Nuklid - Nuclide

Bir nüklid (veya nucleide gelen çekirdeğe nükleer türlerin olarak da bilinir,) sayılarına göre, özelliği atomlu bir sınıftır proton , Z , sayılarına nötronlar , N , ve nükleer enerji durumuna .

Kelimesinin nüklid tarafından icat edilmiştir Truman S. Kohman Kohman tanımlandığı 1947'de nüklid bir nötron ve proton belli bir sayısını ihtiva "atomun türün çekirdeğinin yapısı ile karakterize" olarak adlandırılır. Bu nedenle terim başlangıçta çekirdeğe odaklandı.

Nuklidler ve izotoplar

Bir çekirdek, çekirdekte belirli sayıda proton ve nötron bulunan bir atom türüdür, örneğin 6 protonlu ve 7 nötronlu karbon-13. İzotop kavramı (her bir elementin tüm atomlarının gruplandırılması ) nükleer yerine kimyasalı vurgularken, çekirdek kavramı (bireysel nükleer türlere atıfta bulunur) kimyasal özellikler yerine nükleer özellikleri vurgular. Nötron sayısı nükleer özelliklerine büyük etkileri vardır, ama onun kimyasal reaksiyonlar üzerinde etkisi en elementler için önemsiz. Nötron sayısının atom numarasına oranının izotoplar arasında en çok değiştiği en hafif elementler durumunda bile, genellikle sadece küçük bir etkiye sahiptir, ancak bazı durumlarda önemlidir. En hafif element olan hidrojen için izotop etkisi, biyolojik sistemleri güçlü bir şekilde etkileyecek kadar büyüktür. Helyum için He4, Bose-Einstein istatistiğine , He3 ise Fermi-Dirac istatistiğine uyar . İzotop daha eski bir terim olduğu için, nükleitten daha iyi bilinir ve nükleer teknoloji ve nükleer tıp gibi nükleitin daha uygun olabileceği bağlamlarda hala ara sıra kullanılmaktadır.

Çekirdek türleri

Nüklid ve izotop sözcükleri sıklıkla birbirinin yerine kullanılsa da, izotop olmak aslında çekirdekler arasındaki tek ilişkidir. Aşağıdaki tablo diğer bazı ilişkileri belirtmektedir.

atama	Özellikler	Misal	Uyarılar
İzotoplar	eşit proton numarası ( Z ₁ = Z ₂ )	¹² ₆ C , ¹³ ₆ C , ¹⁴ ₆ C
İzotonlar	eşit nötron sayısı ( N ₁ = N ₂ )	¹³ ₆ C , ¹⁴ ₇ N , ¹⁵ ₈ Ö
İzobarlar	eşit kütle numarası (Z ₁ + N ₁ = Z ₂ + N ₂ )	¹⁷ ₇ N , ¹⁷ ₈ Ö , ¹⁷ ₉ F	bkz beta çürümesini
İzodiyaferler	eşit nötron fazlalığı (N ₁ - Z ₁ = N ₂ - Z ₂ )	¹³ ₆ C , ¹⁵ ₇ N , ¹⁷ ₈ Ö	Örnekler nötron fazlalığı 1 olan izodiyaferlerdir. Bir çekirdek ve onun alfa bozunma ürünü izodiyaferlerdir.
Ayna çekirdekleri	nötron ve proton numarası değiş tokuş edildi (Z ₁ = N ₂ ve Z ₂ = N ₁ )	³ ₁ H , ³ ₂ O
Nükleer izomerler	aynı proton numarası ve kütle numarası, ama farklı enerji durumlarıyla	⁹⁹ ₄₃ Tc , ^99m ₄₃ Tc	m = yarı kararlı (uzun ömürlü uyarılmış durum)

Eşit proton numarasına ( atom numarası ) sahip, yani aynı kimyasal elemente sahip ancak farklı nötron numaralarına sahip bir dizi çekirdek elementin izotopları olarak adlandırılır . Belirli nüklidler hala gevşek bir şekilde "izotoplar" olarak adlandırılır, ancak "çekirdek" terimi genel olarak doğrudur (yani, Z sabit olmadığında). Benzer şekilde, eşit kütle numarası A olan , ancak farklı atom numarasına sahip bir dizi nüklid izobar (izobar = eşit ağırlıkta) olarak adlandırılır ve izotonlar , eşit nötron sayısına sahip ancak farklı proton sayılarına sahip nüklitlerdir. Aynı şekilde, aynı nötron fazlalığına ( N - Z ) sahip nüklitlere izodiyaferler denir. İzoto n e adı, izoto p e adından türetilerek , birinci grupta sabit olan nötron sayısı (n), ikincisinde ise proton sayısı (p) olduğunu vurgulamak için kullanılmıştır.

Farklı çekirdek veya izotop türleri için kullanılan gösterimlerin açıklaması için İzotop # Gösterimi'ne bakın .

Nükleer izomerler , eşit proton sayısına ve eşit kütle sayısına sahip (dolayısıyla tanım gereği onları aynı izotop yapar), ancak farklı uyarma durumlarına sahip bir dizi nükleitin üyeleridir. Bir örnek, tek izotopun iki durumudur ⁹⁹
₄₃ Tc
bozunma şemaları arasında gösterilir . Bu iki durumdan her biri (teknetyum-99m ve teknetyum-99) farklı bir çekirdek olarak nitelendirilir, bu da çekirdeklerin izotoplardan farklı olabileceği bir yolu gösterir (bir izotop, farklı uyarılma durumlarının birkaç farklı nüklidinden oluşabilir).

En uzun ömürlü olmayan taban durumu nükleer izomer Nüklidin olan tantal-180m ( ^{180 milyon}
₇₃ Ta
), yarı ömrü 1.000 trilyon yıldan fazladır. Bu çekirdek ilkel olarak ortaya çıkar ve temel haline bozulduğu hiçbir zaman gözlenmemiştir. (Bunun aksine, temel durum çekirdek tantalum-180, yalnızca 8 saatlik bir yarı ömürle ¹⁸⁰ Hf'ye (% 86) veya ¹⁸⁰ W'ye (% 14 ) düştüğü için ilkel olarak oluşmaz ).

Doğada hiç bozulduğu gözlemlenmemiş 252 çekirdek vardır. Bir veya daha fazla kararlı izotopa sahip 80 farklı element arasında meydana gelirler. Bkz istikrarlı izotop ve ilkel element . Kararsız çekirdekler radyoaktiftir ve radyonüklidler olarak adlandırılır . Onların çürük ürünler (kızı 'ürünleri) denir radyojenik nuclides . Dünya'da 252 kararlı ve yaklaşık 87 kararsız (radyoaktif) çekirdek doğal olarak bulunur, bu da Dünya'da doğal olarak meydana gelen toplam 339 nükliddir.

Doğal olarak oluşan radyonüklitlerin kökenleri

Doğal radyonüklitler uygun şekilde üç türe ayrılabilir. Birincisi, Dünya'nın yaşı kadar yarı ömürleri t _1/2 olanların en az% 2'si (pratik amaçlar için, bunların Dünya yaşının% 10'undan daha az olan yarı ömürleri ile tespit edilmesi zordur) ( 4.6 × 10 ⁹ yıl ). Bunlar , güneş sisteminin oluşumundan önce yıldızlarda meydana gelen nükleosentez kalıntılarıdır . Örneğin izotop ²³⁸
U
(t _1/2 = 4.5 × 10 ⁹ yıl ) ait uranyum hâlâ doğada oldukça bol olduğunu, ancak daha kısa ömürlü izotop ²³⁵
U
(t _1/2 = 0.7 × 10 ⁹ yıl ) 138 kat daha nadirdir. Bu çekirdeklerden yaklaşık 34'ü keşfedilmiştir ( ayrıntılar için bkz . Nuklidlerin Listesi ve Primordial çekirdekler ).

Doğal olarak var olan ikinci grup radyonüklitler, aşağıdaki gibi radyojenik çekirdeklerden oluşur. ²²⁶
Ra
(t _1/2 = 1602 yıl ), radyoaktif bozunma ile oluşan bir radyum izotopu . Uranyum veya toryumun ilkel izotoplarının bozunma zincirlerinde meydana gelirler. Bu çekirdeklerin bazıları, örneğin fransiyum izotopları gibi çok kısa ömürlüdür . Yarı ömürleri ilkel olamayacak kadar kısa olan ve doğada yalnızca daha uzun ömürlü radyoaktif ilkel çekirdeklerden kaynaklanan çürüme nedeniyle var olan bu yavru çekirdeklerin yaklaşık 51'i vardır.

Üçüncü grup, basit spontane radyoaktif bozunma olmayan (yani, gelen partikül içermeyen yalnızca bir atom), bunun yerine doğal bir nükleer reaksiyon içeren başka bir şekilde sürekli olarak yapılan nükleitlerden oluşur . Bunlar, atomlar doğal nötronlarla (kozmik ışınlardan, kendiliğinden fisyondan veya diğer kaynaklardan) reaksiyona girdiğinde veya doğrudan kozmik ışınlarla bombardımana tutulduğunda meydana gelir . İkincisi, ilkel değilse, kozmojenik çekirdekler olarak adlandırılır . Diğer doğal nükleer reaksiyon türleri, nükleojenik çekirdekler olduğu söylenen çekirdekler üretir .

Nükleer reaksiyonlarla yapılan çekirdeklerin bir örneği, kozmojeniktir. ¹⁴
C
( radyokarbon ) diğer elementlerin kozmik ışın bombardımanı ile yapılan ve nükleojenik ²³⁹
Pu
hala nötron bombardımanı tarafından yaratılan doğal ²³⁸
U
uranyum cevherlerindeki doğal fisyonun bir sonucu olarak. Kozmojenik çekirdekler, stabil veya radyoaktif olabilir. Kararlı iseler, varlıkları kararlı çekirdeklerden oluşan bir arka plana karşı çıkarılmalıdır, çünkü bilinen her kararlı çekirdek Dünya'da ilkel olarak mevcuttur.

Yapay olarak üretilen nüklitler

Doğal olarak oluşan 339 nüklitin ötesinde, değişen yarı ömürlere sahip 3000'den fazla radyonüklit yapay olarak üretilmiş ve karakterize edilmiştir.

Bilinen çekirdekler, çekirdekler Tablosunda gösterilmektedir . İlkel çekirdeklerin bir listesi, elemanlara göre sıralı olarak verilir , elemanlar listesinde izotopların kararlılığına göre sıralanır . Yarılanma ömrü bir saatten uzun olan 905 çekirdek için çekirdeklerin listesi yarılanma ömrüne göre sıralanmıştır.

Her nuklid sınıfının sayıları için özet tablo

Bu, yarı ömürleri bir saatten uzun olan 905 çekirdek için, çekirdekler listesinde verilen bir özet tablodur . Sayıların kesin olmadığını ve bazı "kararlı" çekirdeklerin çok uzun yarı ömürlere sahip radyoaktif olduğu gözlenirse gelecekte biraz değişebileceğini unutmayın.

Kararlılık sınıfı	Çekirdek sayısı	Toplam çalışan	Toplam koşuya ilişkin notlar
Teorik olarak proton bozunması dışında hepsine kararlı	90	90	İlk 40 öğeyi içerir. Proton bozunması henüz gözlenmedi.
Enerjik olarak bir veya daha fazla bilinen bozunma modu için kararsız, ancak henüz bozulma görülmedi. Niyobyum-93'ten itibaren "kararlı" çekirdekler için kendiliğinden fisyon mümkündür ; daha ağır çekirdekler için olası diğer mekanizmalar. Çürüme tespit edilene kadar hepsi "kararlı" kabul edildi.	162	252	Klasik olarak kararlı çekirdeklerin toplamı .
Radyoaktif ilkel çekirdekler .	34	286	Toplam ilkel elementler, bizmut , toryum ve uranyumun yanı sıra tüm stabil çekirdeklerini içerir.
Radyoaktif, ilkel olmayan, ancak doğal olarak Dünya'da meydana geliyor.	~ 53	~ 339	Karbon-14 (ve kozmik ışınların ürettiği diğer kozmojenik çekirdekler ); fransiyum vb. gibi radyoaktif ilkellerin kızları ve kozmik ışınlardan (kendiliğinden nükleer fisyon veya nötron emisyonundan nötron emilimi gibi) farklı olan doğal nükleer reaksiyonlardan kaynaklanan nükleojenik çekirdeklerin kızları .
Radyoaktif sentetik (yarı ömür> 1 saat). En kullanışlı radyoaktif izleyicileri içerir .	556	905
Radyoaktif sentetik (yarı ömür <1 saat).	> 2400	> 3300	İyi karakterize edilmiş tüm sentetik çekirdekleri içerir.

Nükleer özellikler ve kararlılık

( Z , N ) ile çekirdeklerin kararlılığı, bir çekirdek tablosu örneği :
Siyah - kararlı (tümü ilkeldir)
Kırmızı - ilkel radyoaktif
Diğer - radyoaktif, turuncudan beyaza azalan kararlılıkla

Hidrojen dışındaki atom çekirdekleri ¹
₁ H
artık kuvvetli kuvvet tarafından birbirine bağlanmış proton ve nötronlara sahiptir . Protonlar pozitif yüklü oldukları için birbirlerini iterler. Elektriksel olarak nötr olan nötronlar, çekirdeği iki şekilde stabilize eder. Birlikte bulunmaları, protonları biraz uzaklaştırarak protonlar arasındaki elektrostatik itmeyi azaltır ve çekici nükleer kuvveti birbirlerine ve protonlara uygular. Bu nedenle, iki veya daha fazla protonun bir çekirdeğe bağlanması için bir veya daha fazla nötron gereklidir. Proton sayısı arttıkça, kararlı bir çekirdek sağlamak için nötronların protonlara oranı da artar (grafiğe bakınız). Örneğin, her ne kadar nötron proton oranı arasında ³
₂ O
1: 2, nötron-proton oranı ²³⁸
₉₂ U
3: 2'den büyüktür. Bir dizi hafif element, 1: 1 ( Z = N ) oranına sahip kararlı çekirdeklere sahiptir . Çekirdek ⁴⁰
₂₀ CA
(kalsiyum-40), gözlemsel olarak aynı sayıda nötron ve proton içeren en ağır kararlı çekirdek birimidir (teorik olarak en ağır kararlı olan sülfür-32'dir). Kalsiyum-40'tan daha ağır olan tüm kararlı nükleitler, protonlardan daha fazla nötron içerir.

Çift ve tek nükleon sayıları

**Çift / tek Z , N ve A**
Bir	Hatta		Garip		Toplam
Z , N	EE	OO	EO	OE	Toplam
Kararlı	146	5	53	48	252
Kararlı	151		101		252
Uzun ömürlü	21	4	4	5	34
Uzun ömürlü	25		9		34
Tüm ilkel	167	9	57	53	286
Tüm ilkel	176		110		286

Proton-nötron oranı, nükleer kararlılığı etkileyen tek faktör değildir. Aynı zamanda atom numarası Z , nötron numarası N ve sonuç olarak bunların toplamının kütle numarası A'nın çift veya tek paritesine de bağlıdır . Her iki oddness Z ve N düşürme eğilimi bağlanma enerjisi tek çekirdek, genel olarak, daha az kararlı hale. Komşu çekirdekler, özellikle tek- A izobarları arasındaki bu önemli nükleer bağlanma enerjisi farklılığının önemli sonuçları vardır: optimum olmayan sayıda nötron veya proton içeren kararsız izotoplar, beta bozunması (pozitron bozunması dahil), elektron yakalama veya daha egzotik yollarla bozulur. olarak kendiliğinden fisyon ve küme çürüme .

Kararlı çekirdeklerin çoğu, tüm Z , N ve A sayılarının çift olduğu çift-proton-çift-nötrondur . Odd- bir sabit nüklidler tek-proton çift nötron içerisine (aşağı yukarı eşit) ayrılır, ve hatta proton-tek-nötron nüklidler edilir. Tek-proton-tek-nötron çekirdekler (ve çekirdekler) en az yaygın olanlardır.

Ayrıca bakınız

İzotop (kararlı çekirdeklerin bolluğu hakkında çok daha fazla bilgi)
İzotopların kararlılığına göre elementlerin listesi
Nüklidlerin listesi (yarı ömre göre sıralı)
Çekirdek tablosu
Alfa çekirdek
Monoizotopik eleman
Mononüklidik eleman
İlkel eleman
Radyonüklid
Hypernucleus

Referanslar

Dış bağlantılar

Periyodik Tablo at Curlie
Livechart - Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı'ndaki Nüklid Tablosu

Languages

In other projects