Izotopy

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 17. července 2022; kontroly vyžadují 3 úpravy .

Izotopy (z jiného řeckého ἴσος  „rovný; identický“ + τόπος  „místo“) jsou odrůdy atomů (a jader ) chemického prvku , které mají stejné atomové číslo, ale různá hmotnostní čísla [1] . Název je dán tím, že všechny izotopy jednoho atomu jsou umístěny na stejném místě (v jedné buňce) periodické tabulky [2] . Chemické vlastnosti atomu závisí na struktuře elektronového obalu, která je zase určena hlavně nábojem jádra Z (tedy počtem protonů v něm), a téměř nezávisí na jeho hmotnosti . číslo A (tedy celkový počet protonů Z a neutronů N ) .

Všechny izotopy stejného prvku mají stejný jaderný náboj, liší se pouze počtem neutronů. Obvykle je izotop označen symbolem chemického prvku, ke kterému se vztahuje, s přidáním levého horního indexu udávajícího hmotnostní číslo ( například 12C , 222Rn ) . Můžete také napsat název prvku s přidáním čísla hmotnosti s pomlčkou (například uhlík-12, radon-222) [3] . Některé izotopy mají vlastní tradiční názvy (např. deuterium , aktinon ).

Existují stabilní (stabilní) a radioaktivní izotopy [4] . V roce 2017 bylo známo 3437 izotopů všech prvků, z nichž 252 izotopů je stabilních [5] .

Příklad izotopu:16
8Ó17
8Ó18
8O jsou tři stabilní izotopy kyslíku.

Terminologie

Zpočátku se izotopy také nazývaly izotopové prvky [6] a nyní se někdy nazývají izotopové nuklidy [7] .

Hlavní pozice IUPAC je, že správný výraz v jednotném čísle pro označení atomů jednoho chemického prvku se stejnou atomovou hmotností je nuklid a výraz izotopy lze použít k označení souboru nuklidů jednoho prvku. Termín izotopy byl původně navržen a používán v množném čísle, protože pro srovnání jsou zapotřebí alespoň dva typy atomů. Později vstoupilo do praxe také používání termínu v jednotném čísle - izotop . Kromě toho se termín v množném čísle často používá k označení jakéhokoli souboru nuklidů, a nikoli pouze jednoho prvku, což je také nesprávné. V současné době nejsou pozice mezinárodních vědeckých organizací sjednoceny a termín izotop je nadále široce používán, a to i v oficiálních materiálech různých divizí IUPAC a IUPAP . Toto je jeden z příkladů, jak význam termínu, který je v něm původně zakotven, přestává odpovídat pojmu, pro který se tento termín používá (dalším učebnicovým příkladem je atom , který na rozdíl od názvu není nedělitelný) .

Historie objevu izotopů

První důkaz, že látky se stejným chemickým chováním mohou mít různé fyzikální vlastnosti, pocházejí ze studia radioaktivních přeměn atomů těžkých prvků. V letech 1906-1907 se ukázalo, že produkt radioaktivního rozpadu uranu  - ionium a produkt radioaktivního rozpadu thoria  - radiothorium mají stejné chemické vlastnosti jako thorium, ale liší se od něj atomovou hmotností a charakteristikami radioaktivního rozpadu. . Později bylo zjištěno, že všechny tři produkty mají stejná optická a rentgenová spektra. Takové látky, shodné chemickými vlastnostmi, ale rozdílné hmotností atomů a některými fyzikálními vlastnostmi, se na návrh anglického vědce Soddyho z roku 1910 začaly nazývat izotopy .

K březnu 2017 je známo 3437 izotopů všech prvků [5] , z toho 254 stabilních, 29 podmíněně stabilních (s poločasem rozpadu více než 10 miliard let), 294 (9 %) izotopů transuraniových prvků, 1209 (38 %) je bohatých na neutrony a 1277 (40 %) je nadměrných protonů (to znamená, že se odchylují od linie beta-stability směrem k přebytku neutronů nebo protonů). Z hlediska počtu objevených izotopů jsou na prvním místě Spojené státy americké (1237), následují Německo (558), Velká Británie (299), SSSR/Rusko (247) a Francie (217). Mezi laboratořemi světa je na prvních pěti místech z hlediska počtu objevených izotopů Národní laboratoř. Lawrence v Berkeley (638), Institute for Heavy Ions v Darmstadtu (438), Joint Institute for Nuclear Research in Dubna (221), Cavendish Laboratory v Cambridge (218) a CERN (115). Po dobu 10 let (2006–2015 včetně) objevili fyzici v průměru 23 izotopů bohatých na neutrony a 3 izotopy bohaté na protony ročně a také 4 izotopy prvků transuranu. Celkový počet vědců, kteří byli autory či spoluautory objevu jakéhokoli izotopu, je 3598 osob [8] [9] .

Izotopy v přírodě

Je známo, že izotopové složení většiny prvků na Zemi je ve všech materiálech stejné. Některé fyzikální procesy v přírodě vedou k porušení izotopového složení prvků (přirozená izotopová frakcionace , charakteristická pro lehké prvky, stejně jako izotopové posuny během rozpadu přirozených izotopů s dlouhou životností). V jaderné geochronologii se využívá postupné hromadění jader v minerálech, produkty rozpadu některých nuklidů s dlouhou životností .

Zvláštní význam mají procesy tvorby izotopů uhlíku v horních vrstvách atmosféry pod vlivem kosmického záření . Tyto izotopy jsou distribuovány v atmosféře a hydrosféře planety a podílejí se na přeměně uhlíku živými bytostmi (zvířaty a rostlinami). Studium distribuce izotopů uhlíku je jádrem radiokarbonového datování .

Využití izotopů lidmi

V technologických činnostech se lidé naučili měnit izotopové složení prvků, aby získali jakékoli specifické vlastnosti materiálů. Například 235 U je schopen řetězové reakce tepelného štěpení neutronů a může být použit jako palivo pro jaderné reaktory nebo jaderné zbraně . Přírodní uran však obsahuje pouze 0,72 % tohoto nuklidu, zatímco řetězová reakce je prakticky proveditelná pouze tehdy, je-li obsah 235 U alespoň 3 %. Vzhledem k blízkosti fyzikálně-chemických vlastností izotopů těžkých prvků je postup izotopového obohacování uranu mimořádně složitým technologickým úkolem, který je přístupný pouze desítce států světa. Mnoho odvětví vědy a technologie (takový jako radioimmunoassay ) používá izotopové značky .

Nuklidy 60 Co a 137 Cs se používají při sterilizaci zářením γ (paprsková sterilizace ) jako jedna z metod fyzikální sterilizace nástrojů, obvazů a dalších věcí. Dávka pronikajícího záření by měla být velmi významná - až 20-25 kGy , což vyžaduje speciální bezpečnostní opatření. Radiační sterilizace se v tomto ohledu provádí ve speciálních místnostech a jde o tovární způsob sterilizace (neprovádí se přímo v nemocnicích). [deset]

Tabulka stabilních izotopů
Počet energetických
hladin elektronového obalu		 Počet
protonů (elektronů)		 Symbol Živel Počet
protonů a neutronů		 Hojnost izotopů
na Zemi , %
jeden jeden H Vodík 1
2		 99,98
0,02
jeden 2 On Hélium 3
4		 0,00001
99,99999
2 3 Li Lithium 6
7		 7,9
92,1
2 čtyři Být Beryllium 9 100
2 5 B Bor 10
11		 18,8
81,2
2 6 C Uhlík 12
13		 98,9
1,1
2 7 N Dusík 14
15		 99,62
0,38
2 osm Ó Kyslík 16
17
18		 99,76
0,04
0,20
2 9 F Fluor 19 100
2 deset Ne Neon 20
21
22		 90,48
0,27
9,25
3 jedenáct Na Sodík 23 100
3 12 mg Hořčík 24
25
26		 78,6
10,1
11,3
3 13 Al Hliník 27 100
3 čtrnáct Si Křemík 28
29
30		 92,23
4,67
3,10
3 patnáct P Fosfor 31 100
3 16 S Síra 32
33
34
36		 95,02
0,75
4,21
0,02
3 17 Cl Chlór 35
37		 75,78
24,22
3 osmnáct Ar Argon 36
38
40		 0,337
0,063
99,600
čtyři 19 K Draslík 39
41		 93,258
6,730
čtyři dvacet Ca Vápník 40
42
43
44
46		 96,941
0,647
0,135
2,086
0,004
čtyři 21 sc Scandium 45 100
čtyři 22 Ti Titan 46
47
48
49
50		 7,95
7,75
73,45
5,51
5,34
čtyři 23 PROTI Vanadium 51 99,750
čtyři 24 Cr Chrom 50
52
53
54		 4,345
83,789
9,501
2,365
čtyři 25 Mn Mangan 55 100
čtyři 26 Fe Žehlička 54
56
57
58		 5,845
91,754 2,119
0,282
čtyři 27 co Kobalt 59 100
čtyři 28 Ni Nikl 58
60
61
62
64		 68,27
26,10
1,13
3,59
0,91
čtyři 29 Cu Měď 63
65		 69,1
30,9
čtyři třicet Zn Zinek 64
66
67
68
70		 49,2
27,7
4,0
18,5
0,6
čtyři 31 Ga Gallium 69
71		 60,11
39,89
čtyři 32 Ge Germanium 70
72
73
74		 20,55
27,37
7,67
36,74
čtyři 33 Tak jako Arsen 75 100
čtyři 34 Se Selen 74
76
77
78
80		 0,87
9,02
7,58
23,52
49,82
čtyři 35 Br Bróm 79
81		 50,56
49,44
čtyři 36 kr Krypton 80
82
83
84
86		 2,28
11,58
11,49
57,00
17,30
5 37 Rb Rubidium 85 72,2
5 38 Sr Stroncium 84
86
87
88		 0,56
9,86
7,00
82,58
5 39 Y Yttrium 89 100
5 40 Zr Zirkonium 90
91
92
94		 51,46
11,23
17,11
17,4
5 41 Nb niob 93 100
5 42 Mo Molybden 92
94
95
96
97
98		 15,86
9,12
15,70
16,50
9,45
23,75
5 44 Ru Ruthenium 96
98
99
100
101
102
104		 5,7
2,2
12,8
12,7
13
31,3
18,3
5 45 Rh Rhodium 103 100
5 46 Pd palladium 102
104
105
106
108
110		 1,00
11,14
22,33
27,33
26,46
11,72
5 47 Ag stříbrný 107
109		 51,839
48,161
5 48 CD Kadmium 106
108
110
111
112
114		 1,25
0,89
12,47
12,80
24,11
28,75
5 49 v Indium 113 4.29
5 padesáti sn Cín 112
114
115
116
117
118
119
120
122
124		 0,96
0,66
0,35
14,30
7,61
24,03
8,58
32,85
4,72
5,94
5 51 Sb Antimon 121
123		 57,36
42,64
5 52 Te Tellur 120
122
123
124
125
126		 0,09
2,55
0,89
4,74
7,07
18,84
5 53 já jód 127 100
5 54 Xe Xenon 126
128
129
130
131
132
134		 0,089
1,910
26,401
4,071
21,232
26,909
10,436
6 55 Čs Cesium 133 100
6 56 Ba Baryum 132
134
135
136
137
138		 0,10
2,42
6,59
7,85
11,23
71,70
6 57 Los Angeles Lanthanum 139 99,911
6 58 Ce Cerium 136
138
140
142		 0,185
0,251
88,450
11,114
6 59 Pr Praseodym 141 100
6 60 Nd neodym 142
143
145
146
148		 27,2
12,2
8,3
17,2
5,7
6 62 sm Samarium 144
150
152
154		 3,07
7,38
26,75
22,75
6 63 Eu europium 151
153		 52,2
47,8
6 64 Gd Gadolinium 154
155
156
157
158
160		 2,18
14,80
20,47
15,65
24,84
21,86
6 65 Tb Terbium 159 100
6 66 Dy Dysprosium 156
158
160
161
162
163
164		 0,056
0,095 2,329
18,889 25,475 24,896 28,260



6 67 Ho Holmium 165 100
6 68 Er Erbium 162
164
166
167
168
170		 0,139
1,601
33,503
22,869
26,978
14,910
6 69 Tm Thulium 169 100
6 70 Yb Ytterbium 168
170
171
172
173
174
176		 0,126
3,023
14,216
21,754
16,098
31,896
12,887
6 71 Lu lutecium 175 97,41
6 72 hf Hafnium 176
177
178
179
180		 5,26
18,60
27,28
13,62
35,08
6 73 Ta Tantal 181 99,9877
6 74 W Wolfram 182
184
186		 26,50
30,64
28,43
6 75 Re Rhenium 185 37.07
6 76 Os Osmium 184
187
188
189
190
192		 0,02
1,96
13,24
16,15
26,26
40,78
6 77 Ir Iridium 191
193		 37,3
62,7
6 78 Pt Platina 192
194
195
196
198		 0,782
32,967
33,832
25,242
7,163
6 79 Au Zlato 197 100
6 80 hg Rtuť 196
198
199
200
201
202
204		 0,155
10,04
16,94
23,14
13,17
29,74
6,82
6 81 Tl Thallium 203
205		 29,52
70,48
6 82 Pb Vést 204
206
207
208		 1,4
24,1
22,1
52,4
6 83 Bi Vizmut 209 [11] 100

Tantal má také stabilní izomer (energeticky excitovaný stav): 180 m Ta (zastoupení izotopu 0,0123 %).

Přírodní směsi izotopů obsahují kromě stabilních nuklidů také primordiální radionuklidy (tedy nuklidy s velmi dlouhým poločasem rozpadu, které se zachovaly od vzniku Země).

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Izotop . Encyklopedie Britannica.
  2. ↑ Soddy, Frederick Původ koncepcí izotopů . Nobelprize.org 393 (12. prosince 1922). - "Takže chemicky identické prvky - nebo izotopy, jak jsem je poprvé nazval v tomto dopise přírodě, protože zaujímají stejné místo v periodické tabulce ...". Staženo: 9. ledna 2019.
  3. ↑ IUPAC (Connelly, NG; Damhus, T.; Hartshorn, RM; a Hutton, AT), Nomenklatura anorganické chemie - doporučení IUPAC 2005 , The Royal Society of Chemistry, 2005; IUPAC (McCleverty, JA; a Connelly, NG), Nomenklatura anorganické chemie II. Doporučení 2000 , The Royal Society of Chemistry, 2001; IUPAC (Leigh, GJ), Nomenclature of Anorganic Chemistry (doporučení 1990) , Blackwell Science, 1990; IUPAC, Nomenclature of Anorganic Chemistry, druhé vydání , 1970; pravděpodobně i v prvním vydání z roku 1958
  4. ↑ Izotopy // Kazachstán. Národní encyklopedie . - Almaty: Kazašské encyklopedie , 2005. - T. II. — ISBN 9965-9746-3-2 .  (CC BY SA 3.0)
  5. ↑ 1 2 Audi G. , Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. Hodnocení jaderných vlastností Nubase2016  // Chinese Physics  C. - 2017. - Sv. 41 , iss. 3 . - S. 030001-1-030001-138 . - doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030001 . - .Otevřený přístup
  6. ↑ Soddy, Frederick. Vnitroatomový náboj  (anglicky)  // Nature. - 1913. - Sv. 92 , č. 2301 . - S. 399-400 . - doi : 10.1038/092399c0 . — .
  7. ↑ Červená kniha IUPAP // iupap.org.
  8. ↑ Thoennessen M. (2016), 2015 Update of the Discoveries of Isotopes, arΧiv : 1606.00456 [nucl-ex]. 
  9. ↑ Michael Thoennessen. Projekt Objev nuklidů . Datum přístupu: 6. června 2016. Archivováno z originálu 4. března 2016.
  10. ↑ Petrov S. V. Kapitola 2. Asepse a antisepse // Obecná chirurgie. - Petrohrad. : Lan, 1999. - S. 672.
  11. ↑ Prakticky stabilní, poločas 2,01 10 19 let.

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
 izotopy
  jeden 2                             3 čtyři 5 6 7 osm 9 deset jedenáct 12 13 čtrnáct patnáct 16 17 osmnáct
jeden x H   x On
2 x Li x Buďte   x B x C x N x O x F x Ne
3 x Na xMg _   x Al x Si x P x S xCl _ xAr _
čtyři x K x Ca   x Sc x Ti x V xCr _ xMn _ x Fe x Co x Ni x Cu xZn _ x Ga x Ge xJako _ x Se xBr _ xKr _
5 xRb _ xSr _   x Y xZr _ xNb _ x Po x Tc x Ru x Rh x Pd xAg _ x CD x In x Sn x Sb x Te x I x Xe
6 x Čs x Ba x La x Ce x Pr xNd _ x Pm xSm _ xEu _ x Gd xTb _ xDy _ x Ho x Er x Tm x Yb x Lu x Hf x Ta x W x Re xOs _ xIr _ xPt _ xAu _ x Hg xTl _ xPb _ x Bi x Po x At xRn _
7 xFr _ x Ra x Ac xTh _ x Pa x U xNp _ x Pu x Am x cm xBk _ x Srov x Es xFm _ xMd _ x Ne xLr _ xRf _ xDb _ xSg _ x Bh x Hs x Mt xDs_ _ xRg _ x Cn xNh _ xFl _ x Mc xLv _ x Ts xOg _
 
alkalických kovů kovy alkalických zemin Lanthanoidy aktinidy přechodné kovy
lehké kovy Polokovy nekovy Halogeny vzácné plyny Vlastnosti neznámé