Nüklit (Latin çekirdeği - "çekirdek") - kütle numarası, atom numarası ve çekirdeğinin enerji durumu ile belirlenen, gözlemi için yeterli bir ömre sahip bir tür atom. Terimin, IUPAC Kimyasal Terminoloji Özeti, 2. Baskı, 1997'de önerilen resmi tanımı (IUPAC Terimlerinin Kısa Referansı, 2. Baskı): Kütle numarası, atom numarası ve nükleer enerji durumu ile karakterize edilen bir atom türü, bu durumdaki ortalama ömrün gözlemlenebilir olacak kadar uzun olması şartıyla.
Genel açıklama

Bir nüklidin tanımından, belirli sayıda proton (Z) ve nötron (N) olan, belirli bir enerji durumunda (temel durum veya izomerik durumlardan biri) bir çekirdeğe sahip herhangi bir atom olduğu sonucu çıkar. A = Z + N toplamı kütle numarasıdır ve proton sayısı Z atom numarasıdır. (E) öğesinin nüklidini belirtmek için, formun bir kaydı kullanılır: ve Z ve N endeksleri atlanabilir. Ortak atama E-A(örneğin, karbon-12, uranyum-238). Yarı kararlı uyarılmış durumlar (izomerler) olan nüklidler için sağ üst indekste m harfini kullanın, örneğin 180m Ta. A ve Z verileriyle birden fazla uyarılmış izomerik durum varsa, onlar için (artan enerji sırasına göre) m 1, m 2 vb. endeksleri veya m, n, p, q harf dizisi kullanılır. , ...

Atom numarası aynı (proton sayısı aynı) olan nüklidlere izotop denir. İzotop teriminin nüklid terimi yerine tekil olarak kullanılması, kesinlikle yanlış olsa da, yaygındır. Akraba atom kütlesi Bir nüklidin kütle numarasına eşit olarak yuvarlanır, sadece karbon-12 için tanım gereği tam olarak 12'dir.
sınıflandırma

Nüklitler kararlı ve radyoaktif (radyonüklidler) olarak ikiye ayrılır. Kararlı nüklidler, çekirdeğin temel durumundan kendiliğinden radyoaktif dönüşümlere uğramazlar. Radyonüklidler, radyoaktif dönüşümler yoluyla diğer nüklidlere dönüştürülür. Bozulmanın tipine bağlı olarak, aynı elementin başka bir nüklidi (nötron veya iki nötron bozunması sırasında) veya başka bir elementin nüklidi (nükleon emisyonu olmadan çekirdeğin yükünü değiştiren bozunmalar, yani beta bozunması) oluşur. , elektron yakalama, pozitron bozunması, her türlü çift beta bozunması) veya iki veya daha fazla yeni nüklid (alfa bozunması, proton bozunması, küme bozunması, kendiliğinden fisyon).

Radyonüklidler arasında kısa ömürlü ve uzun ömürlü ayırt edilir. Oluşumundan bu yana Dünya'da var olan radyonüklidlere genellikle doğal uzun ömürlü; bu tür nüklidlerin 5 x 108 yılı aşan bir yarı ömrü vardır. Her element için yapay olarak radyonüklidler elde edildi; "sihirli sayılardan" birine yakın bir sayıya (yani proton sayısı) sahip elementler için, bilinen nüklidlerin sayısı birkaç on'a ulaşabilir. Platin ve osmiyum bilinen en fazla sayıda nüklide sahiptir - her biri 34 (izomerik durumlar hariç). Bazı elementlerin yalnızca bir kararlı nüklidi vardır (örneğin, altın ve kobalt) ve azami sayı kararlı nüklidler - 10 - kalay vardır. Birçok elementte, tüm nüklidler radyoaktiftir (atom numarası kurşundan daha büyük olan tüm elementler, teknesyum ve prometyum). Toplam sayısı tüm elementlerin bilinen nüklidleri 3100'ü aşıyor (izomerler hariç; bugün, yarı ömrü 0.1 μs'yi aşan bir veya daha fazla yarı kararlı uyarılmış durumun olduğu temel durumlarda yaklaşık 1000 nüklid bilinmektedir).

Konu 1. RADYOEKOLOJİNİN FİZİKSEL TEMELLERİ

Ders 2: Atomların fiziksel özellikleri ve çekirdeklerin radyoaktif bozunması.

Atomun yapısı. Temel parçacıklar. Radyoaktif bozunma türleri. Radyoaktif bozunma yasası.

1. Atomun yapısı.

Atom - bir kimyasal elementin tüm özelliklerini koruyan en küçük parçacığı. Yapısında bir atom (yaklaşık 10-8 cm boyutunda) temsil eder. Kompleks sistem atomun merkezinde bulunan pozitif yüklü bir çekirdek (10-13 cm) ve çekirdeğin etrafında çeşitli yörüngelerde dönen negatif yüklü elektronlardan oluşur. Bir atomun yarıçapı, çekirdekten en uzak elektronun yörüngesinin yarıçapına eşittir. negatif yük elektronlar çekirdeğin pozitif yüküne eşittir, atom ise bir bütün olarak elektriksel olarak nötrdür.

1911'de E. Rutherford, N. Bohr (1913) tarafından geliştirilen atom yapısının gezegensel bir modelini önerdi. Bu modele göre çekirdek, atomun merkezinde yer alır ve pozitif elektrik şarjı. Elektronlar çekirdeğin etrafında eliptik yörüngelerde hareket ederek elektron kabuğu atom.

Herhangi bir atom temel parçacıklardan oluşur: serbest durumda kütle, elektrik yükü (veya yokluğu), kararlılık, hız vb. gibi fiziksel nicelikler ile karakterize edilen protonlar, nötronlar ve elektronlar. Çekirdeklerin ve temel parçacıkların kütlesi genellikle atomik birimlerle ifade edilen kütle (a.m.u.), 1\12 kütle karbon atomu (12C) birim olarak alınır.

1 A. yemek. = 1.67 * 10-27 kg

Enerji, elektron volt (eV) olarak ifade edilir, bir elektron volt, bir elektronun (veya bir maddenin herhangi bir temel parçacığının) içinden geçerken kazandığı kinetik enerjiye eşittir. Elektrik alanı bir volt potansiyel farkı ile.

1 eV \u003d 1.602 * 10-19 C

Ek olarak, kütle genellikle enerji eşdeğerleriyle ifade edilir (bu, kütlesi 1 amu olan bir parçacığın durgun enerjisidir, 931.5 MeV'dir (106 eV).

atom çekirdeği - neredeyse tüm kütlenin yoğunlaştığı atomun merkezi kısmı (% 99.9). Atom çekirdeği iki tür temel parçacıktan oluşur - protonlar ve nötronlar. Onların ortak adı nükleon. Proton ve elektron, sözde kararlı ve kararlı parçacıklara aittir, nötron yalnızca çekirdekteyken kararlıdır.

Çekirdekteki toplam proton ve nötron sayısına denir kütle Numarası ve A (veya M) harfi ile gösterilir. Nötronun yükü sıfır olduğundan ve protonun temel bir pozitif yük+1, o zaman çekirdeğin yükü, içindeki proton sayısına eşittir, buna denir Görev numarası(Z) veya atomik numara. Çekirdekteki nötron sayısı, elementin A kütle numarası ile atom numarası Z arasındaki farka eşittir: N = A-Z (AZX).

Çekirdeğin elektrik yükü (q), periyodik sistemin kimyasal elementinin temel elektrik yükünün (e) ve atom numarasının (Z) ürününe eşittir:

Nükleer kuvvetler.

Protonlar ve nötronlar atom çekirdeğinde tutulur nükleer kuvvetler . Nükleer kuvvetler, çekirdeğin potansiyel bağlanma enerjisini oluşturur. Serbest protonların ve nötronların enerjilerinin toplamının, onlardan oluşan çekirdeğin enerjisinden daha büyük olduğu tespit edilmiştir ve bundan, çekirdeği bileşenlerine ayırmak için enerjinin harcanması gerektiği sonucuna varılmıştır. Bunun için gereken minimum enerjiye denir. nükleer bağlanma enerjisi .

Bir atomun çekirdeğini oluşturan nükleonların kütlelerini topladığımızda da aynı tablo görülür. Hesaplanan çekirdek kütlesi, gerçek çekirdek kütlesinden daha büyük olacaktır. Çekirdeğin hesaplanmış kütlesi ile gerçek kütlesi arasındaki farka denir. kitle kusuru.

Nükleer kuvvetler, nükleonlar üzerinde bir elektrik yükünün olup olmamasına bağlı değildir, sadece çok küçük mesafelerde (10-13 cm) etki eder ve nükleer parçacıklar arasındaki mesafenin artmasıyla çok hızlı bir şekilde zayıflarlar.

Nükleer kuvvetler, nükleonun, nükleer kuvvetlerin olası doğasını değişim tipi kuvvetler olarak gösteren, yalnızca az sayıda komşu nükleon ile aynı anda nükleer etkileşime girebilmesi gerçeğinden oluşan doygunluk özelliği ile karakterize edilir.

Nükleer kuvvetlerin ana özellikleri, nükleonların 200 elektron kütlesinden biraz daha fazla kütleye sahip parçacıkları değiştirdiği (X. Yukawa, 1935), bu tür parçacıkların deneysel olarak keşfedildiği (1947) ve π-mezonlar veya pionlar olarak adlandırıldığı gerçeğiyle açıklanır. pozitif, negatif ve nötr π- mezonlardır). Mezonlar değil oluşturan parçalar protonlar ve nötronlar, ancak onlar tarafından yayılır ve emilir (tıpkı atomların kuantumları yayması ve emmesi gibi) Elektromanyetik radyasyon), pozitif bir pion yayan proton bir nötrona dönüşürken, bir pion yakaladıktan sonra nötron bir protona dönüşür. Tüm bu süreçler, güçlü etkileşimi ve dolayısıyla çekirdeklerin kararlılığını sağlar.

Proton (p) - herhangi bir atom çekirdeğinin parçası olan, birim temel yük +1'e (1.602*10-19C) eşit bir pozitif yüke sahip bir temel parçacık. Bir protonun kalan kütlesi 1.00758 amu'dur. yemek. veya 938.27 MeV.

Çekirdekteki proton sayısı ( atomik numara) her eleman için kesinlikle sabittir ve tablonun elemanının (Z) sıra numarasına karşılık gelir. Her proton pozitif bir temel elektrik yüküne sahip olduğundan, elementin atom numarası aynı zamanda pozitif elektrik yükünü de gösterir. temel ücretler bir kimyasal elementin herhangi bir atomunun çekirdeğinde. Bir elemanın sıra numarası da denir. Görev numarası.Çekirdekteki proton sayısı, bir atomun kabuğundaki elektronların sayısını (ancak tersi değil) ve buna göre elektron kabuklarının yapısını belirler ve Kimyasal özellikler elementler.

nötron ( n) - elektriksel olarak nötr temel parçacık (sadece hafif hidrojenin çekirdeğinde yoktur), kalan kütlesi 1.00898 a.u. yemek. veya 939.57 MeV. Bir nötronun kütlesi, bir protonun kütlesinden iki elektron kütlesi kadar büyüktür. Atom çekirdeğinde, nötronlar kararlıdır, aynı elementin bir atomunun çekirdeğindeki sayıları (N) dalgalanabilir, bu da temel olarak elementin (1) sadece fiziksel bir özelliğini verir.

Elektron durgun kütlesi 0.000548 AU'ya eşit olan kararlı bir temel parçacıktır. e.m. ve mutlak kütle birimlerinde - 9.1 * 10-28 kg. Enerji Eşdeğeri a. yemek. elektron 0,511 MeV'dir ve temel elektrik yükü 1,602 * 10-19 C'dir.

Elektronlar çekirdeğin etrafında belirli bir şekil ve yarıçaptaki yörüngelerde hareket eder. Yörüngeler elektronik katmanlar halinde gruplandırılmıştır (en fazla yedi tane olabilir: K, L, M, N, O, P, Q). Bir katmanın yörüngelerinde bulunabilecek en küçük elektron sayısı kuantum ilişkisi ile belirlenir:

m=2n2,

n ana nerede kuantum sayısı(bu durumda, katman numarası ile çakışır. Bu nedenle, K katmanında (n=1) 2 elektron, L katmanında (n=2) 8 elektron olabilir, vb.

Elektronların atom çekirdeği ile etkileşimindeki ana rol, elektromanyetik kuvvetler (zıt elektrik yüklerinin Coulomb çekim kuvvetleri) tarafından oynanır. Elektron çekirdeğe ne kadar yakınsa o kadar potansiyel enerji(çekirdekle bağlanma enerjisi) ve daha az kinetik enerji (elektronun dönme enerjisi). Buna göre, dış yörüngeden (bağlanma enerjisi yaklaşık 1-2 eV'dir) elektronları koparmak, iç yörüngeden daha kolaydır.

Tek bir elektronun yörüngeden yörüngeye geçişi her zaman enerjinin emilmesi veya salınması ile ilişkilidir (bir miktar enerji emilir veya yayılır). Bohr'un varsayımlarına göre, bir atomik sistem, belirli bir enerji ile karakterize edilen durağan bir durumdadır. Sonsuz uzun bir süre boyunca, her atom yalnızca minimum enerjiye sahip durağan bir durumda var olabilir. ana veya normal . Yüksek enerjili bir atomun diğer tüm durağan hallerine denir. heyecanlı . Bir elektronun çekirdekten daha uzakta (yüksek enerjili) bir enerji seviyesinden diğerine geçişine denir. uyarma süreci .

Diğer atomlarla, herhangi bir yüklü parçacıkla çarpışmanın bir sonucu olarak veya bir elektromanyetik radyasyon fotonunun absorpsiyonu üzerine, bir atom daha düşük enerjili durağan bir durumdan daha yüksek enerjili durağan bir duruma geçebilir. Bir atomun uyarılmış haldeki ömrü s'yi geçmez. Herhangi bir uyarılmış halden, atom kendiliğinden temel duruma geçer, bu sürece eşlik eder. foton emisyonu (kuanta). Arasında geçişin gerçekleştiği iki durumda atomun enerjilerindeki farklılığa bağlı olarak, yayılan elektromanyetik radyasyon kuantumu, radyo dalgaları, kızılötesi radyasyon, görülebilir ışık, ultraviyole veya X-ışını radyasyonu.

güçlü elektriksel etkiler elektronlar atomdan kaçabilir. Bir veya daha fazla elektron kaybeden bir atom pozitif iyon olurken, bir veya daha fazla elektron kazanan bir atom negatif iyon olur. Nötr atomlardan iyon oluşumu sürecine ne denir iyonlaşma . Normal koşullar altında, iyon halindeki bir atom çok kısa bir süre için var olur. yörüngede boş alan pozitif iyon serbest elektronla doldurulur ve atom tekrar elektriksel olarak nötr bir sistem haline gelir. Bu süreç denir iyon rekombinasyonu (deiyonizasyon) ve radyasyon şeklinde fazla enerjinin salınması eşlik eder.

İzotoplar, izotonlar, izobarlar.

Çekirdekleri aynı proton sayısına sahip ancak nötron sayıları farklı olan atomlar aynı kimyasal elementin çeşitleridir ve atomlara denir. izotoplar. Bu tür elemanlar tabloda aynı numaraya sahiptir, ancak kütle numaraları farklıdır (3919K, 4019K, 4119K). Bu atomların çekirdeklerinin yükleri aynı olduğundan, temel kabukları hemen hemen aynı tipte bir yapıya sahiptir ve bu tür çekirdeğe sahip atomlar kimyasal özelliklerde son derece benzerdir. Doğadaki çoğu kimyasal element, izotopların bir karışımıdır. Genellikle, belirli bir elementin izotoplarının bir karışımında, bir izotop baskındır ve geri kalanı sadece küçük bir yüzdeyi oluşturur (örneğin, potasyum şunlardan oluşur: 39K - %93.08; 40K - %0.0119; 41K - %6.91) (4 ).

Bir kimyasal elementin izotoplarını birbirinden ayırt etmek için element adının önüne bir kütle numarası verilir, toplamına eşit belirli bir izotopun çekirdeğinin tüm parçacıklarının ve aşağıda - tablodaki elementin seri numarasına karşılık gelen çekirdeğin yükü (proton sayısı). Bu nedenle, doğada en yaygın olan hafif hidrojen 11H (protium), 21H (döteryum) hidrojen atomları arasında nadir olan 1 proton içerir - 1 proton ve 1 nötron ve doğada asla bulunmaz 31H (trityum) - 1 proton ve 2 nötron ( yavaş nötronlarla döteryumun ışınlanmasıyla yapay olarak elde edilen trityum) (4).

Ayırt etmek kararlı ve dengesiz (radyoaktif ) izotoplar . Birincisi, çekirdeği, dış etkilerin yokluğunda herhangi bir dönüşüme uğramayan, ikincisi, çekirdekleri kendiliğinden (dış etki olmadan) bozunabilen ve diğer elementlerin atomlarının çekirdeğini oluşturan izotoplardır. . Kimyasal elementlerin tüm izotoplarının çekirdeklerine denir. nüklidler, kararsız nüklidler denir radyonüklidler . Şu anda yaklaşık 300 kararlı izotop ve yaklaşık 1500 radyoaktif izotop bilinmektedir.

Kararlılık koşulu atom çekirdeği: kararlı olanlar, yalnızca belirli bir çekirdeğin kendiliğinden dönüşebileceği tüm çekirdeklerle karşılaştırıldığında minimum enerjiye sahip olan atom çekirdekleridir.

Nötron sayıları aynı olan farklı elementlerin atom çekirdeğine denir. izotonlar . Örneğin, 136C'nin altı protonu ve yedi nötronu, 147N'nin yedi protonu ve ayrıca yedi nötronu vardır.

Aynı kütle numarasına sahip, ancak farklı atom numarasına sahip farklı elementlerin atom çekirdeğine (yani, farklı proton ve nötron oranlarına sahip aynı sayıda nükleondan oluşan) denir. izobarlar .

Örneğin: 104Be, 105B, 106C, vb.

İzobarların atom çekirdeğinin enerjisindeki fark, protonlarda bir elektrik yükünün varlığı ve proton ve nötronun kütlelerinde bir farkın varlığı ile belirlenir. Bu nedenle, nötronlardan çok daha fazla proton içeren çekirdekler, Coulomb etkileşiminin aşırı enerjisine sahip oldukları için kararsız hale gelir. sahip olan çekirdekler daha fazla nötron nötronun kütlesinin protonun kütlesinden daha büyük olması ve çekirdeğin kütlesindeki bir artış, enerjisinde bir artışa yol açması nedeniyle protonlardan daha kararsızdır. Çekirdekler fazla enerjiden iki şekilde salınabilir:

1. çekirdeklerin kendiliğinden daha kararlı parçalara bölünmesiyle;

2. Çekirdeğin yükündeki kendiliğinden bir değişiklikle (bir protonun bir nötrona veya bir nötronun bir protona dönüşümü).

Temel parçacıklar.

Temel parçacıklar moleküller, atomlar veya çekirdekler değildir. 10-14 - 10-15m'ye eşit bir yarıçapa (R) ve yaklaşık 106 - 108 eV'lik bir enerjiye (W) sahiptirler. Şimdi bilinen temel parçacıkların (karşıt parçacıklar dahil) toplam sayısı 400'e yaklaşıyor. Bazıları kararlı veya yarı kararlıdır ve doğada serbest veya gevşek bağlı halde bulunur. BT elektronlar atomların bir parçası olan, onların karşıt parçacıkları - pozitronlar; protonlar ve nötronlar atom çekirdeğinin bir parçası olan; fotonlarγ, kuantum olan elektromanyetik alan. Bu aynı zamanda elektronik (anti)nötrinoνе, beta dönüşümleri süreçlerinde ve yıldızlarda meydana gelen termonükleer reaksiyonlarda doğar. Başka temel parçacıklar son derece kararsızdır ve ikincil kozmik radyasyonda oluşur veya laboratuvarda elde edilir. Bunlar arasında müonlar (mu-mezonlar) μ– – bir elektronun ağır bir analoğu (mμ ≈ 200me) kozmik ışınlarda kaydedilmiştir; pionlar (pi-mezonlar) π+, π0, π– – nükleer etkileşimin taşıyıcıları ve diğerleri.

Her parçacığın, genellikle aynı sembolle gösterilen ancak üzerinde bir tilde bulunan bir karşı parçacığı vardır. Parçacığın ve karşı parçacığın kütleleri, ömrü ve dönüşleri aynıdır. Elektrik yükü ve manyetik moment dahil olmak üzere diğer özellikler mutlak değerde eşittir, ancak işarette zıttır.

2. Radyoaktif bozunma türleri.

radyoaktivite- bu, belirli kimyasal elementlerin atom çekirdeğinin, adı verilen özel bir tür radyasyon emisyonu ile kendiliğinden diğer elementlerin çekirdeğine dönüşme özelliğidir. radyoaktif radyasyon . fenomenin kendisi denir radyoaktif bozunma.

Doğada meydana gelen radyoaktif dönüşümlere doğal radyoaktivite denir. Yapay olarak elde edilen maddelerde meydana gelen benzer işlemler (karşılık gelen nükleer reaksiyonlar), - yapay radyoaktivite. Her iki radyoaktivite türü de aynı yasalara uyar.

Aşağıdaki nükleer dönüşüm türleri veya radyoaktif bozunma türleri vardır: alfa bozunması, beta bozunması (elektronik, pozitron), elektronik yakalama (K-yakalama), iç dönüşüm, nükleer fisyon.

Alfa bozunması- bu, kararsız bir atom çekirdeğinin bir α-parçacığına (42He bir helyum atomunun çekirdeği) ve bir ürün çekirdeğine (kız çekirdeği) kendiliğinden bölünmesidir.Bu durumda, ürün çekirdeğinin yükü 2 pozitif birim azalır, ve kütle numarası 4 birimdir. Bu durumda, ortaya çıkan ürün elemanı, periyodik sistemin iki hücresi tarafından orijinaline göre sola kaydırılır:

Atom numarası 82 veya daha fazla olan (kurşun 82Pb'den sonra periyodik tablodakiler) elementlerin atomlarının neredeyse tamamı (nadir istisnalar dışında) alfa radyoaktiftir. Çekirdekten uçan bir alfa parçacığı, kinetik enerji yaklaşık 4-9 MeV.

beta bozunumu- bu, yüklerinin bir değiştiği bir β-parçacığının emisyonu ile kararsız atom çekirdeğinin kendiliğinden dönüşümüdür. Bu süreç, proton ve nötronların karşılıklı dönüşüm yapabilme yeteneğine dayanmaktadır.

Çekirdekte fazla nötron varsa(çekirdeğin "nötron aşırı yüklenmesi"), ardından elektronik β- - bozunma, nötronlardan birinin bir protona dönüştüğü ve çekirdeğin bir elektron ve bir antineutrino (kütle ve yük numarası 0 olan) yayar.

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

Bu bozunma sırasında çekirdeğin yükü ve buna bağlı olarak elementin atom numarası bir artar (eleman periyodik sistemde orijinalin sağına bir sayı kaydırılır) ve kütle numarası değişmeden kalır. Elektronik beta bozunması, birçok doğal ve yapay olarak üretilmiş radyoaktif elementin özelliğidir.

Çekirdekteki nötron ve protonların olumsuz oranı aşağıdakilerden kaynaklanıyorsa, fazla proton, sonra pozitron ( β+ ) çürümekçekirdeğin bir pozitron (bir elektronla aynı kütleye sahip, ancak +1 yüklü bir parçacık) ve bir nötrino yaydığı ve protonlardan birinin bir nötrona dönüştüğü:

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

Çekirdeğin yükü ve buna bağlı olarak elementin atom numarası bir azalır ve alt element periyodik sistemde orijinalin solunda bir numara yer kaplar, kütle numarası değişmeden kalır. Yapay olarak üretilen bazı izotoplarda pozitron bozunması gözlemlenir.

Çekirdeğin dışına uçan bir pozitron, bir atomun kabuğundan "fazladan" bir elektron koparır veya serbest bir elektronla etkileşime girerek, anında eşdeğer enerjiye sahip iki gama kuantasına dönüşen bir "pozitron-elektron" çifti oluşturur. parçacıkların kütlesi (e+ ve e-) 0,511 MeV. "Pozitron-elektron" çiftinin iki γ-kuantaya dönüşme sürecine denir. yok etme(yıkım) ve ortaya çıkan elektromanyetik radyasyon - yok etme. Böylece, pozitron bozunması sırasında, parçacıklar ana atomun dışına uçmaz, 0.511 MeV enerjili iki gama kuantası uçar.

Herhangi bir beta kaynağının β-parçacıklarının enerji spektrumu süreklidir (yüzlerce MeV - yumuşak radyasyondan, 2-3 MeV - sert radyasyona kadar).

elektronik yakalama- yörünge elektronlarından birinin yakalanması ve bir protonun bir nötrona dönüştürülmesi nedeniyle yükünün bir azaldığı atom çekirdeğinin kendiliğinden dönüşümü.

Bu, çekirdeğin fazla protona sahip olması, ancak pozitron bozunması için yeterli enerjiye sahip olmaması durumunda gerçekleşir. Çekirdeğin protonlarından biri, atomun kabuklarından birinden, çoğunlukla kendisine en yakın K-katmanından (K-yakalama) veya daha az sıklıkla L-katmanından (L-yakalama) bir elektron yakalar ve bir nötrino emisyonu olan bir nötron. Bu durumda, alt eleman, pozitron bozunması durumunda olduğu gibi, periyodik sistemde bir hücre orijinalin soluna kaydırılır.

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

Bir elektron, L katmanından K katmanındaki boş yere, bir sonraki katmandan sonuncunun yerine atlar, vb. Bir elektronun katmandan katmana her geçişine, katmandaki enerji salınımı eşlik eder. elektromanyetik radyasyon kuantumu (X-ışını aralığı).

Pozitron bozunması ve elektron yakalama, kural olarak, yalnızca yapay olarak gözlenir. Radyoaktif İzotoplar (4).

nükleer fisyon- bu, herhangi bir dış etki olmaksızın, kural olarak, eşit olmayan parçalara ayrıldığı, çekirdeğin kendiliğinden bir fisyonudur. Böylece uranyum çekirdeği baryum (56Ba) ve kripton (36Kr) çekirdeklerine ayrılabilir. Bu tür bozunma, periyodik tablodaki uranyumun arkasındaki elementlerin izotoplarının karakteristiğidir. Benzer yüklerin elektrostatik itme kuvvetlerinin etkisi altında, parça çekirdekleri 165 MeV mertebesinde bir kinetik enerji kazanır ve büyük hızlarda farklı yönlere saçılır.

dahili dönüşüm. Uyarılmış çekirdek, uyarılma enerjisini elektronlardan birine aktarır. iç katmanlar(K-, L- veya M-katmanı), sonuç olarak atomdan ayrılır. Daha sonra daha uzak katmanlardan gelen elektronlardan biri (daha yüksek katmanlardan enerji seviyeleri) karakteristik X-ışını radyasyonunun emisyonu ile "boş" bir yere kuantum geçişi gerçekleştirir.

3. Radyoaktif bozunma yasası.

Herhangi bir radyoaktif izotopun miktarı, radyoaktif bozunma (çekirdeklerin dönüşümü) nedeniyle zamanla azalır. Radyoaktif bozunma sürekli olarak devam eder, bu sürecin hızı ve doğası çekirdeğin yapısı tarafından belirlenir. Bu nedenle, bu süreç, atom çekirdeğinin durumunu değiştirmeden herhangi bir geleneksel fiziksel veya kimyasal yoldan etkilenemez. Ayrıca, bozunma doğada olasılıksaldır, yani tam olarak ne zaman ve hangi atomun bozunacağını belirlemek imkansızdır, ancak her zaman diliminde ortalama olarak atomların belirli bir kısmı bozunur.

Her radyoaktif izotop için ortalama sürat atomlarının bozunması sabittir, değişmez ve yalnızca belirli bir izotop için karakteristiktir. Belirli bir izotop için radyoaktif bozunma sabiti λ, birim zamanda çekirdeklerin hangi bölümünün bozunacağını gösterir. Bozunma sabiti, radyoaktif çekirdek sayısının zamanla artmadığını, azaldığını göstermek için karşılıklı zaman birimleri, s-1, min-1, h-1 vb. olarak ifade edilir.

Herhangi bir radyoaktif izotopun çekirdeğinin spontan dönüşümü, radyoaktif bozunma kanunu, bu, kullanılabilir çekirdeklerin aynı kesrinin birim zamanda bozunduğunu ortaya koyar.

Radyoaktif çekirdek sayısının zamanla azalma sürecini anlatan bu yasanın matematiksel ifadesi aşağıdaki formülle gösterilir:

Nt = N0e-λt, (Nt = N0e-0,693t/T) (1),

burada Nt, zaman içinde kalan radyoaktif çekirdek sayısıdır;

N0, t=0 anında radyoaktif çekirdeklerin başlangıç ​​sayısıdır;

λ radyoaktif bozunma sabitidir (=0,693/T);

T, verilen radyoizotopun yarı ömrüdür.

Pratikte radyoaktif elementlerin bozunma hızını karakterize etmek için yarı ömür kullanılır.

Yarım hayat- bu, başlangıçtaki radyoaktif çekirdek sayısının yarısının bozunduğu zamandır. T harfi ile gösterilir ve zaman birimiyle ifade edilir.

Çeşitli radyoaktif izotoplar için yarı ömürler bir saniyenin kesirlerinden milyonlarca yıla kadar değişir. Ayrıca, aynı element farklı yarı ömürlere sahip izotoplara sahip olabilir. Buna göre radyoaktif elementler kısa ömürlü (saat, gün) - 13153I (8.05 gün), 21484Po (1.64 * 10-4 sn.) ve uzun ömürlü (yıl) - 23892U (T = 4.47 milyar yıl), 13755Cs olarak ayrılır. (30 yaşında), 9038Sr (29 yaşında).

Yarı ömür ile bozunma sabiti arasında ters bir ilişki vardır, yani daha fazla λ, daha az T ve bunun tersi de geçerlidir.

Grafiksel olarak, radyoaktif bozunma yasası üstel bir eğri ile ifade edilir (Şekil 2.1.). Şekilden de görülebileceği gibi yarı ömür sayısı arttıkça bozunmamış atom sayısı azalır ve kademeli olarak sıfıra yaklaşır [et al., 1999].

Pirinç. 2.1. Grafik görüntü radyoaktif bozunma kanunu.

Radyoaktif bir elementin aktivitesi birim zamandaki bozunma sayısına eşittir. Belirli bir maddenin atomları ne kadar radyoaktif dönüşüm yaşarsa, aktivitesi o kadar yüksek olur. Radyoaktif bozunma yasasından aşağıdaki gibi, bir radyonüklidin aktivitesi, radyoaktif atomların sayısı ile orantılıdır, yani belirli bir maddenin miktarındaki artışla artar. Radyoaktif izotopların bozunma hızları farklı olduğundan, aynı kütle miktarlarındaki farklı radyonüklidlerin farklı aktiviteleri vardır.

SI sisteminde, aktivite birimi becquerel (Bq) - saniyede parçalanma (disp/s)'dir. Bk ile birlikte sistem dışı bir birim kullanılır - curie (Ci). 1Ci, saniyede 3,7 * 1010 bozunmanın meydana geldiği herhangi bir radyoaktif maddenin (izotop) aktivitesidir. Küri birimi, 1 g radyumun radyoaktivitesine karşılık gelir.

1Ci \u003d 3.7 * 1010 Bq; 1mCi = 37MBq 1mCi = 37 kBq

Herhangi bir radyoaktif preparatın t zamanından sonraki aktivitesi, radyoaktif bozunmanın temel yasasına karşılık gelen formülle belirlenir:

=A0e-0,693t/T (2),

burada At, t zamanından sonraki ilaç aktivitesidir;

A0, ilacın başlangıç ​​aktivitesidir;

e - baz doğal logaritmalar(e=2.72);

t, radyoizotopun bozunduğu zamandır;

T yarı ömürdür; T ve t değerleri aynı boyutta olmalıdır (min., sn., saat, gün vb.).

(Örnek: 32P radyoaktif elementinin belirli bir günde A0 aktivitesi 5 mCi'dir. Bu elementin aktivitesini bir hafta içinde belirleyin. 32P elementinin T yarı ömrü 14.3 gündür. 32P'nin 7 gün sonraki aktivitesi. = 5 * 2.720.693 * 7 / 14.3 = 5 * 2.720.34 = 3.55 mCi'de).

Küri birimleri (Ci), kaynakların gama aktivitesini karakterize etmek için uygun değildir. Bu amaçlar için, başka bir birim tanıtıldı - 1 mg radyuma eşdeğer (mg-eşd. radyum). Radyumun miligram eşdeğeri gama radyasyonu, aynı ölçüm koşulları altında, platin filtre kullanırken Rusya Federasyonu Devlet Radyum Standardının 1 mg radyumunun gama radyasyonu ile aynı maruz kalma doz oranını oluşturan herhangi bir radyoaktif preparatın aktivitesidir 0.5 mm kalınlığında. Radyumun miligram eşdeğeri birimi mevcut standartlar tarafından belirlenmemiştir, ancak pratikte yaygın olarak kullanılmaktadır.

0,5 mm kalınlığında bir platin plakadan ilk filtrasyondan sonra, bozunma ürünleriyle dengede olan 1 mg (1 mCi) radyum nokta kaynağı, 1 cm mesafede havada 8.4 R/saat doz hızı oluşturur. Bu değer denir radyum iyonlaşma gama sabiti ve harfle gösterilir Ky . Radyumun gama sabiti, radyasyon doz hızı standardı olarak alınır. Diğer tüm gama yayıcıların Kγ'si onunla karşılaştırılır. Çoğu radyoaktif izotop için gama sabitleri tabloları vardır.

Böylece 60Co'nun gama sabiti 13,5 R/h'dir. Radyum ve 60Co'nun gama sabitlerinin karşılaştırılması, 60Co radyonüklidin 1 mCi'sinin, 1 mCi radyumdan (13.5/8.4=1.6) 1.6 kat daha büyük bir radyasyon dozu oluşturduğunu gösterir. Başka bir deyişle, havada oluşturulan radyasyon dozu açısından, 60Co radyonüklidin 1 mCi'si 1.6 mCi radyuma eşdeğerdir, yani 0.625 mCi aktiviteye sahip bir 60Co preparasyonu tarafından yayılan gama radyasyonu, aynı radyasyon dozunu oluşturur. 1 mCi radyum.

Bir izotopun gama eşdeğeri M, aktivitesi A (mCi) ile iyonizasyon gama sabiti Kγ aracılığıyla şu ilişkilerle ilişkilidir:

M = AKγ / 8.4 veya A = 8.4M/Ky (3),

bu, mEq cinsinden ifade edilen bir radyoaktif maddenin aktivitesinden çıkmanıza izin verir. mCi cinsinden ifade edilen aktiviteye radyum ve tersi.

Başlık: Nüklitler ve izotoplar. Doğa kavramı

radyoaktivite.

Ders tarihi:

Başlık: Nüklitler ve izotoplar. Radyoaktivitenin doğası kavramı. 8. sınıf

"Nüklit", "izotop" kavramlarını oluşturmak, öğrencilerin "kimyasal element" kavramını anlamalarını genişletmek, radyoaktivitenin doğası hakkında ilk fikirleri oluşturmak.

Görevler:

1. Problem durumunun çözülmesi temelinde "nüklid" kavramının, "izotop" kavramının özümlenmesini sağlamak, "kimyasal element" kavramını açıklığa kavuşturmak; radyoaktivitenin doğası hakkında bir fikir verin.

2. Eğitimsel ve örgütsel gelişimin sürdürülmesi

beceriler, eğitimsel ve entelektüel (analiz edin, karşılaştırın, karşılaştırın, genelleştirin, sonuçlar çıkarın), eğitimsel ve bilgilendirici (bir ders kitabıyla çalışma, kendi kendine test materyalleri, teşhis

ve şemalarla yansıtıcı testler), eğitici ve iletişimsel (dinleme, sözlü konuşma ve

yazma, işbirliği).

3. Bir topluluğa katılma yeteneğini geliştirin

kendi eğitim faaliyetlerinin sonuçlarını tartışmak, ekolojik bir kültür geliştirmek, radyoaktivite kullanımıyla ilgili tehlikelere dikkat etmek

Teçhizat:

Ders türü:

Ders kitabı, kimyasal elementlerin periyodik sistemi, özet.

Kombine.

yönlendirme

( 13 dk.)

1. Ev ödevi kontrol ediliyor.

1. Motivasyon.

Bireysel anket.

(3 kişi)

Dersin konusunu belirtir.

Öğretmenin sorularını cevaplayın.

Bir defter açın, tarihi ve yeni bir konuyu yazın.

Yeni bilginin oluşumu (20dk.)

1. "Çekirdek" kavramı.

1. İzotoplar.

3.3 Bağıl atom kütlesi.

3.3 Radyoaktivite kavramı.

"Çekirdek" kavramını tanıtır.

"İzotop" kavramının tanımını verir, özette tanımları not etmeyi önerir.

Konsepti verirGöreceli atomik kütle".

Radyoaktivite hakkında fikir verir.

Açıklamayı dinle

öğretmenler yapar

ilgili kayıtlar

çalışma kitabında.

Dinlemek, not almak.

Dinlemek, not almak.

Dinlemek, not almak.

Yeni bilgi ve becerilerin uygulanması

(6 dk.)

Yeni bir konuyu pekiştirmek için sorular formüle eder.

Soruları cevaplıyorlar. Sorunları tahtada ve defterlerde çözün.

Ödev (2 dk.)

Ev ödevini açıklar.

yazmak ev ödevi bir günlükte.

Yansıma (2 dk.)

Öğrenciler tarafından dersin değerlendirilmesinin organizasyonu, yeni materyalin özümsenmesi konusunda öz değerlendirmeleri.

Dersi değerlendirin, materyalin özümsenmesinin öz değerlendirmesini yapın.

Dersler sırasında.

Organizasyon zamanı.

Bilgi güncellemesi.

2.1 Ödevi kontrol etme.

İlk öğrenciye soru:

Atomun yapısının gezegen modeli.

Ek soru:

Aşağıdaki elementlerin çekirdeğinin yükü ve atomlarındaki elektron sayısı nedir:N, Al, Fe, Br, Au?

İkinci öğrenciye soru:

Bir atomu karakterize etmek için parametreler nelerdir?

Ek soru:

D.I. Mendeleev'in periyodik yasasının formülasyonu nedir?

Üçüncü öğrenciye soru:

D. I. Mendeleev'in periyodik kimyasal element sisteminin yapısı nedir?

Ek soru:

Kimyasal elementlerin özellikleri kısa sürede nasıl değişir?

2.1 Motivasyon.

Doğada bulunan elementlerin çoğu, göreli atom kütlelerinde farklılık gösteren çeşitli atom türlerinden oluşur. Örnek: Klor doğada çekirdekte biri 18, diğeri 20 nötron içeren iki tür atomun karışımı olarak bulunur.

Her atom türü, belirli bir elemente ait olup olmadığına bakılmaksızın, nükleon sayısı (proton ve nötron toplamı) ile benzersiz bir şekilde tanımlanır. Bu nedenle, atom türlerinin sayısı element sayısını aşıyor.

Yeni bilginin oluşumu.

Böylece dersimizin konusuna geliyoruz: Nüklitler ve izotoplar. Radyoaktivitenin doğası kavramı. Bir not defterine yazın.

1. Nüklitler.

20. yüzyılın başında araştırma Aynı elementin atomlarının farklı kütlelere sahip olabileceği bulundu. Bu, aynı sayıda protona sahip çekirdeklerinde farklı sayıda nötron olabileceği gerçeğiyle açıklanmaktadır. Çekirdekteki toplam proton (Z) ve nötron (N) sayısına atomun kütle numarası (A) denir:

A = Z + N.

Kütle numarası pratik olarak çekirdeğin kütlesini belirler ve bu nedenle,

ve tüm atomun kütlesi, çünkü elektronların kütlesi ihmal edilebilir bir kısımdır

atomun toplam kütlesi.

Atom çekirdeğinin Z yükü (yani proton sayısı) ve kütle numarası A, kimyasal element sembolünün solundaki sayısal endekslerle gösterilir -

ZR

örneğin:

16 19 92

35 S,40 K,238 sen

Tanımı bir deftere yazalım:

Belirli bir atom numarası ve kütle değerine sahip atom türleri

numara aranırnüklid.

Bir nüklidi belirtmek için, elementin adını veya sadece kütle numarasının belirtildiği sembolünü kullanın: karbon-12 veya

12 16 32

İTİBAREN; oksijen-16 veya O; kükürt-35 veya S.

Herhangi bir nüklid için nötron sayısı N, aradaki farkla kolayca hesaplanabilir.

N \u003d A - Z. Yani, kükürt nüklidi 35S'nin çekirdekte 19 nötronu (35 - 16 \u003d 19) ve potasyum nüklidi 40K 21 (40 - 19 \u003d 21) ve uranyum nüklidi 238'dir.

U - 146 (238 - 92 = 146) nötron.

Bilim adamlarının karşılaştığı başka bir soru: Nüklitlerinin kütle numaraları tamsayı olarak ifade edilmesine rağmen, çoğu elementin bağıl atom kütleleri neden tamsayı değil?

İzotopların keşfi bu soruyu cevaplamayı mümkün kıldı.

3.2 İzotoplar.

XX yüzyılın başında. Doğadaki kimyasal elementlerin çoğunun birkaç nüklid şeklinde var olduğu kanıtlanmıştır. Bu nedenle, çekirdeklerinde 4 nötron bulunan nüklidlere ek olarak, doğal lityum (Z = 3), nötron sayısı 3 olan nüklidlere sahiptir. Bu tür nüklidlerin kütle numaraları sırasıyla 6 ve 7'dir:

3 3

6 Live7 Li

Bu tip nüklidlere izotop denir.Tanımı yazalım (öğrenciler defterlerine yazarlar):

izotoplar atom numarası aynı olan nüklid denir

önlemler (yani, çekirdekte aynı sayıda proton), ancak farklı kütle

sayılar. Bu nedenle, nüklidler

3 3

6 Live7 Lilityum izotopları ve nüklidlerdir

1 1 1

1 H2 H2 Hhidrojen izotoplarıdır. Başka bir deyişle, izotoplar, çekirdekleri farklı sayıda nötron içeren aynı elementin atom çeşitleridir.

Çeviride "izotoplar" kelimesi Yunan"işgal etmek" anlamına gelir

bir yer". Herhangi bir elementin izotopları aslında aynı elemente ait oldukları için periyodik tabloda aynı yeri işgal ederler. Sonuç olarak, belirli bir elementin izotoplarının kimyasal özellikleri de aynı olacaktır. Artık bir kimyasal elementin daha kesin bir tanımını verebiliriz.Bir deftere yazalım (öğrenciler tanımı bir deftere yazarlar):

Kimyasal element - atom çeşitleri aynı ücretçekirdekler.

Bu nedenle, belirli bir kimyasal elementin atomları nüklidlerdir.

aynı nükleer yüke sahip (atom numarası).

3.3 Bağıl atom kütlesi

Doğada, çoğu kimyasal element, her biri kendi değeri ile karakterize edilen bir nüklid karışımı olarak bulunur. kütle Numarası. Bu nedenle, belirli bir elementin nispi atom kütlesi, nüklidlerinin nispi atom kütlelerinin ortalama değeridir. Elbette bu, doğal karışımdaki her bir nüklidin içeriğini hesaba katar.

Potasyumun göreli atom kütlesinin neden argonunkinden daha az olduğu şimdi açıktır. Potasyumda, doğal atomlarının %93'ünden fazlasının kütle numarası 39'dur ve argonda doğal karışımın %99'u nüklid argon-40'tan oluşur. Bu nedenle, potasyumun bağıl atom kütlesi 39'a ve argonun - 40'a daha yakındır. Bununla birlikte, potasyum atomlarının çekirdeğinin yükü 19 + ve argon 18 +'dır ve bu nedenle buna göre tabloya yerleştirilirler. kimyasal elementin ana özelliği.

Bir kimyasal elementin bağıl atom kütlesinin tanımını açıklığa kavuşturalım ve bir deftere yazalım.

Bir elementin bağıl atom kütlesi - fiziksel miktar, belirli bir kimyasal elementin atomlarının ortalama kütlesinin, karbon-12 nüklidinin (12C) kütlesinin 1/12'sinden kaç kez daha büyük olduğunu gösterir.

Yukarıdakileri özetleyerek şunları yazabiliriz:

Kütle Numarası = Çekirdekteki nükleon sayısı.

Seri numarası = Çekirdekteki proton sayısı veya bir atomun kabuğundaki elektron sayısı.

Kütle numarası ile seri numarası arasındaki fark =nötron sayısı çekirdekte.

3.4 Radyoaktivite olgusu.

Tüm nüklidler iki türe ayrılabilir: kararlı ve radyoaktif.

"Kararlı" adı, belirli bir nüklidin kararlılığından, yani çekirdeğin bileşimini keyfi olarak uzun bir süre değiştirmeden var olma yeteneğinden bahseder. Çevremizdeki maddeleri oluşturan nüklidlerin çoğu kararlıdır. Bunlar hidrojen-1, oksijen-16, karbon-12, lityum-6, lityum-7, vs.'dir. Bu nüklidlerin kararlılığı öncelikle çekirdeklerinin kararlılığı ile belirlenir.

Çekirdeğin kararlılığı sadece proton ve nötron sayısı arasındaki orana bağlıdır (her element için farklıdır). Bu oran belirli sınırları aşarsa, çekirdek (ve onunla birlikte atom) kararsız hale gelir. Kendiliğinden bozunur, diğer elementlerin atomlarının çekirdeğine dönüşür. Bu durumda, çeşitli parçacıklar yayılır. Bu fenomen radyoaktivitedir.

Arkadaşlar bu tanımı yazalım. Öğrenciler tanımı not defterlerine yazarlar.

radyoaktivite olmayanların kendiliğinden dönüşümü denir.

kararlı atom çekirdeklerini, çeşitli parçacıkların emisyonu ile birlikte diğer çekirdeklere dönüştürür.

Örneğin, Ra-226 radyum atomlarının çekirdekleri, Rn-222 radon atomlarının çekirdeklerine ve He-4 helyum atomlarının çekirdeklerine bozunur.(ders kitabının 48. sayfasındaki 18 numaralı resme bakın):

226 222 4

Ra→ Rn+ O.

88 86 2

Radyoaktif bozunma yapabilen nüklidlere denir.radyonüklidler . Örneğin, uranyum-238, iyodin-131, stronsiyum-90, sezyum-137 radyonüklidlerdir.

Radyonüklidlerin stabilitesi yarı ömür ile karakterize edilir. Yarı ömür (τ1/2), bir elementin radyoaktif atomlarının ilk çekirdek sayısının yarısının bozunduğu zamandır. Açıkçası, iki yarılanma ömründen sonra, dörtte biri ve mevcut tüm radyonüklidlerin üç - sekizde biri sonra kalacaktır. Yarı ömür ne kadar uzun olursa, radyonüklid o kadar uzun süre devam eder ve o kadar uzun sürer.

üzerindeki etkisi çevre ve bir kişi. Örneğin, Nisan 1986'dan beri, kazadan sonra Çernobil nükleer santrali iyot-131'in beş yüzden fazla yarılanma ömrü çoktan geçmiştir (τ1/2 = 8.5 gün) ve pratik olarak ortadan kalkmıştır. Aynı zamanda sezyum-137 (τ1/2 yaklaşık 30 yıldır) ve diğer radyonüklidler kontamine alanlarda bulunmaya devam etmektedir.

Yeni bilginin uygulanması.

Çocuklar, şimdi sizinle kapsanan materyali tekrarlayalım (öğrenciler soruları öğretmenle birlikte cevaplarlar).

Kavramları tanımlayın: "nüklid", "izotoplar", "kimyasal element",

"radyoaktivite".

16 17 3 4

İzotop nüklidlerinin çekirdeklerinin bileşimini belirtin: a)O, O; b) O, O.

Çekirdeği 34, 36, 38, 40 nötron içeren çinko nüklidlerin sembollerini yazın.

234 235 238

Uranyum izotoplarının nüklidlerinin nasıl farklılaştığını açıklayın92 sen92 sen92 sen

Ev ödevi.

§ 10 (sözlü), eşek. 5, 7, 10.

Refleks.

Arkadaşlar etkinliği beğendiniz mi? Derse karşı tutumunuzu ifadeler şeklinde çizin.

(N) ve çekirdek belirli bir enerji durumundadır (temel durum veya izomerik durumlardan biri).

proton sayısı Z elementin atom numarası ve toplamı A=Z+N - kütle Numarası. Aynı atom numarasına sahip (yani aynı sayıda protona sahip) nüklidlere izotop, aynı kütle numarası izobar, aynı sayıda nötron izotondur. İzotop atomları aynı kimyasal elementin atomlarıdır (örneğin oksijen-16, oksijen-17 ve oksijen-18 oksijen izotopları aynı sayıda protona sahiptir, Z= 8 , ancak farklı sayıda nötron, N= 8, 9 ve 10). Bu durumda, aynı elementin aynı izotopları farklı nüklidleri - izomerleri temsil edebilir; bu nedenle radyoaktivite ile bağlantılı fenomenleri tanımlarken "izotop" yerine "nüklid" teriminin kullanılması tercih edilir. İzobar atomları, nitrojen-16, oksijen-16 ve flor-16 gibi farklı kimyasal elementlere atıfta bulunur; her izobarik zincirde (yani, belirli bir kütle numarasına sahip olan izobarların tamamında), hepsi kimyasal elementler nüklidlerin izomerik durumları dikkate alınmadığında farklıdır. Böylece, izobarik bir zincirde A= 6 4 nüklid bilinmektedir: hidrojen-6 c N= 5 ve Z= 1, helyum-6 (4, 2), lityum-6 (3, 3) ve berilyum-6 (2, 4); teorik olarak bor-6 da olabilir (1, 5), ancak deneysel olarak gözlemlenmemiştir.

Radyonüklidler arasında kısa ömürlü ve uzun ömürlü ayırt edilir. Oluşumundan bu yana Dünya'da var olan radyonüklidlere genellikle doğal uzun ömürlü, veya ilkel radyonüklidler; bu tür nüklidlerin 5,10 8 yılı aşan bir yarı ömrü vardır. Her element için yapay olarak radyonüklidler elde edildi; "sihirli sayılardan" birine yakın bir atom numarasına (yani proton sayısı) sahip elementler için, bilinen nüklidlerin sayısı birkaç on'a ulaşabilir. Bilinen en fazla sayıda nüklid - 46 - sahiptir (izomerik durumlar hariç). Bazı elementlerin yalnızca bir kararlı nüklidi vardır (örneğin, altın ve kobalt gibi monoizotopik elementler olarak adlandırılır) ve kalay maksimum sayıda kararlı nüklide sahiptir - 10. Birçok elementte, tüm nüklidler radyoaktiftir (atom numarası kurşundan daha büyük olan tüm elementler, teknesyum ve prometyum). Her kütle numarası 0 ila 3 kararlı nüklide, nötron sayısı - 0 ila 6'ya karşılık gelir. Bilinen tüm nüklidlerin toplam sayısı 3100'ü aşıyor (izomerler hariç; bugün, temel durumlarda yaklaşık 1000 nüklid bilinmektedir, bunun için temel durumlarda bilinmektedir. yarı ömrü 0.1 μs'den büyük olan bir veya daha fazla yarı kararlı uyarılmış durum).

Birçok nüklid için (kararlı olanlar dahil), bir veya başka tür radyoaktivite tahmin edilir, ancak gerçekte aşırı uzun yarı ömür nedeniyle gözlenmez. Özellikle, verilen herhangi bir kütle numarası için A Belirli bir izobarik zincirdeki minimum global enerjiye karşılık gelen yalnızca bir beta kararlı nüklid mümkündür. Verilen diğer nüklidler için A normal veya çift beta bozunmasına kinematik olarak izin verilir (β − , β + veya

çekirdeklerde Z ve N). İsim bir nüklidi belirtmek için kullanılır. öğesinde, A değeri Krom'a bir tire ile eklenir (örneğin, oksijen-16, iyot-131, uranyum-235) veya kimyasal sembol. sol üstteki Kırım'ın yanındaki öğe A (16 O, 131 I, 235 U) gösterir. (a.m.u.) cinsinden ifade edilen bir nüklidin kütlesi A'ya yuvarlanır (yalnızca bir nüklid, 12 C, a.m.m. cinsinden bir tamsayı kütle değerine sahiptir ve tam olarak 12'ye eşittir). Bireysel nüklidlerin kütlelerinin kesin değerleri, yöntemle deneysel olarak belirlenir. Prensipte, her bir nüklidin kütlesi, kütlelerin toplamına eşittir ve çekirdeğin bir parçası olan eksi, bağlanma enerjisine ve çekirdekteki (kusur kütlesi olarak adlandırılan) kütle artı kütlenin toplamına eşittir. elektron kabuğunu oluşturan, çekirdekle bağlanma enerjisine karşılık gelen eksi kütle. Hafif elementlerin nüklidleri için kütleler genellikle biraz daha azdır (örneğin, 16 O'nun kütlesi 15.99491464 a.m.u.'dir), ağır elementlerin nüklidleri için kütleler olabilir. biraz daha büyük (örneğin, 232 Th'nin kütlesi 232.038053805 a.m.u.'dur).

H Uclides kararlı ve radyoaktif () olarak ayrılır. Çift Z'ye sahip her element (Z = 82'ye kadar) 2 veya daha fazla kararlı doğal olarak oluşan nüklide sahiptir, tek Z'ye sahip elementler olabilir. 1 veya en fazla 2 kararlı nüklid; "tek" elementler Тс (Z = 43), Pm (Z = 61) ve Z >= 85 olan tüm "tek" elementlerin kararlı nüklidleri yoktur, tüm nüklidler radyoaktiftir. Toplam kararlı nüklidler yakl. 270; tüm tamam. 50'si doğada bulunur, kalanı (c. 1700) yapay olarak elde edilmiştir. Şu anda neredeyse tüm elementler için bilinir. Mn. kararlı ve radyoaktif nüklidler () olarak kullanılır. SSCB'de, yaklaşık. 140 ve Büyük sayı belirli kararlı nüklidlerle takviye edilmiş müstahzarlar.

Nüklitlerin sistematiği için, Aralık. grafik formlar; maks. Federal Almanya Cumhuriyeti bilim adamları tarafından geliştirilen ve özellikle "Fiziksel Ansiklopedi"nin (yayınevi) 3. v.s.'de verilen nüklid tablosu Sovyet Ansiklopedisi", M., 1991). Özelliklerin deneysel olarak belirlenmesinin en güvenilir sonuçları yayında verilmiştir: "Ayrıştırma Şemaları. Radyasyonun enerjisi ve yoğunluğu ". 38. Uluslararası Radyasyondan Korunma Komisyonu Yayını (ICRP: 2 saat içinde, İngilizce'den çevrilmiş 4 kitap, M., 1987). Bireysel kararlı nüklidlerin kütlelerinin kesin değerleri ve ilgili veriler bunların doğadaki bollukları yayında yer almaktadır (bkz. "Pure and Appl. Chem.", 1984, cilt 56, No. 6, s. 695-768).

H bir elementin uklidesi denir. ; çeşitli nüklidler. A-i z ile aynı değerlere sahip elementler yaklaşık b a r ve m ve. İki, hatta üç kararlı (örneğin, 96 Zr, 96 Mo ve 96 Ru) olabilir. Bağlanma enerjilerindeki ve çekirdeklerdeki farklılıklar nedeniyle, bireyin kütlelerinin kesin değerleri birbirinden farklıdır. Çeşitli nüklidler. Aynı N değerine sahip elemanlar denir. izotonlar (örn., 95 Mo, 96 Tc, 97 Ru).

Z ile yaklaşık 20-25'e kadar kararlı nüklidlerin çekirdekleri için, sayı yaklaşık olarak sayıya eşittir, kararlı nüklidler için Z daha da arttıkça, çekirdekteki sayının sayıya oranı kademeli olarak 1.5'e yükselir. Bundan daha büyük bir sayı içeren nüklidlerin çekirdekleri, belirli bir elementin kararlı çekirdeklerine karşılık gelir, radyoaktif bozunma sırasında genellikle b - parçacıkları yayar ve Z 1 artar; nüklidlerin çekirdekleri, tükenmiş, m. b. hem b + -radyoaktif hem de elektronik yakalamaya maruz kalırken, Z 1 azalır (bkz.).

Yerkabuğundaki nüklidlerin yaygınlığı birçok faktöre bağlıdır. çekirdeklerin stabilitesini belirleyen faktörler (içlerindeki bağlanma enerjileri) ve orijinalden. bu nüklidlerin oluştuğu koşullar. Naib. 16 O, çekirdeğinde 8 bulunan ve "çifte büyü" olan yerkabuğunda yaygındır. Doğada karışımlar