4.12: Ізотопи

Last updated

Oct 25, 2022
Save as PDF
- 4.11: Атомна структура та ізотопи
- 4.13: Трансмутація та радіоактивність

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Наявність нейтронів в атомних ядрах пояснює виникнення ізотопів - зразків елемента, атоми якого містять різну кількість нейтронів і, отже, виявляють різні «нуклідні маси». Нуклідна маса - це маса «нукліду», де нуклід - термін, який використовується для будь-якого атома, ядерний склад якого (Кількість протонів і нейтронів) визначено. Наприклад, природний водень має два стабільних нукліди, $\ce{^{1}_{1}H}$ a n d $\ce{^{2}_{1}H}$ , які також є ізотопами один одного. Більше 99,98 відсотків становить «легкий» водень, 1 1 ч. Це складається з атомів, кожен з яких має один протон, один електрон і нульові нейтрони. Решта - «важкий» водень або дейтерій $\ce{^{2}_{1}H}$ , який складається з атомів, які містять один електрон, один протон і один нейтрон. Звідси нуклідна маса дейтерію майже рівно в два рази більше, ніж для легкого водню. Шляхом трансмутації літію також можна отримати третій ізотоп, тритій, $\ce{^{3}_{1}H}$ . Він складається з атомів, ядра яких містять два нейтрони і один протон. Його нуклідна маса приблизно в 3 рази більше, ніж у легкого водню.

Спрощена атомна структура протію, дейтерію та тритію. — Малюнок $\PageIndex{1}$ : Вище наведено 3 ізотопи водню. Кожен має однакову кількість протонів, але мають різну кількість нейтронів в ядрі.

Відкриття ізотопів та його пояснення на основі атомної структури, побудованої з електронів, протонів та нейтронів, вимагали зміни уявлень про атоми, які запропонував Джон Далтон. Для даного елемента всі атоми не зовсім однакові у всіх відношеннях, особливо щодо маси. Саме кількість і розподіл електронів, які займають більшу частину обсягу атома, визначає хімічну поведінку атомів. Кількість протонів в ядрі кожного елемента має важливе значення при визначенні його хімічних властивостей, адже загальний позитивний заряд ядра визначає, як розподіляються електрони. Всі атоми одного елемента мають однаковий атомний номер, але різні ізотопи мають різні нуклідні маси.