Nuklid

Nuklid ( lat.  nucleus  - "kärna" och andra grekiska είδος  - "slag, variation") - en typ av atomer, kännetecknad av ett visst massantal , atomnummer och energitillstånd för kärnorna och som har en livslängd som är tillräcklig för observation [1 ] .

Allmän beskrivning

Det följer av definitionen att en nuklid är varje enskild typ av atom i ett kemiskt element med en kärna som består av ett strikt definierat antal protoner ( Z ) och neutroner ( N ), och kärnan är i ett visst energitillstånd (grundtillstånd). eller ett av de isomera tillstånden).

Antalet protoner Z är grundämnets atomnummer, och summan A = Z + N är masstalet. Nuklider med samma atomnummer (det vill säga har samma antal protoner) kallas isotoper , samma massnummer är isobarer , samma antal neutroner är isotoner . Isotopatomer är atomer av samma kemiska grundämne (till exempel har syreisotoperna oxygen -16, oxygen-17 och oxygen-18 samma antal protoner, Z =8 , men olika antal neutroner, N =8, 9 och 10 ). I detta fall kan samma isotoper av samma grundämne representera olika nuklider - isomerer ; det är därför det är att föredra att använda termen "nuklid" (snarare än "isotop") när man beskriver fenomen associerade med radioaktivitet . Isobar-atomer hänvisar till olika kemiska grundämnen, såsom kväve-16, syre-16 och fluor-16; i varje isobarkedja (det vill säga i hela uppsättningen av isobarer som har ett givet masstal) är alla kemiska grundämnen olika, om nukliders isomera tillstånd inte tas med i beräkningen. Således är 4 nuklider kända i den isobariska kedjan med A = 6 : väte-6 med N = 5 och Z = 1 , helium-6 (4, 2), litium-6 (3, 3) och beryllium-6 (2) 4); teoretiskt kan bor-6 också existera (1, 5), men det har inte observerats experimentellt.

Den relativa atommassan för en nuklid är ungefär lika med dess massatal, bara för kol-12 är den per definition exakt 12. Till exempel är den relativa atommassan för kalcium-40 39,96259098. Skillnaden mellan relativ atommassa och massantal kallas massöverskott .

För att beteckna nukliden för ett element (E), används en post av formen:A Z
E 
Noch indexen Z och N kan utelämnas. Beteckningen " element - A " är vanlig (till exempel kol-12 , uran-238 , U-235 ). För nuklider som är metastabila exciterade tillstånd av en isotop ( isomerer ), använd den latinska bokstaven m i det övre högra eller övre vänstra indexet, till exempel 180 Ta m eller 180 m Ta. Om det finns mer än ett exciterat isomert tillstånd med data A och Z , används för dem (i stigande energiordning) indexen m 1 , m 2 , etc. eller sekvensen av bokstäverna m , n , p , q , ... Vissa nuklider har traditionella egennamn som deuterium , actinon , etc. (se förteckning över sådana namn).

Klassificering

Nuklider delas in i stabila och radioaktiva (radionuklider, radioaktiva isotoper ). Stabila nuklider genomgår inte spontana radioaktiva omvandlingar från kärnans grundtillstånd. Radionuklider omvandlas till andra nuklider genom radioaktiva omvandlingar. Beroende på typen av sönderfall bildas antingen en annan nuklid av samma grundämne (under neutron- eller tvåneutronsönderfall ), eller en nuklid av ett annat grundämne med samma massatal (sönderfall som ändrar kärnladdningen utan nukleonemission , dvs. , beta-sönderfall , elektroninfångning , positronsönderfall , alla typer av dubbel beta-sönderfall ), eller två eller flera nya nuklider ( alfasönderfall , protonsönderfall , klusternedbrytning , spontan fission ).

Bland radionukliderna särskiljs kortlivade och långlivade. Radionuklider som har funnits på jorden sedan dess bildande kallas ofta naturliga långlivade eller primordiala radionuklider ; sådana nuklider har en halveringstid som överstiger 5⋅10 8 år. Radionuklider erhölls artificiellt för varje grundämne; för grundämnen med ett atomnummer (det vill säga antalet protoner) nära ett av de "magiska talen", kan antalet kända nuklider nå flera tiotal. Kvicksilver har det största antalet kända nuklider - 47 (i intervallet massnummer 170-216, utan att ta hänsyn till isomera tillstånd ) [2] [3] [4] . Vissa grundämnen har bara en stabil nuklid (de så kallade monoisotopiska grundämnena , till exempel guld och kobolt ), och tenn har det maximala antalet stabila nuklider - 10 . I många grundämnen är alla nuklider radioaktiva (alla grundämnen har ett atomnummer som är större än bly , såväl som teknetium och prometium ). Varje masstal motsvarar från 0 till 2 stabila nuklider, antalet neutroner - från 0 till 6. Det totala antalet kända nuklider överstiger 3300 [5] (exklusive isomerer ; idag är cirka 1000 nuklider kända i grundtillstånden, t.ex. där det finns ett eller flera metastabila exciterade tillstånd med en halveringstid som överstiger 0,1 μs ).

För många nuklider (inklusive de som är observationsstabila) är en eller annan typ av radioaktivitet tillåten enligt bevarandelagar , som faktiskt inte observeras på den nuvarande känslighetsnivån hos experimentanläggningar på grund av en extremt lång halveringstid. Speciellt för varje givet massnummer A är endast en beta-stabil nuklid möjlig, motsvarande det globala energiminimum i en given isobarisk kedja. För alla andra nuklider med ett givet A , är normalt eller dubbelt beta-sönderfall kinematiskt tillåtet (inklusive β − , β + eller elektroninfångning ), även om de förutsagda halveringstiderna kan vara extremt långa - till exempel 10 30 år och uppåt. De flesta nuklider med ett massatal större än 140 kan uppleva alfasönderfall , men av samma anledning - en extremt lång livslängd  - har denna sönderfallskanal inte observerats för många av dem. När experimentens känslighet ökar, går vissa nuklider från kategorin stabil till (svagt) radioaktiv (till exempel hittades svag alfa-radioaktivitet med halveringstider > 10 18 år i tidigare ansett stabil vismut-209 , volfram-180 och europium -151 ).

Historia och etymologi

Termen "nuklid" (och även " radionuklid ") föreslogs [6] av Truman P. Kohman 1947. Författaren av termen diskuterade det med specialister i klassisk filologi (professorerna Gertrude Smith och Benedikt Einarson) för att så exakt som möjligt förmedla betydelsen som uttrycks av detta ord, det vill säga mångfalden av kärnor (från den latinska rotkärnan-  - "kärna" " och andra grekiska είδος  - "snäll, sortera", med extra vokaler kasserade vid korsningen för eufoni). Comans definition som ges i hans artikel [6] om den nya termen: " Nuklid . En typ av atom som kännetecknas av strukturen hos dess kärna, i synnerhet antalet protoner och neutroner i kärnan.

Anteckningar

  1. ↑ IUPAC Compendium of Chemical Terminology, 2nd Edition, 1997 officiell rekommenderad definition av termen : En atomart, kännetecknad av dess massnummer, atomnummer och kärnenergitillstånd, förutsatt att medellivslängden i det tillståndet är tillräckligt lång för att kunna observeras .
  2. ↑ Audi G. , Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. Nubase2016-utvärderingen av nukleära egenskaper  // Kinesisk fysik  C. - 2017. - Vol. 41 , iss. 3 . - P. 030001-1-030001-138 . - doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030001 . - .Fri tillgång
  3. ↑ Nuklidupptäckts nuvarande status och framtida potential  (eng.) (pdf). National Superconducting Cyclotron Laboratory and Department of Physics & Astronomy, Michigan State University, East Lansing, MI 48824, USA (11 april 2013). Hämtad 15 oktober 2013. Arkiverad från originalet 11 september 2016.
  4. ↑ Hilton, J. α-spektroskopistudier av de nya nukliderna 165 Pt och 170 Hg  // Physical Review C  : journal  . - 2019. - Vol. 100 , nej. 1 . — S. 014305 . - doi : 10.1103/PhysRevC.100.014305 .
  5. ↑ Michael Thoennessen. Discovery of Nuclides Project  . Hämtad 9 april 2019. Arkiverad från originalet 4 mars 2016.
  6. ↑ 1 2 Truman P. Kohman. Föreslaget nytt ord: Nuclide  (engelska)  // American Journal of Physics  : journal. - 1947. - Vol. 15 , nr. 4 . - s. 356-357 . - doi : 10.1119/1.1990965 . — .

Se även

Länkar

Litteratur

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger