Химийн элементийн изотопуудын масс. Химийн элементийн харьцангуй атомын масс ба түүнийг тодорхойлсон түүх

Масс спектрограммыг судалснаар бөөмийн найрлагыг тодорхойлох боломжтой болсон. Гэсэн хэдий ч энэ нь нейтроныг (30-аад оны эхээр) нээсний дараа л боломжтой болсон (§ 90) бөгөөд цөм нь протон ба нейтроноос бүрддэг болох нь тогтоогдсон - протоны масстай ойролцоо масстай цэнэггүй бөөмс. , түүнчлэн протон ба электрон, спин нь тэнцүү (нэгжээр, соронзон момент нь протоноос арай бага (электроноос бараг 1000 дахин бага).

Хөгжлийн эхний үе шатанд цөмийн физикцөм нь протон, электрон, цөмийн цэнэгээс бүрддэг гэж үздэг зөрүүтэй тэнцүү байнапротоны тоо ба электроны тоо. Гэсэн хэдий ч туршилтын өгөгдөл хуримтлагдах тусам цөмийн бүтцийн талаархи энэхүү санаа нь туршлагатай зөрчилдөж байгаа нь тодорхой болов.

Үнэн хэрэгтээ атомын цөмүүд байдаг соронзон моментуудпротон ба нейтроны хэмжээтэй ижил дараалал; Хэрэв бид цөм дотор соронзон моментууд нь 1000 дахин их электронууд байдаг гэж үзвэл үүнийг тайлбарлах аргагүй болно. Цөмд электрон байгаа гэсэн таамаглал нь тэдний эргэлтийн туршилтаар ажиглагдсан утгатай зөрчилдөж байна.

Зөвлөлтийн эрдэмтэн Д.Д.Иваненко үүнтэй төстэй үзэл баримтлалд тулгуурлан электронууд атомын цөмүүдийн нэг хэсэг биш, тиймээс одоо нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн цөмийн цэнэг нь цөмийн цэнэгээрээ бүрэн тодорхойлогддог гэдгийг анх (1932 онд) тогтоожээ. цөм дэх протоны тоо.

Аливаа атомын цөм дэх протоны тоо нь тухайн элементийн атомын дугаартай давхцаж, протон ба нейтроны масс нь маш бага ялгаатай байдаг тул цөм дэх нейтроны тоо нь атомын дугаарыг (тоо) нөхдөг. протоны) атомын жинд, эс тэгвээс массын тоо гэж нэрлэгддэг атомын жингийн тоонд хамгийн ойрын бүхэлд шилжүүлнэ. Тиймээс аливаа атомын цөм нь протон ба нейтроноос бүрддэг. Тиймээс атомын цөмийн найрлагыг тодруулах ажил багассан нарийн тодорхойлолтхэмжсэн ионы массаас жинхэнэ атомын жин.

Зарим элементийн атомын жин олдсон химийн хувьд, заримдаа бүхэл тооноос ихээхэн ялгаатай байдаг. Үүний шалтгааныг 1919 онд Астон ийм элементүүдийн массын спектрограммыг анх удаа судлах явцад олж илрүүлсэн, тухайлбал: Астон атомын жин нь бүхэл тооноос эрс ялгаатай элементүүд нь массын спектрограммд дор хаяж хоёр, ихэвчлэн гурав, дөрөв эсвэл бүрдүүлдэг болохыг олж мэдсэн. илүү олон мөр. Энэ нь ийм элементүүд нь химийн хувьд ижил боловч жингээрээ ялгаатай атомуудын холимог гэсэн үг юм. Атомын цөмүүд байдаг ижил төлбөр, гэхдээ өөр өөр массыг изотопууд гэж нэрлэдэг. Тиймээс нэг элементийн изотопын цөм нь ижил тооны протон ба өөр өөр тооны нейтроноос (цөм ижил тоонейтрон ба өөр өөр тоопротоныг изотоп гэж нэрлэдэг).

Масс спектрограммыг судлах нь бүх тохиолдолд изотопын атомын жинг бүхэл тооноос зөвхөн нэгжийн мянганы нэгээр ялгах тоогоор илэрхийлдэг болохыг харуулсан. бага зэрэг ялгааБүхэл тооноос, өөрөөр хэлбэл изотопын массын тооноос авсан изотопын атомын жинг § 113)-д тайлбарласан болно. Тиймээс, жишээлбэл, химийн өгөгдлөөр 35.46 атомын жинтэй хлор нь 35 ба 37 тоотой маш ойрхон атомын жинтэй хоёр изотопын холимог юм; тэдгээр нь тэмдэгтээр тодорхойлогддог (хлорын бусад изотопууд байдаг, гэхдээ тэдгээрийн цөм нь тогтворгүй байдаг). Аргон нь 36, 38, 40 тоотой ойролцоо атомын жинтэй изотопуудтай; байгалийн хольцод эдгээр изотопууд нь аргоны атомын дундаж жин 39.9 гэх мэтийг өгдөг.

Тогтвортой (жишээ нь, цацраг идэвхт бус) изотоптой химийн элементүүд нь нэгдлүүдэд багтдаг бөгөөд элемент бүрийн онцлог шинж чанартай изотопын байгалийн тодорхой хувийг үргэлж хадгалдаг. Тиймээс магнийн хувьд байгалийн изотопын найрлага нь: атомын жинтэй изотопын 78.6%, атомын жинтэй 11.3% изотоп юм.

Одоогийн байдлаар бүх элементүүдийн хувьд мянга орчим изотопыг мэддэг. ихэнх ньГэсэн хэдий ч тэдгээр нь тогтворгүй, цацраг идэвхт изотопууд юм. Хамгийн том тоо тогтвортой изотопуудтэгш атомын дугаартай элементүүдтэй. Тиймээс молибден, мөнгөн ус, бари, неодим, итербий (эдгээр бүх элементүүд тэгш атомын дугаартай) 7 биш байна. цацраг идэвхт изотопууд, кадми нь 8, цагаан тугалга нь бүр 10 тогтвортой изотоп юм. Содгой атомын дугаартай элементүүд нь ихэвчлэн хоёроос илүүгүй тогтвортой изотоптой байдаг ба бусад нь цацраг идэвхт байдаг. Сондгой атомын дугаартай олон элементүүд (жишээлбэл, фтор, натри, хөнгөн цагаан, фосфор, кобальт гэх мэт) зөвхөн нэг тогтвортой изотоптой байдаг.

Зарим тохиолдолд хөрш зэргэлдээ элементүүдийн изотопууд ижил масстай байдаг тул атомын жин нь бараг ижил байдаг. Жишээлбэл, нүүрстөрөгчийн изотоп ба азотын изотопын массын тоо 13; азотын хоёр изотоп нь хүчилтөрөгчийн хоёр изотоптой ижил массын тоо (15 ба 16) байна. Мөн гурвалсан, бүр дөрвөлсөн шүдэнзүүд байдаг: жишээлбэл, 70 масстай изотопууд цайр, галли, германид байдаг; 210 масстай изотопуудыг талли, хар тугалга, висмут, полони, ижил массын тоотой атомуудад агуулагддаг боловч атомын дугаар нь өөр, тиймээс химийн шинж чанар нь тэгш бус байдаг тул изобар гэж нэрлэдэг.

Хоёр төрөл цөмийн бөөмс, протон ба нейтронууд дор нэгтгэгддэг нийтлэг нэрнуклонууд. Изобарик цөмүүд нь цөм дэх протон ба нейтроны нийт тооны тэгш байдал, өөрөөр хэлбэл нуклонуудын тооны тэнцүү байдлаар тодорхойлогддог.

Зураг дээр. 344 нь тогтвортой ба зарим цацраг идэвхт изотопуудын цөмийн бүтцийг тодорхойлсон диаграмм юм. Энэхүү диаграммын абсцисса тэнхлэг нь цөм дэх протоны тоог эсвэл ижил элементийн атомын тоог харуулсан бөгөөд тэдгээрийн тэмдгийг хэрэглэхэд хялбар болгох үүднээс абсцисса тэнхлэгээс дээш диагональ байдлаар байрлуулсан байна. Цөм дэх нейтроны тоог ординатын тэнхлэг дээр тогтворжуулсан изотопуудыг хар дугуйгаар, цацраг идэвхт изотопуудыг гэрлийн тойрог хэлбэрээр үзүүлэв. Энэхүү диаграмм нь хөнгөн элементүүдийн хувьд цөм дэх нейтрон ба протоны тоо бараг ижил байдаг тул тэдгээрийн массын тоо ойролцоогоор хоёр дахин их байгааг харуулж байна. атомын дугаар: Цөмд хүнд элементүүднейтроны тоо протоны тооноос ихээхэн давсан; Гэсэн хэдий ч хамгийн хүнд элементүүдийн хувьд ч гэсэн энэ нь протоны тооноос хоёр дахин бага хэвээр байна; Эдгээр элементүүдийн хувьд бүх цэгүүд,

(скан харахын тулд товшино уу)

Эдгээр шулуун шугамуудын хооронд байрлах цөмийн бүтцийг дүрсэлсэн нь дээрх шулуунуудын хоёр дахь нь цөм дэх нуклонуудын нийт тоог, өөрөөр хэлбэл эдгээр тоонуудаас зурсан налуу шулуун шугамууд нь изобар цөмүүдийг нэгтгэдэг.

Нейтроны урсгалын диаграммд байгаа бүх изотопууд харьцангуй нарийн зурвас үүсгэдэг болохыг бид харж байна. Энэ нь харьцангуй бага ч гэсэн хазайлт гэсэн үг юм хэвийн найрлагацөм нь тэдгээрийг бүрэн тогтворгүй болгодог.

Масс спектрографын тусламжтайгаар маш бага хэмжээгээр хийдэг изотопуудыг салгах нь маш их ач холбогдолтой юм. хэцүү даалгавар, учир нь химийн шинж чанарЭлемент бүрийн изотопууд ижил байна. Өмнө дурьдсанчлан, бүх химийн урвалын үед элементүүд нь байгалийн изотопын найрлагыг хадгалж байдаг. Гэсэн хэдий ч шууд бусаар химийн урвал солилцох нь олон удаа давтагдах үед заримдаа элементийг хамгийн хөнгөн эсвэл хамгийн хүнд изотопоор баяжуулах боломжийг олгодог; Энэ тохиолдолд урвалын бүтээгдэхүүнийг хоёр фазын систем (шингэн ба түүний уур) хэлбэрээр олж авах үед хийн фаз дахь гэрлийн изотопын хувь хэмжээ нь өмнөхөөсөө арай их байх болно гэдгийг тэд ашигладаг. хураангуй үе шат.

Изотопыг ялгах аргуудын нэг нь диффузийн үзэгдэл дээр суурилсан арга юм. Тархалтын коэффициент нь бөөмсийн массаас хамаардаг тул ижил элементийн изотопуудын хувьд арай өөр байдаг. Изотопыг ялгах (эсвэл хүссэн изотопоор баяжуулах) диффузийн төхөөрөмж эхлэх материал) олон холбоосоос бүрдэх ба тэдгээр холбоос бүрт тархалтын процесс явагддаг. Тархалтын аппаратын бүх хэсэгт тархалт нь сүвэрхэг бодисоор дамждаг, эсвэл хийн тархалт нь мөнгөн усны уурын урсгалд орж, хөнгөн изотопоор баяжуулсан хийг гадагшлуулдаг.

Зураг дээр. 345-д байгалийн ураныг актинуранаар баяжуулах диффузийн аргад ашигласан үйл явцын диаграммыг үзүүлэв. Байгалийн уран нь 99.3% изотопын массын дугаар 238 бөгөөд зөвхөн 0.7% актиноураны массын дугаар 235 агуулдаг. Уурын өндөр даралттай цорын ганц ураны нэгдэл бол уран гексафторид юм; Энэ нь байгалийн ураныг диффузийн аргаар баяжуулахад хэрэглэгддэг.

Хийг компрессороор шахаж, хөргөгчөөр дамжуулж (шахалтын дулааныг арилгахын тулд) сүвэрхэг хуваалтын нэг талын дагуу хий урсах камерт оруулдаг бол нөгөө талдаа бага даралттай байдаг. Би хийн урсгалын хурд, даралтын горимыг тохируулсан бөгөөд ингэснээр хийн хагас нь хуваалтаар тархах цаг хугацаатай, тал нь олон үе шаттай баяжуулалтын схемийн өмнөх үе шат руу буцдаг. Сарнисан хийтэй

доод даралтыг туслах компрессороор шахаж, дараагийн үе шатанд нийлүүлэх ба тархаагүй хий нь даралтын утгыг зохицуулдаг тохируулагч хавхлагаар дамжуулан өмнөх шат руу буцаана. Өндөр баяжуулалтыг хэдэн мянган үе шаттайгаар хийдэг. Сүвэрхэг хуваалт дахь нүхний диаметр нь өгөгдсөн хийн чөлөөт замаас хэд дахин бага байх ёстой (өөрөөр хэлбэл энэ нь илүү байх ёсгүй).

Цагаан будаа. 345. Уран (хий

Дулааны тархалтын үзэгдлийг ашиглахад үндэслэсэн изотопуудыг ялгах арга байдаг. Энэ үзэгдэл нь хийн хольц агуулсан хоолойн нэг үзүүрийг маш их халааж, нөгөөг нь хөргөхөд хоолойн халсан болон хөргөсөн хэсгүүдийн хольцын хувийн найрлага нь ижил биш байна гэсэн дүгнэлтэнд хүрсэн.

Центрифуг, фракц нэрэх болон бусад аргуудыг изотопыг ялгахад ашигладаг.

Хүнд устөрөгч ба хүнд ус. Физикийн хувьд атомын цөм онцгой сонирхолэхний хоёр элементийн изотопуудыг төлөөлдөг үечилсэн хүснэгт: устөрөгч ба гели. Устөрөгч ба гелийн изотопуудын энэхүү онцгой сонирхол нь устөрөгчийн хувьд нэг электрон, гелийн хувьд хоёр электроноос бүрдэх эдгээр элементийн атомын электрон бүрхүүлийг харьцангуй хялбархан "хуягдаж", цөмийг нь салгаж чаддагтай холбон тайлбарлаж байна. Эдгээр атомуудыг янз бүрийн туршилтаар судалж болно.

1932 онд Урей 2-р масстай устөрөгчийн изотопыг нээсэн. Энэ изотопыг энгийн устөрөгчөөс ялгаатай нь хүнд устөрөгч эсвэл ихэвчлэн дейтерий гэж нэрлэдэг бөгөөд үүнийг ердийн аргаар олж авсан устөрөгчөөр эсвэл "Устөрөгч" гэсэн тэмдгээр тэмдэглэдэг. химийн аргаар, дейтерий нь бага хэмжээгээр агуулагддаг: ойролцоогоор атомуудаас зөвхөн нэг нь дейтерийн атом юм.

Усны электролизийн явцад ихэвчлэн энгийн устөрөгч ууршиж, үлдсэн ус нь хүнд устөрөгчөөр баяжуулдаг. Солилцооны урвалуудтай хослуулан усны электролизийг зөвшөөрдөг

Молекулын 99.99% -иас илүү нь атомын оронд дейтерийн атом агуулсан усыг хүнд ус гэж нэрлэдэг. Аль хэдийн 1933 онд Герц бараг цэвэр хийн дейтерийг олж авсан бөгөөд үүнд атом байгаа нь спектроскопоор ч илрээгүй байна. Энэ бодисын шинж чанарыг тодорхойлсон зарим утгыг доорх хүснэгтэд үзүүлэв.

Харьцуулалт физик шинж чанардейтерий ба энгийн устөрөгч

(скан харах)

Энэ хүснэгтээс бид үүнийг харж байна энэ тохиолдолдатомын цөмийн масс нь молекулын шинж чанарт нэлээд хүчтэй нөлөөлдөг бөгөөд ерөнхийдөө цөмөөр бус бүтцээр тодорхойлогддог. электрон бүрхүүл. Их хэмжээний ялгаа молекулын шинж чанарбусад элементүүдийн изотопуудад ажиглагдаагүй дейтерий ба энгийн устөрөгчийг энэ тохиолдолд цөмийн массын харьцаа бусад элементүүдтэй харьцуулашгүй өндөр байдагтай холбон тайлбарлаж байна. Хүснэгтэнд өгөгдсөн бүх тоонууд нь эрч хүчийг харуулж байна молекулын харилцан үйлчлэлдейтерий нь энгийн устөрөгчөөс илүү байдаг; Үүний дагуу дейтерий нь хэд хэдэн цагт хайлж, буцалгана илүү өндөр температур, энгийн устөрөгчийг бодвол хайлах, ууршихад илүү их дулаан шаардагддаг, уурын даралт бага, конденсацийн фазын молийн хэмжээ бага байдаг. Дейтерийн атом хоорондын харилцан үйлчлэлийн энерги нь энгийн устөрөгчийн атомуудын харилцан үйлчлэлийн энергиээс бага зэрэг давсан байдаг. илүү тогтвортой байдалдулааны диссоциацийг үүсгэдэг температурт дейтерийн молекулууд.

Доорх хүснэгтээс харахад хүнд усны физик шинж чанар нь шинж чанараас эрс ялгаатай байдаг энгийн ус. Өрөөний температурт хүнд усны нягт нь энгийн усны нягтаас бараг өндөр байдаг. Энгийн ус нь хүнд усны хамгийн бага хувийн эзэлхүүнтэй байдаг нь мэдэгдэж байгаа бөгөөд хамгийн бага хувийн эзэлхүүн нь хөргөх үед энгийн уснаас 3.8 ° C-т хөлддөг бөгөөд 1.4 ° С-ээс өндөр температурт буцалгадаг. . Даралт ханасан уурхүнд ус нь энгийн уснаас бага, ууршилтын молийн дулаан нь 259 калиар их байдаг.

талаар биологийн үйлдэлХүнд ус нь энгийн усыг орлуулах ядуу (мөн зарим эгэл биетүүдийн хувьд хортой) юм.

Хүнд ба энгийн усны физик шинж чанарыг харьцуулах

(скан харах)

Энгийн усыг нейтроноор цацруулахад ихэнх нь устөрөгчийн атомын протонд баригдаж, хүнд устөрөгчийн цөмүүд үүсдэг. Урсгал гарах үед хурдан нейтронуудруу ордог хүнд ус, дараа нь нейтронууд хүнд устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн цөмүүдтэй мөргөлдсөний үр дүнд тэдгээрийн хурд хурдан буурч, харин нейтронууд баригддаггүй бөгөөд тэдгээрийн тоо бараг өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Үүнтэй холбогдуулан хүнд усыг өргөнөөр ашигладаг цөмийн реакторууд(§ 107) нь хамгийн сайн нейтрон зохицуулагч юм. Энэ зорилгоор үйлдвэрлэлийн хүндрэл, өндөр өртөгтэй хэдий ч хүнд усыг маш ихээр үйлдвэрлэдэг их хэмжээгээр(хэдэн зуун тонн).

Массыг хэмжих туршилтын үр дүнг авч үзье эерэг ионууд. Зураг дээр. 352 эерэг неон ионуудын масс спектрограммыг харуулав. Спектрограмм нь янз бүрийн эрчимтэй гурван туузыг тодорхой харуулж байна. Туузнаас ангархай хүртэлх зайг харьцуулж үзвэл туузууд нь харьцаатай байгаа утгатай тохирч байгааг тооцоолж болно.

Гурван судлын харагдах байдлыг ионуудын цэнэгийн ялгаагаар тайлбарлах боломжгүй юм. Неон ион нь хэд хэдэнээс илүүгүй цэнэг авч болно анхан шатны нэгжүүд. Төлбөрийн харьцаа байж болох ч үгүй . Энэ судал нь ижил цэнэгтэй ионуудаас үүдэлтэй гэдгийг хүлээн зөвшөөрөх хэвээр байна, гэхдээ байна янз бүрийн масс, зэрэгтэй холбоотой. Неоны атомын масс 20.2 байна. Иймд неон атомын дундаж масс нь . Судал үүсгэсэн ионуудын масс тэнцүү байна . Неон элемент нь бие биенээсээ массаараа ялгаатай гурван төрлийн атомын холимог гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн. Масс спектрограмм дээрх шугамын харлах эрчмийг харьцуулж үзвэл харьцангуй хэмжээг олох боломжтой. өөр өөр атомуудбайгалийн неоноор. 20, 21, 22 масстай неон атомуудын тоо нь .

Цагаан будаа. 352. Неон масс спектрограмм

Неон атомын дундаж массыг тооцоолъё.

Туршилтаар олдсон неоны атомын масстай тохирч байгаа нь неон элемент нь гурван төрлийн атомын холимог гэсэн санааг баталж байна. 20, 21, 22 масстай атомуудын эзлэх хувь нь өөр өөр гарал үүслийн неон дээжүүдэд (агаар мандлын неон, неон) ижил байгааг анхаарах нь чухал юм. чулуулаггэх мэт). Энэ хувь хэмжээ өөрчлөгддөггүй буюу ердийн физик-химийн процессын үед: шингэрүүлэх, уурших, тархах гэх мэт маш бага хэмжээгээр өөрчлөгддөг. Энэ нь неоны гурван сорт нь шинж чанараараа бараг ижил гэдгийг баталж байна.

Зөвхөн массаараа ялгаатай ижил элементийн атомуудыг изотоп гэж нэрлэдэг. Нэг элементийн бүх изотопууд нь химийн шинж чанараараа ижил, физик шинж чанараараа маш төстэй байдаг.

Изотопууд байгаа нь зөвхөн неон төдийгүй онцлог шинж юм. Ихэнх элементүүд нь хоёр ба түүнээс дээш изотопуудын холимог юм. Изотопын найрлагын жишээг Хүснэгтэнд үзүүлэв. 11.

Хүснэгт 11. Зарим элементийн изотопын найрлага

Хүснэгтээс харж болно. 11, бүх элементийн изотопын массыг бүхэл тоогоор илэрхийлнэ атомын нэгжүүджин. Энэ чухал зүй тогтлын утгыг бид § 225-аас олж мэдэх болно. Нарийвчлалтай хэмжилтээс харахад изотопуудын бүхэл массын дүрэм ойролцоо байна. Дүрмээр бол изотопын масс нь бүхэл бүтэн байдлаас бага зэрэг хазайлтыг харуулдаг (хоёроос дөрөв дэх аравтын бутархай). Зарим асуудалд бүхэл байдлын эдгээр жижиг хазайлтууд гол үүрэг гүйцэтгэдэг (жишээлбэл, §226-г үзнэ үү).

Гэсэн хэдий ч олон зорилгоор массын утгыг бүхэл бүтэн атомын массын нэгж болгон дугуйрсан массыг ашиглах боломжтой. Хамгийн ойрын бүхэл тоо хүртэл дугуйрсан изотопын массыг (атомын масс) массын тоо гэж нэрлэдэг.

Дээр дурдсанчлан бид неоны изотопын найрлагын тогтмол байдал, түүний изотопуудын ихэнх шинж чанаруудын бараг бүрэн давхцаж байгааг тэмдэглэв. Эдгээр заалтууд нь изотоптой бусад бүх элементүүдэд мөн хүчинтэй.

Изотопуудыг тодорхойлохын тулд харгалзах элементийн химийн тэмдэг нь изотопын массын тоог харуулсан тэмдэгтэй байдаг. Жишээлбэл, - 17 масстай хүчилтөрөгчийн изотоп, - 37 масстай хлорын изотоп гэх мэт. Заримдаа тэд доор зааж өгдөг. серийн дугаарМенделеевийн үелэх системийн элемент гэх мэт.

TO Мэдэгдэж байгаагаар изотопууд нь цөм нь ижил тооны протон агуулдаг химийн элементийн атомуудын сортууд юм. З) ба төрөл бүрийн - нейтрон ( Н). нийлбэр А = З + Н– массын тоо – үйлчилнэ хамгийн чухал шинж чанаризотоп. Изотопийн үзэгдлийг 1913 оны 12-р сард Английн радиохимич Ф.Содди үелэх системийн төгсгөлийн цацраг идэвхт элементүүдээс нээсэн. Дараа нь тогтвортой элементүүдээс олж илрүүлсэн. Изотопын түүхийн талаар дэлгэрэнгүй мэдээллийг бүтээлүүдээс үзнэ үү.

Байгалийн цацраг идэвхт изотопуудыг гурван "гэр бүл" болгон хуваадаг бөгөөд тэдгээрийн өвөг дээдэс нь урт насалдаг торий-232, уран-238, уран-235 (тэдгээрийн хагас задралын хугацааг хэдэн тэрбум жилээр хэмждэг) юм. "Гэр бүл" нь хар тугалганы тогтвортой изотопоор ( З= 82) с А= 208, 206, 207 тус тус. Цоорхойд элементүүдийн богино хугацааны изотопууд байдаг З= 81–92, "гинжээр" холбогдсон a - ба b - задрал. "Гэр бүлийн" гишүүдийн нийт тоо (хар тугалганы атомын тогтвортой төрлөөс бусад) 41 байна.

1600 гаруй хиймэл изотопыг янз бүрийн цөмийн урвалаар нийлэгжүүлсэн. З 1-ээс 112 хүртэл (мөн зарим элементийн хувьд 20-оос дээш).

Бидний анхаарлын сэдэв нь тогтвортой изотопууд байх болно. Тэдний нээлтийн гол гавьяа нь Английн физикч Ф.Астон юм. 1919 онд тэрээр инертийн хийн неон (атомын жин 20.2) нь 20 ба 22 атомын жинтэй хоёр изотопын холимог болохыг тогтоожээ. Эрдэмтэн арван жил хагасын турш судалгаа хийж, ихэнх элементийн 210 тогтвортой изотопыг нээсэн. 37 изотоптой Америкийн эрдэмтэн А.Демпстер ихээхэн хувь нэмэр оруулсан. Бусад судлаачид ч энэ ажилд оролцсон боловч ихэнх нь нэг юмуу хоёр шинэ төрлийн атомыг тодорхойлохоор хязгаарлагдаж байв. 1929 онд хүчилтөрөгчийн изотопыг нээсэн нь чухал үйл явдал байв А, 17 ба 18-тай тэнцүү, W. Dzhiok, G. Johnston (АНУ); Астон өмнө нь хүчилтөрөгчийн гурван изотоп байгаа нь атомын жингийн хэмжээг сонгоход нөлөөлсөн гэж үзэж байсан. 1932 онд Г.Ури, Ф.Брикведде, Г.Мөрфи (АНУ) нар устөрөгчийн хүнд изотоп - дейтерийг нээсэн. А= 2. Ванадий-50 нь хамгийн сүүлд нээгдсэн (1949).

Тогтвортой изотопуудын талаарх мэдээллийг хүснэгтэд үзүүлэв (х. 2-ыг үз). Тэдгээрийн заримыг нь одоор тэмдэглэсэн байдаг (кали-40, ванадий-50, рубидий-87, индий-115, сурьма-123, лантан-138, церий-142, неодим-144, самари-147, лютетий-176, рун - 187, цагаан алт-190 ба хар тугалга-204): тэдгээрээс олдсон (эсвэл онолын хувьд боломжтой)б -цацраг идэвхжил буюуа -цацраг идэвхит (Ce, Nd, Sm, Pt) c маш урт хугацаа(> 10 15 жил). Гэсэн хэдий ч үнэн хэрэгтээ тэдгээрийг тогтвортой гэж үзэж болно. Хүснэгтэд мөн дэлхий дээр нэлээд их хэмжээгээр агуулагддаг тори, ураны цацраг идэвхт изотопуудыг оруулсан болно.

Үүнтэй төстэй хүснэгтийг зөвхөн цөөн хэдэн тусгай монографи дээр өгсөн болно. Тогтвортой изотопуудтай холбоотой хэв маягийн шинжилгээ нь заримдаа изотопын статистик гэж нэрлэгддэг тусгай салбар юм.

Хүснэгтэнд 282 тогтвортой изотопууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн тоо нь өөр өөр элементүүдийн хувьд харилцан адилгүй байдаг. Нэг төрөл нь сондгой 21 элементийн шинж чанар юм З(үл хамаарах зүйл бол берилли юм З= 4). 20 элемент нь сондгой хоёр изотоптой З(тэй гелийээс бусад З= 2 ба нүүрстөрөгч c З= 6). Хүчилтөрөгч, неон, магни, цахиур, аргон, кали гэсэн зургаан элементийг гурван изотопоор төлөөлдөг бөгөөд бусад бүх элементүүд нь тэгш хэмтэй байдаг. З 4-10 изотоп байдаг. "Рекорд эзэмшигчид" нь кадми ба теллур (тус бүр 8 изотоп), ксенон (9), цагаан тугалга (10) юм. Хүснэгтэнд элемент дутуу байна З= 43 (технециум) ба З= 61 (прометиум). Тэд тогтвортой изотопгүй бөгөөд цөмийн урвалыг ашиглан зохиомлоор үйлдвэрлэдэг. Изотопуудтай А, 5 ба 8-тай тэнцүү.

Ихэнх изотопууд (173) тэгш тоотой байдаг А, мөн бараг бүгдээрээ атомын цөмд тэнцүү хэмжээгээр агуулагддаг ЗТэгээд Н. Сонинтой изотопууд Амэдэгдэхүйц бага (109). Тэгш хэмжээтэй элементүүдийн хувьд Зсондгой тоотой хоёроос илүүгүй изотоп байна А(үл хамаарах зүйл - Ar with З= 18 ба Ce s З= 58, тэдгээрийн бүх изотопууд тэгш байна А).

Тодорхой утгатай элементийн изотопуудын цуглуулга З(хэрэв нэгээс олон байвал) "pleiad" гэж нэрлэдэг. "Pleiad" дахь бие даасан изотопуудын тархалт өөр өөр байдаг. Тогтмол системийн "хөнгөн" төлөөлөгчдийн хувьд ( З < 32) при четных Здавамгайлсан изотопууд жижиг утгууд А. Дараачийн элементүүдэд эсрэгээр байгаль нь илүү өндөр утгатай изотопуудыг илүүд үздэг А. Содгой хоёр изотопын Зилүү нийтлэг нэг нь нэг юм Абага.

Ерөнхийдөө зураг нь ийм байна. Устөрөгчөөс никель хүртэлх элементүүдийн хувьд ( З= 28) нэг изотопын элбэг дэлбэг байдал огцом нэмэгддэг. Том утгын хувьд З, Хэдийгээр "pleiad" дахь изотопын агууламж өөр өөр байдаг (заримдаа нэлээд мэдэгдэхүйц), үнэмлэхүй "манлайлах" хүчин зүйл харагдахаа больсон.

Байгальд хамгийн түгээмэл элементүүд нь (дэлхийн царцдасын жингийн%): хүчилтөрөгч (47), цахиур (29,5), хөнгөн цагаан (8,05), төмөр (4,65), кальци (2,96), натри (2,5), кали (2.5) ба магни (1.87). Тэдний нийт агууламж 99% -иас дээш байна. Тиймээс үлдсэн хэсэг нь 1% -иас бага хувийг эзэлдэг.

Эдгээр "найман" -аас хөнгөн цагаан, натри нь нэг төрлийн атомаар илэрхийлэгддэг (27 Al ба 23 Na); бусад нь изотопуудын нэг нь огцом давамгайлсан агуулгатай (16 O, 28 Si, 56 Fe, 40 Ca, 39 K, 24 Mg). Тиймээс жагсаасан изотопууд нь "хатуу дэлхий" бүхэлдээ бүтээгдсэн материал юм. Агаар мандлын гол "бүрэлдэхүүн" нь 14 N ба 16 O. Эцэст нь усны орон зай нь хүчилтөрөгчийн ижил изотопын устөрөгчийн хөнгөн изотоптой (1 H) нэгдэл юм. Устөрөгч, хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгч, азотын хамт бүх ургамал, амьтны организмд багтдаг тул тэдгээрийг тусгай бүлэг элементүүдэд хуваадаг. органоген.

Тиймээс зөвхөн арван тогтвортой изотопууд нь органик бус болон органик байгалийн хязгааргүй олон янз байдлыг шийдвэрлэх үүрэгтэй болох нь харагдаж байна.

ПЯагаад дэлхий дээр байгаа элементүүдийн бараг тал хувь нь зөвхөн нэг эсвэл хоёр төрлийн атомаар төлөөлдөг вэ? Дүрмээр бол "pleiades" дахь бие даасан изотопуудын агууламж яагаад эрс ялгаатай байдаг вэ? Эцэст нь байгаль яагаад атомын тэгш үнэ цэнэтэй сортуудыг илүүд үздэг вэ? З? Үүнтэй төстэй асуултуудын жагсаалтыг хялбархан үргэлжлүүлж болно. Онолын цөмийн физик нь тэдэнд янз бүрийн бүрэн дүүрэн хариулт өгдөг. Мэдээжийн хэрэг, энэ нийтлэлийн хүрээнд энэ нь бүр боломжгүй юм ерөнхий тоймтэдгээрийн мөн чанарыг тодорхойл. Үүнтэй холбогдуулан бид тогтвортой изотопуудын "статистик" -ыг голчлон тодорхойлдог ганц боловч маш чухал загварыг авч үзэхээр хязгаарлагдах болно.

Цөмийн физикт нэг ойлголт байдаг "изобарууд"- ижил төрлийн атомууд А, гэхдээ өөр ЗТэгээд Н. 1934 онд Германы эрдэмтэн Ж.Матхаух дараах дүрмийг томъёолжээ. хэрэв хоёр изобар нь Z утгаараа 1-ээр ялгаатай бол тэдгээрийн аль нэг нь тогтворгүй байх ёстой. Жишээлбэл, 40 Ar–40 K хос изобарын хувьд сүүлийнх нь цацраг идэвхт бодис юм. Энэ дүрэм нь "изотопын статистик" -ын зарим шинж чанарыг тодорхой болгох боломжийг олгодог.

Яагаад элементүүдийг хийдэг З= 43 ба 61 нь тогтвортой изотоп биш үү? Зарчмын хувьд тэд нэг эсвэл хоёр байж болно тэсвэртэй төрөлатомууд. Гэсэн хэдий ч технециум ба прометийн зэргэлдээх элементүүд (молибден ба рутений, неодим ба самари тус тус) байгальд өргөн хүрээний олон тооны изотопоор илэрхийлэгддэг. А. Изобар дүрмийн дагуу боломжит утгууд АУчир нь З= 43 ба 61 нь "хориотой" болж хувирдаг. Технециум ба прометийн изотопуудыг нийлэгжүүлэхэд тэдгээрийн ихэнх нь богино наслалтаар тодорхойлогддог нь тогтоогджээ.

Хүснэгтэнд одоор тэмдэглэгдсэн изотопууд нь зэргэлдээх элементүүдийн изотопуудтай изобар хосуудыг үүсгэдэг (жишээлбэл, 87 Pb 87 Sr, 115 In, 115 Sn гэх мэт), гэхдээ тэдгээр нь маш бага хэмжээгээр цацраг идэвхт байдаг.

Дэлхийн хувьслын хөгжлийн эхэн үед янз бүрийн элементийн изотопуудын элбэг дэлбэг байдал нь орчин үеийнхээс ялгаатай байв. Харьцангуй урт хагас задралтай олон цацраг идэвхт изотопууд бас байсан. Аажмаар тэдгээр нь бусад элементүүдийн тогтвортой изотопууд болж хувирсан бөгөөд үүний үр дүнд "pliad" дахь агуулга өөрчлөгдсөн. Зөвхөн "анхдагч" торий-232, уран-238, уран-235 хадгалагдан үлдсэн боловч тэдгээрийн газрын нөөцхэдэн тэрбум жилийн хугацаанд буурчээ. Хэрэв тэдгээр нь тийм ч урт наслаагүй байсан бол изотопууд нь цацраг идэвхт "гэр бүл" -ийг бүрдүүлдэг "хоёрдогч" элементүүд байхгүй болно. Энэ тохиолдолд үелэх системийн байгалийн дээд хязгаар нь висмут байх болно З = 83.

Тиймээс изобар дүрэм нь нэг төрлийн "ангилах" үүрэг гүйцэтгэсэн. Энэ нь богино наслалттай атомын сортуудыг "хогийн ургамлыг устгаж", элементүүдийн анхны изотоп найрлагыг өөрчилж, эцэст нь хүснэгтэд үзүүлсэн "тогтвортой изотопуудын ертөнц"-ийн дүр төрхийг бүрдүүлэхэд хувь нэмэр оруулсан.

Ж.Дальтон химийн атомизмыг үүсгэснээс хойш атомын жин (масс) нь элементийн цорын ганц үндсэн тоон шинж чанар байсаар ирсэн. Үүнийг олон элементийн хувьд тодорхойлохын тулд нарийн туршилтын судалгаа шаардагдах бөгөөд тодорхой "лавлагаа цэг" - атомын жингийн хуваарь (хүчилтөрөгч O = 16 эсвэл устөрөгч H = 1) -ийг сонгохоос хамаарна. 1864 онд Английн химич Ж.Ньюлендс анх удаа тухайн үед мэдэгдэж байсан элементүүдийг атомын жинг нэмэгдүүлэх дарааллаар нь байрлуулжээ. Энэхүү байгалийн дараалал нь үелэх хуулийг нээх, үелэх системийн бүтцийг хөгжүүлэхэд ихээхэн хувь нэмэр оруулсан.

Гэсэн хэдий ч гурван тохиолдолд атомын жингийн өсөлтийг зөрчсөн: кобальт нь никельээс хүнд, теллур нь иодоос, аргон нь калиас илүү хүнд байсан. Зарим судлаачдын үзэж байгаагаар ийм "гажиг" нь үечилсэн хуулийн үндсийг сүйрүүлсэн. Д.И.Менделеев өөрөө эрт орой хэзээ нэгэн цагт тайлбар авах болно гэж итгэж эдгээр "гажиг" -д тийм ч чухал ач холбогдол өгөөгүй. Энэ бол үнэндээ болсон явдал юм. Гэсэн хэдий ч хэрэв гурав биш, харин илүү олон "гажиг" байсан бол элементүүдийн шинж чанарын үечилсэн өөрчлөлтийн үзэгдлийн тухай мэдэгдэл тийм ч тодорхой биш байх болно. Гэвч байгаль нь тэдний тоог хязгаарласан нь үнэн юм.

A r = 1/100( aA 1 + бА 2 + cA 3 ...),

Хаана А, б, -тай– массын тоо бүхий изотопуудын “плиад” дахь агуулга (%) А 1 , А 2 , А 3... тус тус. Хүснэгтээс харахад аргон дахь изотоп нь огцом давамгайлдаг А= 40, харин кали нь асаагууртай байдаг А= 39. Бусад "гажиг хос"-ын хувьд ижил зураг ажиглагдаж байна ( А= 59 – кобальт болон А= 58 - никелийн хувьд; А= 130 – теллурын хувьд ба А= 127 - иодын хувьд). Энэ шалтгааны улмаас өмнөх элементүүдийн атомын масс нь дараачийнхаас их байна.

Тогтвортой изотопуудын массын тоо ба тэдгээрийн харьцангуй элбэг дэлбэг байдал

Анхаарна уу. Изотопгүй элементүүд, түүнчлэн "pleiad" дахь хамгийн түгээмэл изотопыг тодоор тодруулсан.

IN 1911–1914 он атомын цөмийн электрон загварыг Э.Рутерфорд - Н.Бор боловсруулж, А.Ван ден Брук, Г.Мозели нар үелэх систем дэх элементийн серийн дугаар нь тоон үзүүлэлттэй болохыг баталсан. цэнэгтэй тэнцүүтүүний атомын цөм. Үүний үр дүнд энэ нь тодорхой болсон: атомын жингийнхээ өсөлтийн дарааллаар байрлуулсан хэд хэдэн химийн элементүүд бараг төгс ("гажиг" -аас бусад нь) монотон өсөлтөд тохирсон элементүүдийн дараалалтай давхцаж байв. З.

Энэхүү гайхалтай давхцлын шалтгаан нь дэлхий дээр байгаа элементүүдийн изотопын найрлагын "тогтмол" байдалд оршдог. Хувьслын эхэн үед энэ найрлага өөр байсан гэдгийг бид аль хэдийн тэмдэглэсэн. Гэсэн хэдий ч энэ нь орчин үеийнхээс эрс ялгаатай байж чадахгүй. Иймээс тогтвортой изотопуудын анхны элбэг дэлбэг байдал нь астрофизикийн үзэл баримтлалын хүрээтэй холбоотой үндсэн үйл явдлуудтай холбоотой үйл явцын үр дүн байв. Илүү нарийн, элементүүдийн гарал үүслийн асуудалтай.

1920-иод онд. Элементүүд үүсэх нь оддын агаар мандалд маш өндөр температур, даралтын нөхцөлд үүсдэг гэсэн санааг илэрхийлсэн. Хожим нь тэд хөгжиж эхэлсэн ерөнхий онолуудэлементүүдийн гарал үүсэл. Тэдний нэг нь 1948 онд Р.Альфер, Г.Боте, Г.Гамов нарын санал болгосон бөгөөд элементүүдийн нийлэгжилт нь "тэсрэлт"-ийн үр дүнд бий болсон гэж үзсэн. нейтрон од. Гарсан нейтронууд нь протон ба электрон болж задарсан. Протон ба электронуудыг илүү төвөгтэй системд бүлэглэсэн - янз бүрийн элементийн атомууд. Онолын зохиогчдын үзэж байгаагаар нейтроныг дараалан барьж авах замаар баб – - үүссэн атомуудын задрал нь асар олон тооны цацраг идэвхт, тогтвортой изотопуудыг, түүний дотор одоо дэлхий дээр байгаа изотопуудыг бий болгосон. Түүнээс гадна бүхэл бүтэн синтезийн процесс 15 минутын дотор дууссан (!). Гэсэн хэдий ч энэхүү ганган онол нь үндэслэлгүй болж хувирав. Тиймээс изотопууд А= 5 ба 8 (дашрамд хэлэхэд тэд хүснэгтэд байхгүй) маш тогтворгүй тул цөмүүд нь дараагийн нейтроныг барьж амжихаас өмнө ялзардаг.

Элементүүдийн нийлэгжилт нь одод, тэдгээрийн хувьслын янз бүрийн үе шатанд байнга явагддаг нь одоо батлагдсан. Тодорхой изотопуудын багц нь янз бүрийн шалтгааны улмаас үүсдэг цөмийн урвалууд. Дэлхий дээрхээс мэдэгдэхүйц ялгаатай сансрын элбэг дэлбэг элементүүдийн талаар нэлээд сэтгэл ханамжтай тайлбарыг авсан. Тиймээс сансарт устөрөгч ба гели давамгайлдаг. Гэсэн хэдий ч өсөх тусам Зэнэ ялгаа багасч байна.

Дэлхий дээрх элементүүдийн орчин үеийн изотоп найрлагын "хүрээ" нь олон тэрбум жилийн өмнө баригдсан бөгөөд түүний "дуусгах" нь манай гаригийн түүхэнд болсон үйл явцтай аль хэдийн холбоотой байдаг.

Эцэст нь хэлэхэд нэг чухал нэр томъёоны "нюанс"-д анхаарлаа хандуулцгаая. "Изотоп" гэсэн ойлголт нь хууль ёсны юм бид ярьж байнатодорхой утгатай атомын зүйлийн тухай З. Хэрэв төрөл зүйл нь ялгаатай бол З, дараа нь энэ тохиолдолд "изотоп" гэсэн нэрийг ашиглах нь хангалттай үндэслэлгүй болно (эцэст нь үечилсэн системийн янз бүрийн эсэд байрлах атомын төрлийг харьцуулсан болно).

Өнөө үед Америкийн физикч Т.Команы 1947 онд нэвтрүүлсэн “нуклид” гэсэн нэр томьёо өргөн тархсан: “Цөмийнхөө найрлагаар тодорхойлогддог атомын төрөл, ялангуяа агуулагдах протон, нейтроны тоогоор тодорхойлогддог. Дээрх хүснэгтэд "изотопууд" гэсэн үгийг "нуклид" гэж сольж болно. Гэсэн хэдий ч, энэ орлуулалт нь дараагийн бүх үндэслэлд нөлөөлөхгүй.

АШИГЛАСАН Уран зохиол

1. Астон Ф. Масс спектр ба изотопууд. М .: Гадаадын хэвлэлийн газар. уран зохиол, 1948.
2. Вялцев А.Н., Кривомазов А.Н., Трифонов Д.Н..
3. Шилжилтийн дүрэм ба изотопийн үзэгдэл. М .: Атомиздат, 1976., Трифонов Д.Н.Кривомазов А.Н., Лисневский Ю.И.
4. Шилжилтийн дүрэм ба изотопийн үзэгдэл. М .: Атомиздат, 1976.Химийн элементүүд ба нуклидууд. Нээлтүүдийн онцлог. М.: Атомиздат, 1980 он.
5.Элементүүдийн үечилсэн систем. Хүснэгт дэх түүх. М .: УИХ-ын гишүүн ВХО им.Д.И.Менделеева, 1992, х. 46. Воронцова Е.Р.. Атомын жин. Хөгжлийн түүх
6. туршилтын аргууд. М .: Наука, 1984 он.
7. Лисневский Ю.И. Атомын жин ба цөмийн физикийн үүсэл. М .: Наука, 1984 он.
8. Ранкама К. Геологи дахь изотопууд. М .: Гадаадын хэвлэлийн газар. уран зохиол, 1956 он.
9. Гайсинский М.Н.. Цөмийн хими ба түүний хэрэглээ. М .: Гадаадын хэвлэлийн газар. уран зохиол, 1962.

Трифонов Д.Н.

. "Аномаль" түүх. Хими, 1996, No 26, 28. Д.Н. ТРИФОНОВНэг үндсэн ойлголтуудхими - бараг бүх химийн тооцоонд хэрэглэгддэг элементийн атомын масс. Тооцоолох чадвар

атомын масс

Энэ нь ихэвчлэн сургуулийн сурагчид болон ирээдүйд химийн чиглэлээр суралцахаар төлөвлөж буй хүмүүст хэрэг болно. Гэсэн хэдий ч атомын массыг тооцоолох томъёо нь маш энгийн.Тодорхойлолт ба томъёо Атомын масснь атомыг бүрдүүлдэг бүх протон, нейтрон, электронуудын массын нийлбэр юм. Протон ба нейтроны масстай харьцуулахад электронуудын масс нь өчүүхэн тул тооцоололд электронуудыг харгалздаггүй. Нейтрон ба протоны массыг хязгааргүй 27 тоогоор тооцдог тул

сөрөг зэрэг, дараа нь тооцоо хийхэд хялбар байхын тулд харьцангуй атомын массыг ашигладаг бөгөөд үүнийг нүүргүй атомын нэгжээр илэрхийлдэг. Атомын массын нэгж- Энэ

харьцангуй үнэ цэнэ

Энэ томьёог ашиглан бие даасан изотопуудын атомын массыг тооцоолно химийн элементүүд. Энэ нь уран-238-ын масс 238 аму, харин уран-235-ын массын тоо 235 гэсэн үг. Энэ химийн элемент нь ерөнхийдөө изотопоор баялаг тул 232, 233, 234, 235 масстай ураны цөмүүд байдаг. 236 ба 238. Энэхүү олон янз байдлыг үл харгалзан уран-238 нь байгаль дээрх нийт ураны 99%-ийг эзэлдэг тул атомын тооны дундаж утгыг тооцвол ураны химийн элемент нь 238.029 атомын жинтэй байна.

Тиймээс атомын масс ба дундаж атомын жингийн ялгааг ойлгох нь чухал юм.

• атомын масс - тодорхой изотопын нейтрон ба протонуудын нийлбэр (үргэлж бүхэл тоо);
• атомын жин - байгальд тохиолддог бүх изотопуудын атомын массын арифметик дундаж (ихэвчлэн бутархай тоо).

Өөр нэг жишээ

Устөрөгч бол орчлон ертөнцөд хамгийн элбэг байдаг элемент юм. Устөрөгчийн 99% нь протиум буюу устөрөгч-1 бөгөөд зөвхөн 1 протон агуулдаг. Түүнчлэн изотопууд байдаг: дейтерий эсвэл устөрөгч-2, тритий эсвэл устөрөгч-3. Эдгээр изотопууд нь 2 ба 3 атомын масстай боловч байгальд маш ховор байдаг тул устөрөгчийн атомын жин 1.00784 байна.

Атомын массыг олох

Тодорхойлох атомын дугаарүечилсэн хүснэгтийг ашиглан сонгосон элементийн хувьд. Хүснэгт дэх элементийн дугаар нь цөм дэх протоны тоотой үргэлж таарч байна. Жишээлбэл, дээр дурдсан устөрөгч нь хүснэгтийн эхний дугаартай бөгөөд зөвхөн 1 протон агуулдаг. Доорх хүснэгтэд элементийн атомын дундаж жинг үргэлж харуулдаг бөгөөд үүнийг тооцоолохдоо хамгийн ойрын бүхэл тоо хүртэл дугуйрсан байх ёстой.

Эхлээд атом дахь протон ба электронуудын тоо, түүний атомын массын талаархи бүх мэдээллийг харуулдаг. Тийм ч учраас дотор сургуулийн даалгаварАтомын массыг тодорхойлохын тулд үечилсэн хүснэгтийг ашиглахад хангалттай бөгөөд тусгай тооцоолол хийхгүй.

Ихэвчлэн химийн хичээл дээр тавьдаг урвуу асуудал: тодорхой изотоп дахь нейтроны тоог хэрхэн тодорхойлох вэ? Энэ тохиолдолд энгийн томъёог хэрэглэнэ:

Нейтроны тоо = атомын масс - атомын дугаар.

Жишээлбэл, устөрөгчийн атом-1 нь нейтрон агуулдаггүй, учир нь атомын тоо нь нэгтэй тэнцүү байдаг. Гэхдээ трити нь аль хэдийн нэг протон, хоёр нейтронтой устөрөгч юм. Тритиум нь тогтворгүй изотоп юм. Энэ нь гелийн атомуудад амархан задардаг. чөлөөт электронуудболон антинейтрино нь тодорхой хэмжээний энерги ялгаруулдаг. Тогтворгүй изотопуудцацраг идэвхт гэж нэрлэдэг.

Нэг жишээ авч үзье

Атомын массыг тодорхойлох

Атомын дугаар 8-тай химийн элемент болох хүчилтөрөгчийг авч үзье үечилсэн хүснэгтМенделеев. Энэ нь хүчилтөрөгчийн цөмд 8 протон, мөн тойрог замдаа 8 электрон байдаг гэсэн үг юм. Хүснэгтэнд үзүүлсэн атомын масс нь 16 а. e. m, тооцоолохын тулд бидэнд тооны машин хэрэггүй. Энэ мэдээллээс бид хүчилтөрөгчийн атом 8 нейтрон агуулдаг болохыг тодорхойлж болно. Гэсэн хэдий ч нейтроны тоо гадаад нөхцөл байдлаас шалтгаалан амархан өөрчлөгдөж болно.

Хэрэв хүчилтөрөгч нэг нейтрон алдаж эсвэл нэмэгдвэл атомын масс нь өөрчлөгддөг шинэ изотопыг олж авна. Тооцоологч ашиглан та хүчилтөрөгчийн янз бүрийн изотопуудын массын тоог тооцоолж болох боловч энэ асуултын хариултыг нэрэндээ багтаасан болно. Байгальд хүчилтөрөгчийн 3 тогтвортой изотоп байдаг: хүчилтөрөгч-16, хүчилтөрөгч-17, хүчилтөрөгч-18. Сүүлийн хоёр нь цөмд "нэмэлт" нейтронтой.

Үүнээс гадна хүчилтөрөгчийн тогтворгүй изотопууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн хагас задралын хугацаа нь хэдэн минутаас наносекунд хүртэл байдаг.

Дүгнэлт

Массын тоо - чухал параметртэдгээрийг тооцоолох аливаа элемент молийн массявуулах үед химийн урвал. Гэсэн хэдий ч массын тоог Менделеевийн үелэх системд байнга зааж өгдөг тул манай тооцоолуур нь химийн гайхалтай шинжлэх ухааныг дөнгөж судалж эхэлж буй сургуулийн хүүхдүүдэд хэрэг болно.