIOEKOLOGIJE

2. predavanje: Fizičke karakteristike atoma i radioaktivni raspad jezgara.

Struktura atoma. Elementarne čestice. Vrste radioaktivnog raspada. Zakon radioaktivnog raspada.

1. Struktura atoma.

Atom - najmanja čestica hemijskog elementa koja zadržava sva svoja svojstva. U svojoj strukturi predstavlja atom (veličine oko 10-8 cm). složen sistem, koji se sastoji od pozitivno nabijenog jezgra (10-13 cm) smještenog u središtu atoma i negativno nabijenih elektrona koji kruže oko jezgra u različitim orbitama. Radijus atoma jednak je poluprečniku orbite elektrona koji je najudaljeniji od jezgra. negativni naboj elektrona jednak je pozitivnom naboju jezgra, dok je atom u cjelini električno neutralan.

Godine 1911. E. Rutherford je predložio planetarni model strukture atoma, koji je razvio N. Bohr (1913). Prema ovom modelu, jezgro se nalazi u centru atoma, koji ima pozitivu električni naboj. Elektroni se kreću oko jezgra po eliptičnim orbitama, formirajući se elektronska školjka atom.

Svaki atom se sastoji od elementarnih čestica: protona, neutrona i elektrona, koje u slobodnom stanju karakteriziraju takve fizičke veličine kao što su masa, električni naboj (ili njegovo odsustvo), stabilnost, brzina, itd. Masa jezgara i elementarnih čestica je obično izraženo u atomskim jedinicama masa (a.m.u.), 1\12 masa atoma ugljika (12C) se uzima kao jedinica.

1 a. jesti. = 1,67 * 10-27 kg

Energija se izražava u elektron voltima (eV), jedan elektron volt je jednak kinetičkoj energiji koju elektron (ili bilo koja elementarna čestica tvari koja ima naboj) dobije pri prolasku električno polje sa potencijalnom razlikom od jednog volta.

1 eV \u003d 1,602 * 10-19 C

Osim toga, masa se često izražava u energetskim ekvivalentima (ovo je energija mirovanja čestice čija je masa 1 amu, iznosi 931,5 MeV (106 eV).

atomsko jezgro - središnji dio atoma, u kojem je koncentrisana gotovo cijela masa (99,9%). Atomsko jezgro se sastoji od dvije vrste elementarnih čestica - protona i neutrona. Njihov zajednički naziv je nukleon. Proton i elektron spadaju u takozvane stabilne i stabilne čestice, neutron je stabilan samo kada je u jezgru.

Ukupan broj protona i neutrona u jezgru se naziva maseni broj i označeno slovom A (ili M). Pošto je naboj neutrona nula, a proton ima elementarnu pozitivan naboj+1, tada je naboj jezgra jednak broju protona u njemu, što se naziva broj naplate(Z) ili atomski broj. Broj neutrona u jezgru jednak je razlici između masenog broja A i atomskog broja Z elementa: N = A-Z (AZX).

Električni naboj (q) jezgra jednak je proizvodu elementarnog električnog naboja (e) i atomskog broja (Z) hemijskog elementa periodnog sistema:

Nuklearne sile.

Protoni i neutroni se drže unutar atomskog jezgra nuklearne snage . Nuklearne sile čine potencijalnu energiju vezivanja jezgra. Utvrđeno je da je zbir energija slobodnih protona i neutrona veći od energije jezgra sastavljenog od njih, iz čega slijedi da se energija mora utrošiti da bi se jezgro razdvojilo na njegove komponente. Minimalna energija potrebna za to se zove nuklearna energija vezivanja .

Ista slika se opaža ako zbrojimo mase nukleona koji čine jezgro atoma. Izračunata masa jezgra bit će veća od stvarne mase jezgra. Razlika između izračunate i stvarne mase jezgra naziva se defekt mase.

Nuklearne sile ne ovise o prisutnosti ili odsustvu električnog naboja na nukleonima, djeluju samo na vrlo malim udaljenostima (10-13 cm) i vrlo brzo slabe s povećanjem udaljenosti između nuklearnih čestica.

Nuklearne sile karakterizira svojstvo zasićenja, koje se sastoji u činjenici da je nukleon sposoban za nuklearnu interakciju istovremeno sa samo malim brojem susjednih nukleona, što ukazuje na moguću prirodu nuklearnih sila kao sila razmjenskog tipa.

Glavna svojstva nuklearnih sila objašnjavaju se činjenicom da nukleoni razmjenjuju čestice s masom nešto većom od 200 elektronskih masa (X. Yukawa, 1935.), takve su čestice otkrivene eksperimentalno (1947.) i nazvane π-mezoni ili pioni (tamo su pozitivni, negativni i neutralni π- mezoni). Mezoni nisu sastavni dijelovi protone i neutrone, ali ih emituju i apsorbuju (baš kao što atomi emituju i apsorbuju kvante elektromagnetno zračenje), dok se proton koji je emitovao pozitivan pion pretvara u neutron, a neutron nakon hvatanja piona pretvara se u proton. Svi ovi procesi osiguravaju snažnu interakciju, a time i stabilnost jezgara.

proton (p) - elementarna čestica koja je dio bilo kojeg atomskog jezgra, koja ima pozitivan naboj jednak jediničnom elementarnom naboju +1 (1,602*10-19C). Masa mirovanja protona je 1,00758 amu. jesti. ili 938,27 MeV.

Broj protona u jezgru ( atomski broj) za svaki element je striktno konstantan i odgovara rednom broju elementa (Z) tabele. Budući da svaki proton ima pozitivan elementarni naboj elektriciteta, atomski broj elementa također pokazuje broj pozitivnih elementarnih naboja u jezgru bilo kog atoma hemijskog elementa. Naziva se i redni broj elementa broj naplate. Broj protona u jezgru određuje broj elektrona u ljusci atoma (ali ne i obrnuto) i, shodno tome, strukturu elektronskih ljuski i Hemijska svojstva elementi.

neutron ( n) - električki neutralna elementarna čestica (nedostaje samo u jezgru lakog vodonika), čija je masa mirovanja jednaka 1,00898 a.u. jesti. ili 939,57 MeV. Masa neutrona je veća od mase protona za dvije mase elektrona. U atomskom jezgru neutroni su stabilni, njihov broj (N) u jezgru atoma istog elementa može fluktuirati, što u osnovi daje samo fizičku karakteristiku elementa (1).

Elektron je stabilna elementarna čestica sa masom mirovanja od 0,000548 AJ. e.m., a u apsolutnim jedinicama mase - 9,1 * 10-28 kg. Energetski ekvivalent a. jesti. elektron je 0,511 MeV, a elementarni električni naboj je 1,602 * 10-19 C.

Elektroni se kreću oko jezgra po orbitama određenog oblika i polumjera. Orbite su grupisane u elektronske slojeve (može ih biti najviše sedam: K, L, M, N, O, P, Q). Najmanji broj elektrona koji može biti u orbitalama jednog sloja određen je kvantnim odnosom:

m=2n2,

gdje je n glavno kvantni broj(u ovom slučaju se poklapa sa brojem sloja. Dakle, može biti 2 elektrona u K-sloju (n=1), 8 elektrona u L-sloju (n=2) itd.

Glavnu ulogu u interakciji elektrona sa atomskim jezgrom imaju elektromagnetne sile (kulonove sile privlačenja suprotnih električnih naboja). Što je elektron bliži jezgru, to više potencijalna energija(energija vezivanja sa jezgrom) i manja kinetička energija (energija rotacije elektrona). Shodno tome, elektrone iz vanjske orbite (energija vezivanja je oko 1-2 eV) je lakše povući nego iz unutrašnje.

Prijelaz pojedinačnog elektrona iz orbite u orbitu uvijek je povezan s apsorpcijom ili oslobađanjem energije (kvant energije se apsorbira ili emituje). Prema Borovim postulatima, atomski sistem je u stacionarnom stanju, koje karakteriše određena energija. Beskonačno dugo vremena svaki atom može postojati samo u stacionarnom stanju s minimalnom energijom, što se naziva main ili normalno . Sva ostala stacionarna stanja atoma sa visokim energijama nazivaju se uzbuđen . Prijelaz elektrona s jednog energetskog nivoa na drugi, udaljeniji od jezgra (sa većom energijom) naziva se proces ekscitacije .

Kao rezultat sudara s drugim atomima, s bilo kojom nabijenom česticom, ili nakon apsorpcije fotona elektromagnetskog zračenja, atom može prijeći iz stacionarnog stanja s nižom energijom u stacionarno stanje s višom energijom. Životni vijek atoma u pobuđenom stanju ne prelazi s. Iz bilo kojeg pobuđenog stanja, atom spontano prelazi u osnovno stanje, ovaj proces je praćen emisija fotona (kvanta). U zavisnosti od razlike u energijama atoma u dva stanja između kojih se odvija prelaz, emitovani kvant elektromagnetnog zračenja može pripadati opsegu radio talasa, infracrvenog zračenja, vidljivo svetlo, ultraljubičasto ili rendgensko zračenje.

Sa jakim električnih uticaja elektroni mogu pobjeći iz atoma. Atom koji je izgubio jedan ili više elektrona postaje pozitivan ion, dok atom koji je dobio jedan ili više elektrona postaje negativan ion. Proces stvaranja jona iz neutralnih atoma naziva se jonizacija . U normalnim uslovima, atom u stanju jona postoji vrlo kratko vreme. Slobodan prostor u orbiti pozitivni jon je ispunjen slobodnim elektronom, a atom ponovo postaje električno neutralan sistem. Ovaj proces se zove rekombinacija jona (deionizacija) a praćeno je oslobađanjem viška energije u obliku zračenja.

Izotopi, izotoni, izobare.

Atomi koji imaju jezgra sa istim brojem protona, ali se razlikuju po broju neutrona su varijante istog hemijskog elementa i nazivaju se izotopi. Takvi elementi imaju isti broj u tabeli, ali različite masene brojeve (3919K, 4019K, 4119K). Budući da su naboji jezgara ovih atoma isti, njihove elementarne ljuske imaju gotovo isti tip strukture, a atomi s takvim jezgrama su izuzetno slični po kemijskim svojstvima. Većina hemijskih elemenata u prirodi je mešavina izotopa. Obično, u mešavini izotopa jednog određenog elementa, jedan izotop prevladava, a ostali čine samo mali procenat (npr. kalijum se sastoji od: 39K - 93,08%; 40K - 0,0119%; 41K - 6,91%) (4 ).

Da bi se izotopi jednog hemijskog elementa razlikovali jedan od drugog, maseni broj se dodeljuje ispred naziva elementa, jednak zbiru svih čestica jezgra datog izotopa, a ispod - naboj jezgra (broj protona), koji odgovara serijskom broju elementa u tabeli. Dakle, najčešći laki vodonik u prirodi 11H (procijum) sadrži 1 proton, što je rijedak među atomima vodika 21H (deuterijum) - 1 proton i 1 neutron, a nikada nije pronađen u prirodi 31H (tricij) - 1 proton i 2 neutrona ( tricijum dobijen vještački zračenjem deuterija sporim neutronima) (4).

Razlikovati stabilan i nestabilno (radioaktivan ) izotopi . Prvi uključuju takve izotope, čija jezgra, u nedostatku vanjskih utjecaja, ne prolaze nikakve transformacije, drugi su izotopi, čija jezgra mogu spontano (bez vanjskog utjecaja) da se raspadnu, formirajući jezgra atoma drugih elemenata. . Zovu se jezgra svih izotopa hemijskih elemenata nuklidi, nazivaju se nestabilni nuklidi radionuklida . Trenutno je poznato oko 300 stabilnih izotopa i oko 1500 radioaktivnih.

Stanje stabilnosti atomska jezgra: stabilna su samo ona atomska jezgra koja imaju minimalnu energiju u odnosu na sva jezgra u koja bi se dato jezgro moglo spontano pretvoriti.

Zovu se atomska jezgra različitih elemenata sa istim brojem neutrona izotoni . Na primjer, 136C ima šest protona i sedam neutrona, 147N ima sedam protona i također sedam neutrona.

Atomska jezgra različitih elemenata s istim masenim brojem, ali s različitim atomskim brojem (tj. koja se sastoje od istog broja nukleona s različitim omjerom protona i neutrona) nazivaju se izobare .

Na primjer: 104Be, 105B, 106C, itd.

Razlika u energiji atomskih jezgara izobara određena je prisustvom električnog naboja u protonima i postojanjem razlike u masama protona i neutrona. Dakle, jezgre koje sadrže mnogo više protona nego neutrona ispadaju nestabilne, jer imaju višak energije Kulonove interakcije. Jezgra koja imaju više neutrona nego su protoni nestabilni zbog činjenice da je masa neutrona veća od mase protona, a povećanje mase jezgra dovodi do povećanja njegove energije. Jezgre se mogu osloboditi viška energije na dva načina:

1. spontanom fisijom jezgara na stabilnije dijelove;

2. spontanom promjenom naboja jezgra za jedan (transformacija protona u neutron ili neutrona u proton).

Elementarne čestice.

Elementarne čestice nisu molekule, atomi ili jezgra. Imaju radijus (R) jednak 10-14 - 10-15m i energiju (W) od oko 106 - 108 eV. Sada se ukupan broj poznatih elementarnih čestica (uključujući antičestice) približava 400. Neke od njih su stabilne ili kvazistabilne i postoje u prirodi u slobodnom ili slabo vezanom stanju. to elektrona, koji su dio atoma, njihove antičestice - pozitrona; protona i neutrona, koji su dio atomskih jezgara; fotoniγ, koji su kvanti elektromagnetno polje. Ovo takođe uključuje elektronske (anti)neutrinoνe, rođen u procesima beta transformacija i u termonuklearnim reakcijama koje se dešavaju u zvijezdama. Ostalo elementarne čestice su izuzetno nestabilne i nastaju u sekundarnom kosmičkom zračenju ili se dobijaju u laboratoriji. Tu spadaju mioni (mu-mezoni) μ– – teški analog elektrona (mμ ≈ 200me) registrovani su u kosmičkim zracima; pioni (pi-mezoni) π+, π0, π– – nosioci nuklearne interakcije i dr.

Svaka čestica ima antičesticu, obično označenu istim simbolom, ali sa tildom iznad. Mase, životni vijek i spinovi čestice i antičestice su isti. Ostale karakteristike, uključujući električni naboj i magnetni moment, jednake su po apsolutnoj vrijednosti, ali suprotne po predznaku.

2. Vrste radioaktivnog raspada.

Radioaktivnost- to je svojstvo atomskih jezgara određenih hemijskih elemenata da se spontano transformišu u jezgra drugih elemenata emisijom posebne vrste zračenja tzv. radioaktivnog zračenja . Sama pojava se zove radioaktivnog raspada.

Radioaktivne transformacije koje se dešavaju u prirodi nazivaju se prirodnom radioaktivnošću. Slični procesi koji se odvijaju u umjetno dobivenim supstancama (putem odgovarajućih nuklearne reakcije), - umjetna radioaktivnost. Obje vrste radioaktivnosti podležu istim zakonima.

Postoje sljedeće vrste nuklearnih transformacija, odnosno tipovi radioaktivnog raspada: alfa raspad, beta raspad (elektronski, pozitronski), elektronsko hvatanje (K-hvatanje), unutrašnja konverzija, nuklearna fisija.

Alfa raspad- ovo je spontana podjela nestabilnog atomskog jezgra na α-česticu (jezgro atoma helijuma 42He) i jezgro proizvoda (jezgro kćeri).U tom slučaju se naboj jezgra proizvoda smanjuje za 2 pozitivne jedinice, a maseni broj za 4 jedinice. U ovom slučaju, rezultirajući element proizvoda se pomiče ulijevo u odnosu na originalnu jednu za dvije ćelije periodnog sistema:

Gotovo sva (uz rijetke izuzetke) jezgra atoma elemenata s atomskim brojem 82 ili više (ona koja se nalaze u periodnoj tablici nakon olova 82Pb) su alfa radioaktivna. Alfa čestica, koja izleti iz jezgra, dobija kinetička energija oko 4-9 MeV.

beta raspad- ovo je spontana transformacija nestabilnih atomskih jezgara sa emisijom β-čestice, u kojoj se njihov naboj mijenja za jedan. Ovaj proces se zasniva na sposobnosti protona i neutrona za međusobne transformacije.

Ako jezgro ima višak neutrona("neutronsko preopterećenje" jezgra), zatim elektronski β- - raspad, pri čemu se jedan od neutrona pretvara u proton, a jezgro emituje elektron i antineutrino (čija je masa i broj naboja 0).

10n → 11p + e – + ν – || AZX → AZ+1Y + β – + ν – +Q || 4019K → 4020Ca + β – + ν – + Q.

Tokom ovog raspada, naboj jezgra i, shodno tome, atomski broj elementa se povećavaju za jedan (element se u periodnom sistemu pomera za jedan broj udesno od originala), a maseni broj ostaje nepromenjen. Elektronski beta raspad karakterističan je za mnoge prirodne i umjetno proizvedene radioaktivne elemente.

Ukoliko je nepovoljan odnos neutrona i protona u jezgru posledica višak protona, zatim pozitron ( β+ ) raspadanje, pri čemu jezgro emituje pozitron (čestica iste mase kao elektron, ali sa nabojem od +1) i neutrino, a jedan od protona se pretvara u neutron:

11p → 10n + e+ + ν+ || AZX → AZ-1Y + β+ + ν+ +Q || 3015P → 3014Si + β+ + ν+ +Q

Naboj jezgra i, shodno tome, atomski broj elementa se smanjuju za jedan, a podređeni element će zauzeti mjesto u periodičnom sistemu jedan broj lijevo od originalnog, maseni broj ostaje nepromijenjen. U nekim umjetno proizvedenim izotopima opaženo je raspadanje pozitrona.

Pozitron, koji izleti iz jezgra, otkine "dodatni" elektron sa omotača atoma ili stupi u interakciju sa slobodnim elektronom, formirajući par "pozitron-elektron", koji se trenutno pretvara u dva gama kvanta sa energijom koja je ekvivalentna masa čestica (e+ i e-) 0,511 MeV. Proces transformacije para "pozitron-elektron" u dva γ-kvanta naziva se uništenje(uništenje), a rezultirajuće elektromagnetno zračenje - uništenje. Dakle, tokom raspada pozitrona van matičnog atoma ne lete čestice, već dva gama kvanta sa energijom od 0,511 MeV.

Energetski spektar β-čestica bilo kog beta izvora je kontinuiran (od stotih delova MeV - meko zračenje, do 2-3 MeV - tvrdo zračenje).

Elektronsko snimanje- spontana transformacija atomskog jezgra, u kojoj se njegov naboj smanjuje za jedan zbog hvatanja jednog od orbitalnih elektrona i transformacije protona u neutron.

To se događa ako jezgro ima višak protona, ali nema dovoljno energije za raspad pozitrona. Jedan od protona jezgra hvata elektron iz jedne od ljuski atoma, najčešće iz K-sloja koji mu je najbliži (K-capture) ili rjeđe iz L-sloja (L-capture) i pretvara se u neutron sa emisijom neutrina. U ovom slučaju, podređeni element, kao iu slučaju raspada pozitrona, pomjeren je u periodičnom sistemu za jednu ćeliju lijevo od originala.

11p + 0-1e → 10n + ν+ || AZX + 0-1e → AZ-1Y + ν+ + hν || 12352Te + 0-1e → 12351Sb + ν+ + hν

Elektron skače na oslobođeno mjesto u K-sloju iz L-sloja, na mjesto posljednjeg iz sljedećeg sloja, itd. Svaki prijelaz elektrona iz sloja u sloj je praćen oslobađanjem energije u oblik kvanta elektromagnetnog zračenja (rendgenski opseg).

Raspad pozitrona i hvatanje elektrona, po pravilu, uočava se samo veštački radioaktivnih izotopa (4).

Nuklearna fisija- ovo je spontana fisija jezgra, u kojoj se, bez ikakvog vanjskog utjecaja, raspada na dva, po pravilu, nejednaka dijela. Dakle, jezgro uranijuma se može podijeliti na jezgra barija (56Ba) i jezgra kriptona (36Kr). Ovaj tip raspada je karakterističan za izotope elemenata iza uranijuma u periodnom sistemu. Pod djelovanjem sila elektrostatičkog odbijanja istih naboja, jezgra fragmenata poprimaju kinetičku energiju reda 165 MeV i raspršuju se u različitim smjerovima velikom brzinom.

interna konverzija. Pobuđeno jezgro prenosi energiju pobude na jedan od elektrona unutrašnjim slojevima(K-, L- ili M-sloj), koji kao rezultat izbija iz atoma. Zatim jedan od elektrona iz udaljenijih slojeva (iz viših nivoi energije) vrši kvantni prijelaz na "prazno" mjesto uz emisiju karakterističnog rendgenskog zračenja.

3. Zakon radioaktivnog raspada.

Količina bilo kojeg radioaktivnog izotopa se vremenom smanjuje zbog radioaktivnog raspada (transformacije jezgara). Radioaktivni raspad se odvija kontinuirano, brzina ovog procesa i njegova priroda su određeni strukturom jezgra. Stoga se na ovaj proces ne može utjecati bilo kakvim konvencionalnim fizičkim ili kemijskim putem bez promjene stanja atomskog jezgra. Osim toga, raspad je vjerovatnoće prirode, odnosno nemoguće je tačno odrediti kada i koji atom će se raspasti, ali se u svakom vremenskom periodu u prosjeku raspadne neki određeni dio atoma.

Za svaki radioaktivni izotop prosječna brzina raspad njegovih atoma je konstantan, nepromijenjen i karakterističan samo za dati izotop. Konstanta radioaktivnog raspada λ za određeni izotop pokazuje koji dio jezgra će se raspasti u jedinici vremena. Konstanta raspada je izražena u recipročnim jedinicama vremena, s-1, min-1, h-1, itd., kako bi se pokazalo da se broj radioaktivnih jezgri s vremenom smanjuje, a ne povećava.

Spontana transformacija jezgara bilo kojeg radioaktivnog izotopa je podložna zakon radioaktivnog raspada, koji utvrđuje da se isti dio raspoloživih jezgara raspada u jedinici vremena.

Matematički izraz ovog zakona, koji opisuje proces smanjenja broja radioaktivnih jezgara tokom vremena, prikazan je sljedećom formulom:

Nt = N0e-λt, (Nt = N0e-0,693t/T) (1),

gdje je Nt broj radioaktivnih jezgara preostalih tokom vremena;

N0 je početni broj radioaktivnih jezgara u trenutku t=0;

λ je konstanta radioaktivnog raspada (=0,693/T);

T je poluživot datog radioizotopa.

Za karakterizaciju brzine raspada radioaktivnih elemenata u praksi se koristi vrijeme poluraspada.

Poluživot- ovo je vrijeme tokom kojeg se raspada polovina početnog broja radioaktivnih jezgara. Označava se slovom T i izražava se u jedinicama vremena.

Za različite radioaktivne izotope, poluživoti se kreću od djelića sekunde do milijuna godina. Štaviše, isti element može imati izotope s različitim poluraspadom. Shodno tome, radioaktivni elementi se dijele na kratkotrajne (sati, dani) - 13153I (8,05 dana), 21484Po (1,64 * 10-4 sek.) i dugovječne (godine) - 23892U (T = 4,47 milijardi godina), 13755Cs (30 godina), 9038Sr (29 godina).

Postoji inverzna veza između vremena poluraspada i konstante raspada, tj. što je više λ, manje je T, i obrnuto.

Grafički, zakon radioaktivnog raspada je izražen eksponencijalnom krivom (slika 2.1.). Kao što se može vidjeti sa slike, s povećanjem broja poluživota, broj neraspadnutih atoma se smanjuje, postepeno približavajući se nuli [et al., 1999.].

Rice. 2.1. Grafička slika zakon radioaktivnog raspada.

Aktivnost radioaktivnog elementa jednak broju raspada u jedinici vremena. Što više radioaktivnih transformacija dožive atomi date supstance, to je veća njena aktivnost. Kao što slijedi iz zakona radioaktivnog raspada, aktivnost radionuklida je proporcionalna broju radioaktivnih atoma, odnosno povećava se s povećanjem količine date tvari. Budući da je brzina raspada radioaktivnih izotopa različita, iste masene količine različitih radionuklida imaju različite aktivnosti.

U SI sistemu jedinica aktivnosti je bekerel (Bq) - dezintegracija u sekundi (disp/s). Uz Bk se koristi i vansistemska jedinica - curie (Ci). 1Ci je aktivnost bilo koje radioaktivne supstance (izotopa) u kojoj se javlja 3,7 * 1010 čina raspada u sekundi. Jedinica kirija odgovara radioaktivnosti 1 g radijuma.

1Ci \u003d 3,7 * 1010 Bq; 1mCi = 37MBq 1mCi = 37 kBq

Aktivnost bilo kojeg radioaktivnog preparata nakon vremena t određena je formulom koja odgovara osnovnom zakonu radioaktivnog raspada:

Na =A0e-0.693t/T (2),

gdje je At aktivnost lijeka nakon vremena t;

A0 je početna aktivnost lijeka;

e - baza prirodni logaritmi(e=2,72);

t je vrijeme tokom kojeg se radioizotop raspada;

T je poluživot; vrijednosti T i t moraju imati istu dimenziju (min., sec., sati, dani, itd.).

(Primjer: Aktivnost A0 radioaktivnog elementa 32P određenog dana je 5 mCi. Odredite aktivnost ovog elementa u sedmici. Vrijeme poluraspada T elementa 32P je 14,3 dana. Aktivnost 32P nakon 7 dana. Na = 5 * 2.720.693 * 7 / 14.3 = 5 * 2.720.34 = 3.55 mCi).

Jedinice kirija (Ci) nisu pogodne za karakterizaciju gama aktivnosti izvora. U ove svrhe uvedena je još jedna jedinica - ekvivalent 1 mg radijuma (mg-ekv. radijuma). Miligramski ekvivalent radijuma je aktivnost bilo kojeg radioaktivnog pripravka, čije gama zračenje, pod identičnim uvjetima mjerenja, stvara istu brzinu doze izloženosti kao i gama zračenje od 1 mg radijuma Državnog standarda radijuma Ruske Federacije kada se koristi platinasti filter 0,5 mm debljine. Jedinica miligramskog ekvivalenta radijuma nije utvrđena postojećim standardima, ali se široko koristi u praksi.

Tačkasti izvor od 1 mg (1 mCi) radijuma, koji je u ravnoteži sa produktima raspadanja, nakon početne filtracije kroz platinastu ploču debljine 0,5 mm, stvara brzinu doze od 8,4 R/h u zraku na udaljenosti od 1 cm. Ova vrijednost se zove jonizaciona gama konstanta radijuma i označeno slovom Kγ . Gama konstanta radijuma uzima se kao standard brzine doze zračenja. Kγ svih ostalih gama emitera se poredi sa njim. Postoje tabele gama konstanti za većinu radioaktivnih izotopa.

Dakle, gama konstanta 60Co iznosi 13,5 R/h. Poređenje gama konstanti radijuma i 60Co pokazuje da 1 mCi radionuklida 60Co stvara dozu zračenja koja je 1,6 puta veća od 1 mCi radijuma (13,5/8,4=1,6). Drugim riječima, u smislu doze zračenja stvorene u zraku, 1 mCi radionuklida 60Co je ekvivalentan 1,6 mCi radijuma, tj. gama zračenje koje emituje preparat 60Co s aktivnošću od 0,625 mCi stvara istu dozu zračenja kao 1 mCi radijuma.

Gama ekvivalent M izotopa povezan je s njegovom aktivnošću A (mCi) preko jonizacijske gama konstante Kγ relacijama:

M = AKγ / 8.4 ili A = 8,4M/Kγ (3),

koji vam omogućavaju da pređete iz aktivnosti radioaktivne supstance, izražene u mEq. radijuma na aktivnost izraženu u mCi i obrnuto.

Tema: Nuklidi i izotopi. Koncept prirode

radioaktivnost.

Datum predavanja:

Tema: Nuklidi i izotopi. Koncept prirode radioaktivnosti. 8. razred

Formirati pojmove "nuklid", "izotopi", proširiti razumijevanje učenika o pojmu "hemijski element", formirati početne ideje o prirodi radioaktivnosti.

Zadaci:

1. Osigurati asimilaciju pojma "nuklid", koncept "izotopa" na osnovu rješavanja problemske situacije, pojašnjavajući koncept "hemijskog elementa"; dati predstavu o prirodi radioaktivnosti.

2. Nastaviti razvoj obrazovnih i organizacionih

vještinske, obrazovne i intelektualne (analizirati, upoređivati, upoređivati, generalizirati, izvući zaključke), edukativne i informativne (rad sa udžbenikom, materijali za samotestiranje, dijagnostički

i refleksivni testovi, sa dijagramima), edukativni i komunikativni (slušati, govoriti usmeno i

pisanje, saradnja).

3. Negujte sposobnost učešća u kolektivu

diskusiju o rezultatima vlastitih obrazovnih aktivnosti, da neguju ekološku kulturu, obraćajući pažnju na opasnosti povezane sa upotrebom radioaktivnosti

Oprema:

Vrsta lekcije:

Udžbenik, periodični sistem hemijskih elemenata, sinopsis.

Kombinovano.

Routing

( 13 min.)

1. Provjera domaćeg.

1. Motivacija.

Individualna anketa.

(3 osobe)

Označava temu lekcije.

Odgovorite na pitanja nastavnika.

Otvorite svesku, zapišite datum i novu temu.

Formiranje novog znanja (20min.)

1. Koncept "nuklida".

1. Izotopi.

3.3 Relativna atomska masa.

3.3 Koncept radioaktivnosti.

Uvodi koncept "nuklida".

Daje definiciju pojma "izotopa", predlaže da se zabilježe definicije u sažetku.

Daje konceptRelativna atomska masa".

Daje ideju o radioaktivnosti.

Poslušajte objašnjenje

nastavnici to rade

povezane evidencije

u radnoj svesci.

Slušam, bilježim.

Slušam, bilježim.

Slušam, bilježim.

Primjena novih znanja i vještina

(6 min.)

Formulira pitanja za jačanje nove teme.

Odgovaraju na pitanja. Rješavanje zadataka na tabli i u sveskama.

Domaći (2 min.)

Objašnjava domaći zadatak.

zapiši zadaća u dnevniku.

Refleksija (2 min.)

Organizacija ocjenjivanja časa od strane učenika, njihovo samovrednovanje u usvajanju novog gradiva.

Ocijenite lekciju, dajte samoprocjenu asimilacije gradiva.

Tokom nastave.

Organiziranje vremena.

Ažuriranje znanja.

2.1 Provjera domaćeg zadatka.

Pitanje za prvog studenta:

Planetarni model strukture atoma.

Dodatno pitanje:

Koliki je naboj jezgra i broj elektrona u atomima sljedećih elemenata:N, Al, Fe, Br, Au?

Pitanje za drugog učenika:

Koji su parametri za karakterizaciju atoma?

Dodatno pitanje:

Koja je formulacija periodičnog zakona D. I. Mendeljejeva?

Pitanje za trećeg učenika:

Kakva je struktura Periodnog sistema hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva?

Dodatno pitanje:

Kako se svojstva hemijskih elemenata mijenjaju u kratkom periodu?

2.1 Motivacija.

Većina elemenata pronađenih u prirodi sastoji se od nekoliko vrsta atoma koji se razlikuju po relativnoj atomskoj masi. Primjer: hlor se u prirodi javlja kao mješavina dvije vrste atoma, od kojih jedan sadrži 18, a drugi 20 neutrona u jezgru.

Svaki tip atoma, bez obzira na pripadnost određenom elementu, jedinstveno je opisan brojem nukleona (zbirom protona i neutrona). Stoga je broj vrsta atoma veći od broja elemenata.

Formiranje novih znanja.

Tako dolazimo do teme naše lekcije: Nuklidi i izotopi. Koncept prirode radioaktivnosti. Zapišite to u svoju bilježnicu.

1. Nuklidi.

Istraživanja početkom 20. stoljeća Utvrđeno je da atomi istog elementa mogu imati različite mase. To se objašnjava činjenicom da u njihovim jezgrima s istim brojem protona može biti različit broj neutrona. Ukupan broj protona (Z) i neutrona (N) u jezgru naziva se masenim brojem atoma (A):

A = Z + N.

Maseni broj praktično određuje masu jezgra, pa prema tome,

i masa cijelog atoma, pošto je masa elektrona beznačajan dio

ukupne mase atoma.

Naboj atomskog jezgra Z (tj. broj protona) i njegov maseni broj A označeni su numeričkim indeksima lijevo od simbola hemijskog elementa -

ZR

na primjer:

16 19 92

35 S,40 K,238 U

Zapišimo definiciju u svesku:

Vrsta atoma sa određenom vrijednošću atomskog broja i mase

poziva se brojnuklid.

Da biste označili nuklid, koristite naziv elementa ili njegov simbol, gdje je naznačen samo maseni broj: ugljik-12, ili

12 16 32

IZ; kiseonik-16, ili O; sumpor-35, ili S.

Broj neutrona N za bilo koji nuklid može se lako izračunati razlikom

N \u003d A - Z. Dakle, nuklid sumpora 35S ima 19 neutrona u jezgru (35 - 16 = 19), a kalijev nuklid 40K ima 21 (40 - 19 \u003d 21) i uranijum 23 nuclid

U - 146 (238 − 92 = 146) neutrona.

Naučnici su se suočili sa drugim pitanjem: zašto relativne atomske mase većine elemenata nisu celobrojne vrednosti, iako su maseni brojevi njihovih nuklida izraženi kao celi brojevi?

Otkriće izotopa omogućilo je odgovor na ovo pitanje.

3.2 Izotopi.

Početkom XX veka. Dokazano je da većina hemijskih elemenata u prirodi postoji u obliku nekoliko nuklida. Dakle, prirodni litijum (Z = 3), pored nuklida, u čijim jezgrima se nalaze 4 neutrona, ima nuklide sa brojem neutrona 3. Maseni brojevi takvih nuklida su 6, odnosno 7:

3 3

6 Lii7 Li

Nuklidi ove vrste nazivaju se izotopi.Hajde da zapišemo definiciju (učenici pišu u svoje sveske):

izotopi nazivaju nuklidi koji imaju isti atomski broj

mjere (tj. isti broj protona u jezgru), ali različitu masu

brojevi. Dakle, nuklidi

3 3

6 Lii7 Lisu izotopi litijuma i nuklidi

1 1 1

1 H2 H2 Hsu izotopi vodonika. Drugim riječima, izotopi su varijeteti atoma istog elementa, čija jezgra sadrže različit broj neutrona.

Riječ "izotopi" u prijevodu sa grčki znači „okupirati

jedno mjesto". Izotopi bilo kojeg elementa zaista zauzimaju isto mjesto u periodnom sistemu, jer pripadaju istom elementu. Shodno tome, hemijska svojstva izotopa datog elementa će takođe biti ista. Sada možemo dati precizniju definiciju hemijskog elementa.Zapišimo to u svesku (učenici zapisuju definiciju u svesku):

Hemijski element - vrsta atoma sa ista naplata jezgra.

Dakle, atomi datog hemijskog elementa su nuklidi

sa istim nuklearnim nabojem (atomskim brojem).

3.3 Relativna atomska masa

U prirodi većina hemijskih elemenata postoji kao mešavina nuklida, od kojih svaki ima svoju vrednost. maseni broj. Stoga je relativna atomska masa datog elementa prosječna vrijednost relativnih atomskih masa njegovih nuklida. Naravno, ovo uzima u obzir sadržaj svakog nuklida u prirodnoj mješavini.

Sada je jasno zašto je relativna atomska masa kalijuma manja od mase argona. U kalijumu, više od 93% njegovih prirodnih atoma ima maseni broj 39, a u argonu 99% prirodne mješavine čini nuklid argon-40. Dakle, relativna atomska masa kalijuma je bliža 39, a argona - 40. Međutim, naelektrisanje jezgra atoma kalijuma je 19 +, a argona 18 +, pa se stoga oni nalaze u tabeli prema ovome glavna karakteristika hemijskog elementa.

Hajde da razjasnimo i zapišemo u svesku definiciju relativne atomske mase hemijskog elementa.

Relativna atomska masa elementa - fizička količina, koji pokazuje koliko je puta prosječna masa atoma datog kemijskog elementa veća od 1/12 mase nuklida ugljika-12 (12C).

Sumirajući gore navedeno, možemo napisati:

Masovni broj = Broj nukleona u jezgru.

Serijski broj = Broj protona u jezgru ili broj elektrona u ljusci atoma.

Razlika između masenog i serijskog broja =broj neutrona u jezgru.

3.4 Fenomen radioaktivnosti.

Svi nuklidi se mogu podijeliti u dvije vrste: stabilne i radioaktivne.

Sam naziv „stabilan“ govori o stabilnosti datog nuklida, odnosno njegovoj sposobnosti da postoji bez promjene sastava jezgra proizvoljno dugo vremena. Većina nuklida koji čine supstance oko nas je stabilna. To su vodonik-1, kiseonik-16, ugljenik-12, litijum-6, litijum-7 itd. Stabilnost ovih nuklida je određena prvenstveno stabilnošću njihovih jezgara.

Stabilnost jezgra zavisi samo od odnosa između broja protona i neutrona (za svaki element je različit). Ako ovaj omjer prijeđe određene granice, jezgro (a s njim i atom) postaje nestabilno. Spontano se raspada, pretvarajući se u jezgra atoma drugih elemenata. U tom slučaju se emituju različite čestice. Ovaj fenomen je radioaktivnost.

Ljudi, hajde da zapišemo ovu definiciju. Učenici zapisuju definiciju u svoju svesku.

radioaktivnost naziva se spontana transformacija ne-

stabilne atomske jezgre u druge jezgre, praćene emisijom različitih čestica.

Na primjer, jezgra atoma radijuma Ra-226 se raspadaju na jezgra atoma radona Rn-222 i jezgra atoma helija He-4(pogledati sliku broj 18 na strani 48 udžbenika):

226 222 4

Ra→ Rn+ On.

88 86 2

Zovu se nuklidi sposobni za radioaktivni raspadradionuklida . Na primjer, uran-238, jod-131, stroncij-90, cezijum-137 su radionuklidi.

Stabilnost radionuklida karakterizira vrijeme poluraspada. Vrijeme poluraspada (τ1/2) je vrijeme tokom kojeg se raspada polovina početnog broja jezgara radioaktivnih atoma elementa. Očigledno je da će nakon dva poluraspada ostati četvrtina, a nakon tri - jedna osmina svih raspoloživih radionuklida. Što je poluživot duže, radionuklid duže traje i duže

njegov uticaj na okruženje i osobu. Na primjer, od aprila 1986. godine, nakon nesreće na nuklearna elektrana u Černobilu više od pet stotina poluživota joda-131 je već prošlo (τ1/2 = 8,5 dana), i on je praktično nestao. U isto vrijeme, cezijum-137 (τ1/2 je otprilike 30 godina) i drugi radionuklidi i dalje se nalaze u kontaminiranim područjima.

Primena novih znanja.

Momci, hajde sada da ponovimo gradivo koje smo obradili sa vama (učenici odgovaraju na pitanja zajedno sa nastavnikom).

Definirajte pojmove: "nuklid", "izotopi", "hemijski element",

"radioaktivnost".

16 17 3 4

Navedite sastav jezgara izotopa nuklida: a)O, O; b) On, On.

Zapišite simbole nuklida cinka, čija jezgra sadrže 34, 36, 38, 40 neutrona.

234 235 238

Objasnite po čemu se razlikuju nuklidi izotopa uranijuma92 U92 U92 U

Zadaća.

§ 10 (usmeni), ass. 5, 7, 10.

Refleksija.

Jeste li uživali u aktivnosti? Nacrtajte u obliku emotikona svoj stav prema lekciji.

(N), a jezgro je u određenom energetskom stanju (osnovno stanje ili jedno od izomernih stanja).

Broj protona Z je atomski broj elementa i zbir A=Z+N - maseni broj. Nuklidi koji imaju isti atomski broj (tj. imaju isti broj protona) nazivaju se izotopi, isti maseni broj su izobare, isti broj neutrona su izotoni. Atomi izotopa su atomi istog hemijskog elementa (na primjer, izotopi kisika kisik-16, kisik-17 i kisik-18 imaju isti broj protona, Z= 8, ali različit broj neutrona, N= 8, 9 i 10). U ovom slučaju, isti izotopi istog elementa mogu predstavljati različite nuklide - izomere; zato je poželjnije koristiti termin "nuklid" (a ne "izotop") kada se opisuju fenomeni povezani s radioaktivnošću. Izobarski atomi se odnose na različite hemijske elemente, kao što su azot-16, kiseonik-16 i fluor-16; u svakom izobaričnom lancu (tj. u kompletnom skupu izobara koje imaju dati maseni broj), sve hemijski elementi su različiti ako se ne uzmu u obzir izomerna stanja nuklida. Dakle, u izobaričnom lancu sa A= 6 Poznata su 4 nuklida: vodonik-6 c N= 5 i Z= 1, helijum-6 (4, 2), litijum-6 (3, 3) i berilijum-6 (2, 4); teoretski, bor-6 također može postojati (1, 5), ali nije eksperimentalno uočen.

Među radionuklidima razlikuju se kratkotrajni i dugovječni. Radionuklidi koji postoje na Zemlji od njenog nastanka često se nazivaju prirodni dugovečni, ili primordijalni radionuklidi; takvi nuklidi imaju poluživot veći od 5·10 8 godina. Radionuklidi su veštački dobijeni za svaki element; za elemente sa atomskim brojem (tj. brojem protona) bliskim jednom od "magičnih brojeva", broj poznatih nuklida može doseći nekoliko desetina. Najveći broj poznatih nuklida - 46 - ima (bez izomernih stanja). Neki elementi imaju samo jedan stabilan nuklid (tzv. monoizotopni elementi, na primjer zlato i kobalt), a kalaj ima maksimalan broj stabilnih nuklida - 10. U mnogim elementima, svi nuklidi su radioaktivni (svi elementi imaju atomski broj veći od olova, kao i tehnecijum i prometijum). Svaki maseni broj odgovara od 0 do 3 stabilna nuklida, broj neutrona - od 0 do 6. Ukupan broj svih poznatih nuklida prelazi 3100 (ne računajući izomere; danas je poznato oko 1000 nuklida u osnovnim stanjima, za koje postoji jedno ili više metastabilnih pobuđenih stanja sa vremenom poluraspada većim od 0,1 μs).

Za mnoge nuklide (uključujući i stabilne) predviđa se jedna ili druga vrsta radioaktivnosti, ali se u stvarnosti ne opaža zbog izuzetno dugog poluraspada. Konkretno, za bilo koji dati maseni broj A moguć je samo jedan beta-stabilan nuklid, koji odgovara globalnom energetskom minimumu u datom izobaričnom lancu. Za ostale nuklide sa datim A normalno ili dvostruko beta raspadanje je kinematički dozvoljeno (uključujući β − , β + ili

Z i N u jezgrima). Naziv se koristi za označavanje nuklida. elementa, vrijednost A se pridružuje Kromu kroz crticu (na primjer, kisik-16, jod-131, uranijum-235) ili hemijski simbol. element, pored Krima u gornjem levom uglu označava A (16 O, 131 I, 235 U). Masa nuklida, izražena u (a.m.u.), zaokružuje se na A (samo jedan nuklid, 12 C, ima cjelobrojnu vrijednost mase u a.u.m. i tačno je jednak 12). Točne vrijednosti masa pojedinih nuklida određuju se eksperimentalno metodom. U principu, masa svakog nuklida jednaka je zbroju masa i , koje su dio jezgara, minus masa koja odgovara energiji vezivanja i u jezgru (tzv. defektna masa), plus masa formirajući elektronsku ljusku, minus masa koja odgovara energiji vezivanja sa jezgrom. Za nuklide lakih elemenata mase su obično nešto manje (na primjer, masa 16 O je 15,99491464 a.m.u.), za nuklide teških elemenata mase mogu biti. nešto veća (na primjer, masa 232 Th je 232,038053805 a.m.u.).

H Uklidi se dijele na stabilne i radioaktivne (). Svaki element sa parnim Z (do Z = 82) ima 2 ili više stabilnih prirodnih nuklida, elementi sa neparnim Z mogu. 1 ili najviše 2 stabilna nuklida; "neparni" elementi Ts (Z = 43), Pm (Z = 61) i svi "neparni" elementi sa Z >= 85 nemaju stabilne nuklide, svi nuklidi su radioaktivni. Ukupni stabilni nuklidi cca. 270; od svega ok. 50 se nalazi u prirodi, a ostalo (oko 1700) je dobijeno umjetno. Trenutno poznat po gotovo svim elementima. Mn. stabilni i radioaktivni nuklidi se koriste kao (). U SSSR-u, cca. 140 i veliki broj preparati obogaćeni određenim stabilnim nuklidima.

Za sistematiku nuklida, dec. grafički forme; max. tabela nuklida koju su razvili naučnici Savezne Republike Nemačke i data, posebno, u 3. delu "Fizičke enciklopedije" (izdavačka kuća " Sovjetska enciklopedija", M., 1991.). Najpouzdaniji rezultati eksperimentalnog određivanja karakteristika dati su u publikaciji: "Sheme dekompozicije. Energija i intenzitet zračenja". Publikacija 38. Međunarodne komisije za zaštitu od zračenja (ICRP: Za 2 sata, 4 knjige, prevedene s engleskog, M., 1987). Tačne vrijednosti masa pojedinih stabilnih nuklida i podaci o njihovim obilja u prirodi sadržana su u publikaciji (vidi "Pure and Appl. Chem.", 1984, v. 56, br. 6, str. 695-768).

H uklides jednog elementa tzv. ; razni nuklidi. elemenata sa istim vrijednostima A-i z oko b a r i m i. Mogu postojati dva ili čak tri stabilna (npr. 96 Zr, 96 Mo i 96 Ru). Zbog razlika u energijama vezivanja i u jezgrima, točne vrijednosti masa pojedinca razlikuju se jedna od druge. Razni nuklidi. elementi sa istom vrijednošću N pozvani. izotoni (npr. 95 Mo, 96 Tc, 97 Ru).

Za jezgra stabilnih nuklida sa Z do približno 20-25, broj je približno jednak broju , kako se Z dalje povećava za stabilne nuklide, odnos broja u jezgru prema broju postepeno se povećava na 1,5. Jezgra nuklida koja sadrže veći broj od ovog odgovara stabilnim jezgrama datog elementa, tokom radioaktivnog raspada obično emituju b - čestice, a Z se povećava za 1; jezgra nuklida, osiromašeni, m. b. oba b + -radioaktivna i podležu elektronskom hvatanju, dok se Z smanjuje za 1 (vidi).

Rasprostranjenost nuklida u zemljinoj kori zavisi od mnogih faktora. faktori koji određuju stabilnost jezgara (energija vezivanja u njima), a od originala. uslovi pod kojima su nastali ovi nuklidi. Naib. 16 O je uobičajen u zemljinoj kori, čija jezgra sadrže 8 i i su "dvostruka magija". U prirodi mješavine