Что такое неустойчивые изотопы
Измерение радиоактивности
Сцинтилляционные методы. Некоторые материалы обладают способностью, поглощая энергию радиоактивного излучения, превращать ее в световое излучение. Одним из таких веществ является сульфид цинка. От каждого попадания в него радиоактивной частицы возникает слабая вспышка света. Сцинтилляционный счетчик состоит из фотоэлектронной трубки с окошком, покрытым сульфидом цинка. Вспышки света приводят к возникновению в фотоэлектронной трубке импульсов электрического тока. Эти импульсы усиливаются и подсчитываются.
Фотохимические методы. Методы этого типа иногда называют авторадиографией. Радиоактивный образец помещают на слой фотографической эмульсии, содержащей галогениды серебра. Радиоактивность образца оценивается после проявления пленки при ее рассмотрении под сильным увеличением.
устойчивые и неустойчивые изотопы
Все изотопы подразделяются на устойчивые и неустойчивые. Устойчивые изотопы не подвергаются радиоактивному распаду. Поэтому они сохраняются в природных условиях. Примерами устойчивых изотопов являются кислород-16 и утлерод-12. На Земле существует около 280 естественных устойчивых изотопов. Большинство естественно существующих элементов состоит из одного устойчивого изотопа в смеси с небольшим количеством других устойчивых и неустойчивых изотопов.
Неустойчивые изотопы радиоактивны. Их принято называть радиоактивными изотопами, радиоизотопами или радионуклидами. Радиоизотопы подразделяются на естественные и искусственные (см. ниже). И те и другие распадаются, испуская при этом а- или р-частицы. Распад продолжается до образования устойчивого изотопа.
Урок 2. Изотопы элементов
В уроке 2 «Изотопы элементов» из курса «Химия для чайников» рассмотрим что такое изотопы элементов и как правильно их обозначают; кроме того мы научимся определять массовое число, дефект массы и энергию связи ядра. Данный урок полностью опирается на основы химии, изложенные в первом уроке, в котором мы рассмотрели строение атома и атомного ядра, поэтому настоятельно вам рекомендую его изучить от корки до корки.
Что такое изотоп?
Хотя все атомы одного элемента имеют одинаковое число протонов, эти атомы могут отличаться числом имеющихся у них нейтронов. Такие различные атомы одного и того же элемента называются изотопами. Количество протонов, а также количество электронов у изотопа и исходного элемента совпадает. По этой причине в природе существует гораздо больше химических элементов, чем указано в таблице Менделеева, которая систематизирует элементы по числу протонов (порядковый номер).
Например, все атомы Li имеют 3 протона, но в природе существуют изотопы, содержащие от 3 до 5 нейтронов. Для обозначения изотопа, слева от символа элемента подписывают нижним индексом его порядковый номер, а верхним — массовое число. Массовое число — это суммарное число нуклонов (протонов и нейтронов) в атомном ядре, численно близкое к атомной массе элемента. Нижний индекс, обозначающий порядковый номер элемента, указывать не обязательно, так как все атомы лития имеют в своем ядре по 3 протона. Также, обсуждая эти изотопы, можно пользоваться записью «литий-6» и «литий-8».
Пример 1. Сколько протонов, нейтронов и электронов содержится в атоме урана-238? Запишите символ этого изотопа.
Решение: Порядковый номер урана (см. таблицу Менделеева) равен 92, а массовое число изотопа равно 238 (по условию). Следовательно, он содержит 92 протона, 92 электрона и 238 — 92 = 146 нейтронов. Его символ 238 U.
Дефект массы и энергия связи ядра
Затронув тему изотопов, нельзя пройти мимо феномена дефект массы ядра. Когда из отдельных нуклонов образуется атомное ядро, часть их массы превращается в энергию. Другими словами, вот взяли вы щепотку протонов и нейтронов, хорошенько их смяли вместе, и получили ядро, но его масса будет меньше массы исходных компонентов. Это и есть дефект масс. Формула для расчета дефекта массы ядра:
где Mя – масса ядра, Z – число протонов в ядре, N – число нейтронов в ядре, mp – масса протона, mn – масса нейтрона.
Если к атому подвести энергию (которая эквивалентна дефекту масс), то можно разделить его ядро обратно на нуклоны. Эта энергия носит название энергия связи ядра. Формула для расчета энергии связи ядра:
где с — скорость света, ∆m — дефект массы ядра
Проверьте себя, как вы усвоили понятия дефект массы и энергия связи ядра, самостоятельно решив задачу пользуясь формулами выше.
Пример 2. Если образовать атом углерода-12 из субатомных частиц, какое значение будет иметь дефект масс?
Теперь нам известно, что каждый изотоп элемента характеризуется порядковым номером (суммарным числом протонов), массовым числом (суммарным числом протонов и нейтронов) и атомной массой (массой атома, выраженной в атомных единицах массы). Поскольку дефект массы при образовании атома очень мал, массовое число обычно совпадает с атомной массой изотопа, округленной до ближайшего целого числа. (Например, атомная масса хлора-37 равна 36,966, что после округления дает 37.) Если в природе встречается несколько изотопов одного элемента, то экспериментально наблюдаемая атомная масса (естественная атомная масса) равна средневзвешенному значению атомных масс отдельных изотопов. Это средневзвешенное значение определяется соответственно относительному содержанию изотопов в природе. Хлор существует в природе в виде смеси из 75,53% хлора-35 (атомная масса 34,97 а.е.м.) и 24,47% хлора-37 (36,97 а.е.м.), поэтому средневзвешенное значение масс этих изотопов равно
Атомные массы, указанные в таблице Менделеева представляют собой во всех случаях средневзвешенные значения атомных масс изотопов, встречающихся в природе, и именно этими значениями мы будем пользоваться в дальнейшем, за исключением тех случаев, когда будет обсуждаться какой-нибудь конкретный изотоп. Все изотопы одного элемента в химическом отношении ведут себя практически одинаково. На рисунке ниже изображены состав и свойства некоторые атомов, ионов и изотопов элементов.
Пример 3. Магний (Mg) в основном состоит из трех естественных изотопов: 78,70% всех атомов магния имеют атомную массу 23,985 а.е.м., 10,13% — 24,986 а.е.м. и 11,17% — 25,983 а.е.м. Сколько протонов и нейтронов содержится в каждом из этих трех изотопов? Чему равно средневзвешенное значение их атомных масс?
Решение: Все изотопы магния содержат по 12 протонов. Изотоп с атомной массой 23,985 а.е.м. имеет массовое число 24 (суммарное число протонов и нейтронов), следовательно, он имеет 24 — 12 = 12 нейтронов. Символ этого изотопа 24 Mg. Аналогично находим, что изотоп с атомным весом 24,986 а.е.м. имеет массовое число 25, содержит 13 нейтронов и имеет символ 25 Mg. Третий изотоп (25,983 а.е.м.) имеет массовое число 26, содержит 14 нейтронов и имеет символ 26 Mg. Средняя атомная масса магния находится следующим образом:
Надеюсь урок 2 «Изотопы элементов» помог вам понять что из себя представляют изотопы. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.
Что такое неустойчивые изотопы
Стабильные изотопы — химические изотопы, не являющиеся радиоактивными (они не распадаются, хотя некоторые из них теоретически можно назвать нестабильными с чрезвычайно длительным периодом полураспада). Применяя данную терминологию, можно сказать, что человечеству известно 256 стабильных изотопов восьмидесяти элементов, которые имеют один и более стабильных изотопов. Около двух третей элементов имеют более одного стабильного изотопа. Один из элементов (олово) имеет десять стабильных изотопов.
Различные изотопы одного и того же элемента (стабильные или нестабильные) имеют похожие химические характеристики, и поэтому ведут себя почти одинаково в природе (заметным исключением является изотопы Водорода (см. тяжелая вода)). Разница в массе, связанная с разным количеством числа нейтронов, приводит к частичному разделению легких изотопов от тяжелых изотопов во время химических реакций и во время физических процессов, таких как диффузии и испарение. Этот процесс называется – разделение изотопов.
Например, разница в массе между двумя стабильными изотопами водорода, 1H (1 протон, нет нейтронов, также известный как протий) и 2Н (1 протон, один нейтрон, также известный как дейтерий) равна почти 100%. В силу этого, происходит значительное разделение этих изотопов.
Чаще всего анализируются такие стабильные изотопы как: кислород, углерод, азот, водород и сера. Эти изотопные системы изучаются уже на протяжении многих лет для того, чтобы исследовать изотопное разделение в природных системах, потому что их относительно легко измерить. Последние достижения в области масс-спектрометрии (например, многосоставный коллектор с индуктивно-связанной плазмой) теперь позволяют измерять тяжелые стабильные изотопы, такие как железо, медь, цинк, молибден и т. д.
Стабильные изотопы используются в ботанических и биологических исследованиях на протяжении многих лет. В настоящее время все большее количество стабильных изотопов играют неоценимо важную роль в экологических и биологических разработках (в основном углерод, азот и кислород), Некоторые ученые используют изотопы кислорода для воссоздания исторических атмосферных температур с целью изучения климата.
Большинство естественно-образованных изотопов стабильны, однако, несколько десятков из них радиоактивны с очень долгим периодом полураспада. Если период полураспада нуклида сравним или больше, чем возраст Земли (4.5 млрд. лет), то значительное их количество сохранилось с момента образования Солнечной системы (их называют первоначальными изотопами), и, таким образом, участвуют в формировании естественного состава химического элемента. Период полураспада легко обнаруживаемых существующих радиоизотопов, сохранившихся с момента формирования Солнечной системы, равен 700 млн. лет (например, U-235). Период полураспада трудно обнаруживаемых первоначальных изотопов — 80 млн. лет (например, Pu-244).
Многие радиоактивные изотопы известные в природе, имеют еще более короткие периоды полураспада, но они были образованы недавно в ходе процессов распада или текущих энергетических реакций, таких как, бомбардировка Земли космическими лучами.
Многие изотопы, которые предположительно являются стабильными (то есть их радиоактивность не наблюдалась), могут быть радиоактивными с чрезвычайно длительным периодом полураспада (иногда дольше, чем 1018 лет и более). Если предполагаемый период полураспада попадает в экспериментально доступный диапазон, то такие изотопы могут перейти из списка стабильных нуклидов в список радиоактивных, как только их радиоактивность будет обнаружена. Хорошими примерами являются Висмут-209 и Вольфрам-180, которые ранее были классифицированы как стабильные, но недавно (2003) была зафиксирована их альфа-активность.
Большинство стабильных изотопов на Земле, как полагают, были сформированы в процессах нуклеосинтеза, либо в период «Большого взрыва», или при формировании звезд, которые предшествовали образованию Солнечной системы. Тем не менее, количество некоторых стабильных изотопов на Земле варьируется в результате распада долгоживущих радиоактивных нуклидов. Эти продукты распада называются радиогенными изотопами, и имеют отличия от гораздо большей группы «не радиогенных» изотопов. Они играют важную роль при радиометрических измерениях и в изотопной геохимии.
CMR может предоставлять различные газовые смеси по запросу клиентов, такие как Ne-20, O-18 и любые другие. Мы поставляем изотопные газы и газовые смеси в цилиндрах, разработанных специально для высокочистых изотопных материалов. Цилиндры выпускаются различной емкости: 0,5 л, 1,0 л, 2,0 л или более, в зависимости от предпочтений клиента. Наши цилиндры могут быть оснащены клапанами высокого давления любого типа, которые подходят для использования потребителем: ¼ NPT, DIN-477, G ¾, G 5/8, CGA-580 и другие.
Разница между стабильными и нестабильными изотопами
Содержание:
Ключевые области покрыты
1. Что такое стабильные изотопы
— определение, свойства, применение
2. Что такое нестабильные изотопы
— определение, свойства, применение
3. В чем разница между стабильными и нестабильными изотопами
— Сравнение основных различий
Ключевые слова: альфа-распад, пояс стабильности, электроны, гелий, изотопы, магические числа, нейтроны, протоны, радиоактивность, уран
Что такое стабильные изотопы
Феномен «Магические числа»- это концепция в химии, которая описывает атомные числа наиболее стабильных изотопов. Магическое число может быть числом протонов или нейтронов. Если конкретный элемент имеет магическое число протонов или нейтронов, они являются стабильными изотопами.
Магические числа: 2, 8, 20, 28, 50, 82
Нейтроны: 126, 184 магические числа.
Рисунок 1: График количества нейтронов в зависимости от количества протонов. Цветная область называется поясом стабильности.
Хотя стабильные изотопы не являются радиоактивными, они имеют много применений. Например, водородный элемент имеет три основных изотопа. Это протий, дейтерий и тритий. Протий является наиболее стабильным и наиболее распространенным изотопом среди них. Тритий является наиболее нестабильным изотопом. Дейтерий также стабилен, но в природе его не так много. Тем не менее, Protium является изотопом, встречающимся почти везде. Дейтерий можно использовать в виде тяжелой воды для лабораторных применений.
Некоторые элементы имеют только один стабильный изотоп. Эти элементы называются моноизотопный, Существует 26 известных моноизотопных элементов. Другие элементы имеют более одного стабильного изотопа. Например, Tin (Sn) имеет 10 стабильных изотопов.
Что такое нестабильные изотопы
Нестабильный элемент может быть нестабильным по нескольким причинам. Наличие большого количества нейтронов по сравнению с числом протонов является одной из таких причин. В этом типе изотопов радиоактивный распад происходит, чтобы получить устойчивое состояние. Здесь нейтроны превращаются в протоны и электроны. Это может быть дано как ниже.
Некоторые изотопы нестабильны из-за присутствия большого количества протонов. Здесь протон может быть преобразован в нейтрон и позитрон. Позитрон похож на электрон, но электрический заряд равен +1.
Вот 0 1е указывает на позитрон.
Иногда может быть слишком много протонов и слишком много электронов. Это указывает на то, что атомная масса очень высока. Затем два протона и два нейтрона испускаются в виде атома гелия. Это называется альфа-распадом.
Рисунок 2: Альфа-распад радия-226
Радиоактивные элементы имеют много применений в исследовательской работе. Например, их можно использовать для определения возраста окаменелостей, анализа ДНК или в медицинских целях и т. Д.
В нестабильных изотопах радиоактивный распад может быть измерен по их периоду полураспада. Период полураспада вещества определяется как время, которое требуется этому веществу, чтобы стать половиной его первоначальной массы из-за распада.
Разница между стабильными и нестабильными изотопами
Определение
радиоактивность
Стабильные изотопы: Стабильные изотопы не показывают радиоактивность.
Нестабильные изотопы: Нестабильные изотопы показывают радиоактивность.
Волшебные числа
Стабильные изотопы: Магические числа показывают количество протонов или количество нейтронов, присутствующих в наиболее стабильных изотопах.
Нестабильные изотопы: Магические числа не указывают числа протонов или электронов в нестабильных изотопах.
Приложения
Стабильные изотопы: Стабильные изотопы используются для применений, где радиоактивность не должна присутствовать.
Нестабильные изотопы: Нестабильные изотопы используются в приложениях, где радиоактивность важна, таких как анализ ДНК.
Период полураспада
Стабильные изотопы: Период полураспада стабильного изотопа очень длинный или вообще не имеет периода полураспада.
Нестабильные изотопы: Период полураспада нестабильного изотопа короткий и может быть легко вычислен.
Заключение
Рекомендации:
Радиоактивные изотопы
Радиоакти́вные изото́пы — изотопы, ядра которых нестабильны и испытывают радиоактивный распад. Большинство известных изотопов радиоактивны (стабильными являются лишь около 300 из более чем 3000 нуклидов, известных науке). У любого химического элемента есть хотя бы несколько радиоактивных изотопов, в то же время далеко не у всех элементов есть хотя бы один стабильный изотоп; так, все известные изотопы всех элементов, которые в таблице Менделеева идут после свинца, радиоактивны.
Поскольку бета-распад любого типа не изменяет массовое число A изотопа, среди изотопов с одинаковым значением массового числа (изобаров) существует как минимум один бета-стабильный изотоп, отвечающий минимуму на зависимости избытка массы атома от заряда ядра Z при данном A (изобарической цепочке); бета-распады происходят по направлению к этому минимуму. Обычно для изотопов с нечётным A такой минимум один, тогда как для чётных значений A бета-стабильных изотопов может быть 2 и даже 3. Лёгкие бета-стабильные изотопы стабильны также и по отношению к другим видам радиоактивного распада и, таким образом, являются абсолютно стабильными (если не принимать во внимание до сих пор никем не обнаруженный распад протона, предсказываемый многими современными теориями-расширениями Стандартной Модели). Начиная с А=36 на чётных изобарических цепочках появляется второй минимум. Бета-стабильные ядра в локальных минимумах изобарических цепочек способны испытывать двойной бета-распад в глобальный минимум цепочки, хотя периоды полураспада по этому каналу очень велики (10 19 лет и более). Тяжёлые бета-стабильные ядра могут испытывать альфа-распад (начиная с A≈140), кластерный распад и спонтанное деление.
Полезное
Смотреть что такое «Радиоактивные изотопы» в других словарях:
Радиоактивные изотопы — см. Изотопы радиоактивные EdwART. Словарь терминов МЧС, 2010 … Словарь черезвычайных ситуаций
РАДИОАКТИВНЫЕ ИЗОТОПЫ — нестабильные (см.) хим. элементов, обладающие различными видами радиоактивности. Широко используются в научных исследованиях, в промышленности, измерительных и контрольных приборах, индикаторах, сельском хозяйстве, медицине и т. д … Большая политехническая энциклопедия
радиоактивные изотопы — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN radioactive species … Справочник технического переводчика
Радиоактивные изотопы — неустойчивые изотопы химических элементов, которые в процессе радиоактивного распада, сопровождающегося ионизирующим излучением, самопроизвольно превращаются в другие изотопы (обычно другого элемента). Различают Р. и. природные и искусственные,… … Словарь военных терминов
РАДИОАКТИВНЫЕ ИЗОТОПЫ — неустойчивые изотопы хим. элементов, к рые самопроизвольно превращаются в другие нуклиды. Различают Р. и. природные (ок. 300) и искусственные (св. 1500), получаемые в лабораторных условиях в результате разл. ядерных реакций. Р. и. используются в… … Большой энциклопедический политехнический словарь
ИЗОТОПЫ — (от изо. и греческого topos место), разновидности химических элементов, у которых ядра атомов (нуклидов) отличаются числом нейтронов, но содержат одинаковое число протонов и поэтому занимают одно и то же место в периодической системе химических … Современная энциклопедия
Изотопы — (от изо. и греческого topos место), разновидности химических элементов, у которых ядра атомов (нуклидов) отличаются числом нейтронов, но содержат одинаковое число протонов и поэтому занимают одно и то же место в периодической системе химических … Иллюстрированный энциклопедический словарь
ИЗОТОПЫ — (от изо. и греч. topos место) разновидности химических элементов, у которых ядра атомов отличаются числом нейтронов, но содержат одинаковое число протонов и поэтому занимают одно и то же место в периодической системе элементов. Различают… … Большой Энциклопедический словарь
ИЗОТОПЫ КОС МОГЕНН ЫЕ — стабильные и радиоактивные изотопы, образующиеся в природных объектах под действием космического излучения, напр., по схеме: XАz + Р → YAZ + an + bр, в которой А = A1+ an + (b 1)р; Z = Z1.+ (b 1)p, где ХAz исходное ядро, Р быстрый… … Геологическая энциклопедия
изотопы — ов; мн. (ед. изотоп, а; м.). [от греч. isos равный и topos место] Спец. Разновидности одного и того же химического элемента, различающиеся массой атомов. Радиоактивные изотопы. Изотопы урана. ◁ Изотопный, ая, ое. И. индикатор. * * * изотопы (от… … Энциклопедический словарь