Izobary

Izobary (jednotné izobary ; jiné řecké ἴσος [isos] „stejný“ + βάρος [baros] „váha“) jsou nuklidy různých prvků, které mají stejné hmotnostní číslo ; například izobary jsou 40Ar , 40K , 40Ca . _ Termín navrhl v roce 1918 britský chemik Alfred Walter Stewart [1] .

V jaderné fyzice

Popis

I když je hmotnostní číslo (tedy počet nukleonů ) A = N + Z v jádrech izobar stejné, počty protonů Z a neutronů N se liší: , . Soubor nuklidů se stejným A , ale rozdílným Z se nazývá izobarický řetězec. Zatímco hmotnostní počet izobar je stejný, jejich atomové hmotnosti jsou pouze přibližně stejné. Závislost atomové hmotnosti (nebo přebytečné hmotnosti ) na Z v izobarickém řetězci ukazuje směr možných rozpadů beta . Tato závislost v první aproximaci je parabola (viz Weizsackerův vzorec ) - úsek údolí stability rovinou A \ u003d konst . $Z_{1}\neq Z_{2}$ $N_{1}\neq N_{2}$

Ty typy radioaktivního rozpadu , které nemění hmotnostní číslo ( beta rozpad , dvojitý beta rozpad , izomerní přechod ), přenášejí jedno izobarové jádro na druhé. Protože k rozpadům tohoto druhu dochází ve směru úbytku přebytečné hmoty , končí sled těchto rozpadů v jádře představujícím energetické minimum v daném izobarickém řetězci (beta-stabilní jádro). Pro jádra se sudým hmotnostním číslem mohou existovat 1 až 3 taková lokální minima na izobarickém řetězci, protože sudá-sudá jádra ( Z a N jsou sudá) mají díky energii párování vyšší vazebnou energii než jádra lichá-lichá. se stejným hmotnostním číslem. Lokální minima se liší v jaderném náboji o 2 jednotky ( ), takže přímé beta přechody mezi základními stavy takových jader jsou nemožné (beta rozpad mění jaderný náboj o jednu). Přechody z lokálních minim řetězce do globálního jsou možné pouze díky dvojitým beta procesům , což jsou procesy druhého řádu z hlediska slabé interakční vazebné konstanty a jsou tedy silně potlačeny: poločasy překračují 10 19 let. Pro liché A je tedy jedna beta-stabilní izobara, pro sudé A - od jedné do tří. Pokud je alfa rozpad (a další rozpady, které mění hmotnostní číslo) pro beta-stabilní izotop zakázán nebo silně potlačen, pak je tento izotop přítomen v přirozené směsi izotopů. $\Delta Z=\pm 2$

Pro izobary platí Shchukarev-Mattauchovo pravidlo , které vysvětluje zejména absenci stabilních izotopů v techneciu [2] .

Prvotní izobarové páry a triády

Existuje 58 primordiálních izobarových párů a 9 primordiálních izobarových triád, které zahrnují především stabilní izotopy prvků se sudým Z lišícím se o 2 jednotky. Pokud se berou v úvahu pouze stabilní nuklidy, pak existuje 48 izobarických párů:

Primordiální izobarové páry

Ne.	Hmotnostní číslo	izobarický pár	Ne.	Hmotnostní číslo	izobarický pár	Ne.	Hmotnostní číslo	izobarický pár
jeden	36	${\mathsf {_{{16}}S\ \ _{{18}}Ar}}$	21	104	${\mathsf {_{{44}}Ru\ \ _{{46}}Pd}}$	41	152	${\mathsf {_{{62}}Sm\ \ _{{64}}Gd}}$ (α)
2	46	${\mathsf {_{{20}}Ca\ \ _{{22}}Ti}}$	22	106	${\mathsf {_{{46}}Pd\ \ _{{48}}Cd}}$	42	154	${\mathsf {_{{62}}Sm\ \ _{{64}}Gd}}$
3	48	${\mathsf {_{20}Ca))$ (2β − ) ${\mathsf {_{22}Ti))$	23	108	${\mathsf {_{{46}}Pd\ \ _{{48}}Cd}}$	43	156	${\mathsf {_{{64}}Gd\ \ _{{66}}Dy}}$
čtyři	54	${\mathsf {_{{24}}Cr\ \ _{{26}}Fe}}$	24	110	${\mathsf {_{{46}}Pd\ \ _{{48}}Cd}}$	44	158	${\mathsf {_{{64}}Gd\ \ _{{66}}Dy}}$
5	58	${\mathsf {_{{26}}Fe\ \ _{{28}}Ni}}$	25	112	${\mathsf {_{{48}}Cd\ \ _{{50}}Sn}}$	45	160	${\mathsf {_{{64}}Gd\ \ _{{66}}Dy}}$
6	64	${\mathsf {_{{28}}Ni\ \ _{{30}}Zn}}$	26	113	${\mathsf {_{48}Cd))$ (β − ) ${\mathsf {_{49}In))$	46	162	${\mathsf {_{{66}}Dy\ \ _{{68}}Er}}$
7	70	${\mathsf {_{{30}}Zn\ \ _{{32}}Ge}}$	27	114	${\mathsf {_{{48}}Cd\ \ _{{50}}Sn}}$	47	164	${\mathsf {_{{66}}Dy\ \ _{{68}}Er}}$
osm	74	${\mathsf {_{{32}}Ge\ \ _{{34}}Se}}$	28	115	${\mathsf {_{49}In))$ (β − ) ${\mathsf {_{50}Sn))$	48	168	${\mathsf {_{{68}}Er\ \ _{{70}}Yb}}$
9	76	${\mathsf {_{32}Ge))$ (2β − ) ${\mathsf {_{34}Se))$	29	116	${\mathsf {_{48}Cd))$ (2β − ) ${\mathsf {_{50}Sn))$	49	170	${\mathsf {_{{68}}Er\ \ _{{70}}Yb}}$
deset	78	${\mathsf {_{{34}}Se\ \ _{{36}}Kr}}$ (2ε)	třicet	120	${\mathsf {_{{50}}Sn\ \ _{{52}}Te}}$	padesáti	174	${\mathsf {_{{70}}Yb\ \ _{{72}}Hf}}$ (α)
jedenáct	80	${\mathsf {_{{34}}Se\ \ _{{36}}Kr}}$	31	122	${\mathsf {_{{50}}Sn\ \ _{{52}}Te}}$	51	184	${\mathsf {_{{74}}W\ \ _{{76}}Os}}$
12	82	${\mathsf {_{34}Se))$ (2β − ) ${\mathsf {_{36}Kr))$	32	123	${\mathsf {_{{51}}Sb\ \ _{{52}}Te}}$	52	186	${\mathsf {_{{74}}W\ \ _{{76}}Os}}$ (α)
13	84	${\mathsf {_{{36}}Kr\ \ _{{36}}Sr}}$	33	126	${\mathsf {_{{52}}Te\ \ _{{54}}Xe}}$	53	187	${\mathsf {_{75}Re))$ (β − ) ${\mathsf {_{76}Os))$
čtrnáct	86	${\mathsf {_{{36}}Kr\ \ _{{38}}Sr}}$	34	128	${\mathsf {_{52}Te))$ (2β − ) ${\mathsf {_{54}Xe))$	54	190	${\mathsf {_{{76}}Os\ \ _{{78}}Pt}}$ (α)
patnáct	87	${\mathsf {_{37}Rb))$ (β − ) ${\mathsf {_{38}Sr))$	35	132	${\mathsf {_{{54}}Xe\ \ _{{56}}Ba}}$	55	192	${\mathsf {_{{76}}Os\ \ _{{78}}Pt}}$
16	92	${\mathsf {_{{40}}Zr\ \ _{{42}}Mo}}$	36	134	${\mathsf {_{{54}}Xe\ \ _{{56}}Ba}}$	56	196	${\mathsf {_{{78}}Pt\ \ _{{80}}Hg}}$
17	94	${\mathsf {_{{40}}Zr\ \ _{{42}}Mo}}$	37	142	${\mathsf {_{{58}}Ce\ \ _{{60}}Nd}}$	57	198	${\mathsf {_{{78}}Pt\ \ _{{80}}Hg}}$
osmnáct	98	${\mathsf {_{{42}}Mo\ \ _{{44}}Ru}}$	38	144	${\mathsf {_{60}Nd))$ (α) ${\mathsf {_{62}Sm))$	58	204	${\mathsf {_{{80}}Hg\ \ _{{82}}Pb}}$
19	100	${\mathsf {_{42}Po))$ (2β − ) ${\mathsf {_{44}Ru))$	39	148	${\mathsf {_{{60}}Nd\ \ _{{62}}Sm}}$ (α)
dvacet	102	${\mathsf {_{{44}}Ru\ \ _{{46}}Pd}}$	40	150	${\mathsf {_{60}Nd))$ (2β − ) ${\mathsf {_{62}Sm))$

Prvotní izobarické triády

Ne.	Hmotnostní číslo	Izobarická triáda
jeden	40	${\mathsf {_{18}Ar\ \ _{19}K))$ (β + , β − , ε) ${\mathsf {_{20}Ca))$
2	padesáti	${\mathsf {_{22}Ti\ \ _{23}V))$ (β + , β − ) ${\mathsf {_{24}Cr))$
3	96	${\mathsf {_{40}Zr))$ (2β − ) ${\mathsf {_{42}Mo\ \ _{44}Ru))$
čtyři	124	${\mathsf {_{{50}}Sn\ \ _{{52}}Te\ \ _{{54}}Xe}}$ (2ε)
5	130	${\mathsf {_{52}Te))$ (2β − ) (2ε) ${\mathsf {_{54}Xe\ \ _{56}Ba))$
6	136	${\mathsf {_{54}Xe))$ (2β − ) ${\mathsf {_{56}Ba\ \ _{58}Ce))$
7	138	${\mathsf {_{56}Ba\ \ _{57}La))$ (ε, β − ) ${\mathsf {_{58}Ce))$
osm	176	${\mathsf {_{70}Yb\ \ _{71}Lu))$ (β − ) ${\mathsf {_{72}Hf))$
9	180	${\mathsf {_{72}Hf\ \ _{73}Ta))$ (izomer) (α) ${\mathsf {_{74}W))$

V hmotnostní spektrometrii

V hmotnostní spektrometrii se izobary týkají jak jader se stejným hmotnostním číslem, tak molekul s (přibližně) stejnou molekulovou hmotností. Molekuly 1601H2H ( polotěžká voda ) jsou tedy molekulární izobary k atomu 19F . Ionty takových molekul a atomů mají téměř stejný poměr hmotnost/náboj (se stejným nábojem), a proto se pohybují v elektromagnetických polích hmotnostního spektrometru po téměř stejné trajektorii a jsou zdrojem pozadí pro jejich izobary.

Viz také

Poznámky

↑ Brucer M. Nuclear Medicine Begins with a Boa Constrictor // Journal of Nuclear Medicine. - 1978. - Sv. 19 . - str. 581-598 . [ ]
↑ Izotopy // Encyklopedický slovník mladého chemika. 2. vyd. / Comp. V. A. Kritsman, V. V. Stanzo. - M .: Pedagogika , 1990. -S. 89-91 . — ISBN 5-7155-0292-6 .

Literatura

B. M. Javorskij, A. A. Detlaf, A. K. Lebeděv. Příručka fyziky. - M . : "ONIKS", "Svět a vzdělávání", 2006. - 1056 s. - 7000 výtisků. — ISBN 5-488-00330-4 .