Isobarer

Isobarer (singular isobarer ; andra grekiska ἴσος [isos] "samma" + βάρος [baros] "vikt") är nuklider av olika grundämnen som har samma massnummer ; till exempel är isobarerna 40Ar , 40K , 40Ca . Termen föreslogs 1918 av den brittiske kemisten Alfred Walter Stewart [1] .

I kärnfysik

Beskrivning

Även om masstalet (det vill säga antalet nukleoner ) A = N + Z är detsamma i isobara kärnor, skiljer sig antalet protoner Z och neutroner N : , . En uppsättning nuklider med samma A men olika Z kallas en isobar kedja. Medan massatalet av isobarer är detsamma, är deras atommassa bara ungefär densamma. Atommassans (eller överskottsmassans ) beroende av Z i den isobariska kedjan visar riktningen för möjliga beta-sönderfall . Detta beroende i den första approximationen är en parabel (se Weizsackers formel ) - en sektion av stabilitetsdalen vid planet A \ u003d const . $Z_{1}\neq Z_{2}$ $N_{1}\neq N_{2}$

De typer av radioaktivt sönderfall som inte ändrar masstalet ( beta-sönderfall , dubbel beta-sönderfall , isomer övergång ) överför en isobar kärna till en annan. Eftersom sönderfall av detta slag sker i riktning mot minskande överskottsmassa , slutar sekvensen av sådana sönderfall vid kärnan som representerar energiminimum i den givna isobariska kedjan (beta-stabil kärna). För kärnor med ett jämnt massatal kan det finnas från 1 till 3 sådana lokala minima på den isobariska kedjan, eftersom jämna kärnor ( Z och N är jämna) på grund av parningsenergin har en högre bindningsenergi än udda-udda kärnor med samma massnummer. Lokala minima skiljer sig i kärnladdningen med 2 enheter ( ), så direkta betaövergångar mellan grundtillstånden för sådana kärnor är omöjliga (beta-sönderfall ändrar kärnladdningen med en). Övergångar från lokala minima av kedjan till den globala är möjliga endast på grund av dubbla betaprocesser , som är processer av andra ordningen när det gäller den svaga interaktionskopplingskonstanten och är därför starkt undertryckta: halveringstider överstiger 10 19 år. Således, för udda A finns det en beta-stabil isobar, för jämn A - från ett till tre. Om alfasönderfall (och andra sönderfall som ändrar masstalet) för en beta-stabil isotop är förbjuden eller starkt undertryckt, så finns denna isotop i den naturliga blandningen av isotoper. $\Delta Z=\pm 2$

För isobarer är Shchukarev-Mattauch-regeln giltig , vilket i synnerhet förklarar frånvaron av stabila isotoper i teknetium [2] .

Ursprungliga isobarpar och triader

Det finns 58 urisobarpar och 9 urisobartriader, som huvudsakligen inkluderar stabila isotoper av element med jämn Z som skiljer sig med 2 enheter. Om endast stabila nuklider beaktas, så finns det 48 isobariska par:

Ursprungliga isobarpar

Nej.	Massnummer	isobariskt par	Nej.	Massnummer	isobariskt par	Nej.	Massnummer	isobariskt par
ett	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	${\mathsf {_{{64}}Gd\ \ _{{66}}Dy}}$
fyra	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	${\mathsf {_{{66}}Dy\ \ _{{68}}Er}}$
åtta	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	${\mathsf {_{{68}}Er\ \ _{{70}}Yb}}$
tio	78	${\mathsf {_{{34}}Se\ \ _{{36}}Kr}}$ (2ε)	trettio	120	${\mathsf {_{{50}}Sn\ \ _{{52}}Te}}$	femtio	174	${\mathsf {_{{70}}Yb\ \ _{{72}}Hf}}$ (α)
elva	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 − ) ${\mathsf {_{76}Os))$
fjorton	86	${\mathsf {_{{36}}Kr\ \ _{{38}}Sr}}$	34	128	${\mathsf {_{52}Te))$ (2β − ) ${\mathsf {_{54}Xe))$	54	190	${\mathsf {_{{76}}Os\ \ _{{78}}Pt}}$ (α)
femton	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	${\mathsf {_{{78}}Pt\ \ _{{80}}Hg}}$
arton	98	${\mathsf {_{{42}}Mo\ \ _{{44}}Ru}}$	38	144	${\mathsf {_{60}Nd))$ (α) ${\mathsf {_{62}Sm))$	58	204	${\mathsf {_{{80}}Hg\ \ _{{82}}Pb}}$
19	100	${\mathsf {_{42}Mo))$ (2β − ) ${\mathsf {_{44}Ru))$	39	148	${\mathsf {_{{60}}Nd\ \ _{{62}}Sm}}$ (α)
tjugo	102	${\mathsf {_{{44}}Ru\ \ _{{46}}Pd}}$	40	150	${\mathsf {_{60}Nd))$ (2β − ) ${\mathsf {_{62}Sm))$

Ursprungliga isobariska triader

Nej.	Massnummer	Isobarisk triad
ett	40	${\mathsf {_{18}Ar\ \ _{19}K))$ (β + , β − , ε) ${\mathsf {_{20}Ca))$
2	femtio	${\mathsf {_{22}Ti\ \ _{23}V))$ (β + , β − ) ${\mathsf {_{24}Cr))$
3	96	${\mathsf {_{40}Zr))$ (2β − ) ${\mathsf {_{42}Mo\ \ _{44}Ru))$
fyra	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 − ) ${\mathsf {_{58}Ce))$
åtta	176	${\mathsf {_{70}Yb\ \ _{71}Lu))$ (β − ) ${\mathsf {_{72}Hf))$
9	180	${\mathsf {_{72}Hf\ \ _{73}Ta))$ (isomer) (α) ${\mathsf {_{74}W))$

I masspektrometri

Inom masspektrometri avser isobarer både kärnor med samma massantal och molekyler med (ungefär) samma molekylvikt. Således är 16 O 1 H 2 H ( halvtungt vatten ) molekyler molekylära isobarer till 19 F -atomen . Jonerna i sådana molekyler och atomer har nästan samma massa/laddningsförhållande (med lika laddning) och rör sig därför i masspektrometerns elektromagnetiska fält längs nästan samma bana, och är en bakgrundskälla för deras isobarer.

Se även

Anteckningar

↑ Brucer M. Nuclear Medicine börjar med en Boa Constrictor // Journal of Nuclear Medicine. - 1978. - Vol. 19 . - s. 581-598 . [ ]
↑ Isotoper // Encyclopedic Dictionary of a Young Chemist. 2:a uppl. / Komp. V. A. Kritsman, V. V. Stanzo. - M .: Pedagogy , 1990. - S. 89-91 . — ISBN 5-7155-0292-6 .

Litteratur

B.M. Yavorsky, A.A. Detlaf, A.K. Lebedev. Handbok i fysik. - M . : "ONIKS", "World and Education", 2006. - 1056 sid. - 7000 exemplar. — ISBN 5-488-00330-4 .