Различные изотоп - элемент
Cтраница 1
Различные изотопы элемента 85 были идентифицированы как короткоживущие побочные члены естественных рядов урана и тория. Этот изотоп имеет период полураспада 7 5 часа и распадается приблизительно на 60 о путем захвата электрона и приблизительно на 40 / о путем сс-распада. Элемент был назван астатом от греческого слова неустойчивый. В настоящее время известно около 20 изотопов астата, наиболее долгоживущий изотоп 210At имеет период полураспада всего 8 3 часа. [1]
Различные изотопы элемента 85 были идентифицированы как короткоживущие побочные члены естественных рядов урана и тория. Этот изотоп имеет период полураспада 7 5 часа и распадается приблизительно на 60 % путем захвата электрона и приблизительно на 40 % путем а-распада. Элемент был назван астатом от греческого слова неустойчивый. В настоящее время известно около 20 изотопов астата, наиболее долгоживущий изотоп 210At имеет период полураспада всего 8 3 часа. [2]
Поэтому различные изотопы элемента, ядра которых имеют одинаковый электрический заряд, но различные массы, будут иметь одинаковые химические свойства, но их физические свойства будут меняться от изотопа к изотопу. [3]
Если учесть тот факт, что в действительности чистые металлы состоят из различных изотопов элемента, а их кристаллы имеют дефекты, то WA и WB не будут равны единице. Однако этим пренебрегают, поскольку при вычислении вероятности wm ошибка оказывается одинаковой для wm и произведения WAWB и не изменяет окончательного результата. [4]
В этом методе используется способность ионов газообразных веществ разделяться магнитным полем в зависимости от их масс. Таким образом, пользуясь масс-спектрометрическим методом, можно определить качественно и количественно различные изотопы элемента, различающиеся своей массой. [5]
Появление сверхтонкой структуры частично объясняется так называемым изотопическим смещением линий, связанным с влиянием массы ядра на энергетические уровни атома. Вследствие этого влияния линии различных изотопов элементов несколько смещены, а в естественной смеси изотопов появляется ряд очень близких линий с ин-тенсивностями, пропорциональными их концентрациям. Однако у Na только один стабильный изотоп ( А 23), да и в других случаях сверхтонкая структура была обнаружена у большинства изотопов в отдельности. [6]
Обширные исследования, связанные с открытием изотопов стабильных элементов, первыми измерениями их дефектов масс и распространенности естественных изотопов, были практически завершены к середине 1930 - х годов, когда была выпущена первая Международная таблица изотопов [19], опубликованная в 1936 году. Развитие физических методов измерения масс изотопов позволило, с одной стороны, поставить совершенно новую физическую проблему о распространенности и происхождении различных изотопов элементов в природе ( впервые ее начал изучать, по-видимому, Хар-кинс [20]; подробности о его роли как теоретика в истории исследования изотопов см. [21, 22]), а с другой - провести независимую проверку атомных весов элементов, определенных химическими методами. С этого же времени, наряду с масс-спектроскопией, начинают развиваться и другие методы разделения изотопов. [7]
 |
Энергия связи ядер элементов как функция массового числа. [8] |
По мере увеличения атомного веса элементов, начиная приблизительно с атомного веса, равного 60, энергия связывания начинает постепенно снижаться, как это показано на рис. 8.1. Расщепление тяжелого ядра на два ядра среднего атомного веса обязательно должно сопровождаться увеличением общей энергии связывания. Среди тяжелых элементов, образующихся при бомбардировке урана нейтронами, были обнаружены различные изотопы элементов среднего веса: бария, технеция, криптона и ксенона. Вскоре после публикации этих данных Ганом и Штрасс-маном ( 1939) стало ясно, что деление ядра может служить новым источником энергии. [9]
Полупроводниковая у-спектрометрия в настоящее время широко используется в инструментальных вариантах активацион-ного анализа образцов природных сред и других веществ, так как образующиеся в результате ядерных реакций на нейтронах, фотонах и заряженных частицах радионуклиды в основном являются - излучателями. Периоды полураспада продуктов акти-вационных реакций изменяются от долей секунды до десятков лет. Поэтому благодаря высокому разрешению полупроводниковых спектрометров при нескольких последовательных измерениях у-спектров в одной пробе удается определить до 30 - 50 различных изотопов элементов. [10]
Все ныне известные 43 вида естественных природных радиоактивных атомов распределены, как было отмечено выше, по трем радиоактивным семействам. Однако далеко не все из этих видов атомов являются самостоятельными новыми элементами; многие из них размещаются в периодической системе в качестве изотопов уже известных нам элементов. Если вначале явление изотопии считалось исключительно присущим свинцу, то дальнейшие исследования показали, что это явление весьма распространенное в периодической системе. Некоторые ученые ныне склонны даже считать, что все радиоактивные семейства происходят от различных изотопов элемента урана. [11]
Использование в качестве рабочих веществ пентакарбонила железа Fe ( CO) 5, тетраметила олова Sn ( CH3) 4 и диоксида углерода СС2 накладывает ограничения на максимальное теоретически возможное обогащение по целевому изотопу. Связано это с тем, что в одной молекуле СС2 присутствуют изотопы двух, а в одной молекуле 5п ( СНз) 4 и Fe ( CO) s - трех элементов. Сочетание изотопии целевого элемента с изотопией других элементов, представленных в молекуле рабочего вещества ( кислорода - для СС2, углерода и водорода - для Sn ( CH3) 4, кислорода и углерода - для Fe ( CO) s) приводит к изотопным перекрытиям - смешению разных типов молекул в одной массовой компоненте рабочего газа. Так как эффективность центробежного метода разделения зависит от разности молекулярных масс, то наличие молекул, состоящих из различных изотопов элементов и имеющих одинаковую молекулярную массу, приводит к ограничению максимальной степени обогащения и снижению теоретически достижимой степени обогащения. Наличие изотопных перекрытий создает трудности для достоверного изотопного анализа масс-спектрометрическим методом. При использовании в качестве рабочего газа криптона подобных препятствий не существует. [12]
Ядра всех атомов химических элементов состоят из протонов и нейтронов. Каждый протон имеет положительный заряд, равный 1 6 - 10 - 19 в, нейтрон заряда не имеет. Число же нейтронов в ядрах атомов одного и того же химического элемента может несколько различаться. Этому соответствует наличие в природе нескольких изотопов химических элементов. Так, например, хорошо известны три изотопа водорода: протий, ядро которого состоит только из одного протона; дейтерий с ядром из одного протона и одного нейтрона и тритий, в ядре которого содержится один протон и два нейтрона. Различные изотопы элементов отличаются, таким образом, друг от друга своими атомными весами. [13]
На этот процесс накладывается другой процесс, известный под названием резонансного рассеяния, когда нейтроны образуют мгновенные соединения с ядрами. Эта составляющая рассеяния резко изменяется от элемента к элементу. Она может находиться в той же самой или в противоположной фазе по отношению к потенциальному рассеянию, что приводит к резкому увеличению или уменьшению суммарной амплитуды рассеяния при переходе от одного элемента к другому. Для некоторых элементов, в том числе для водорода, результирующая амплитуда имеет противоположный знак. По общему соглашению амплитуда считается отрицательной для этих нескольких элементов. Следует отметить тот факт, что различные изотопы элемента из-за различия составляющих резонансного рассеяния могут иногда иметь довольно различные амплитуды рассеяния. [14]
Страницы: 1