Кіріспе

Табиғатта кездесетін изотоптың салыстырмалы мөлшері. Физикада табиғи молдық (НА) – планетада табиғи түрде кездесетін химиялық элементтің изотоптарының мөлшерін көрсетеді. Осы изотоптардың салыстырмалы атомдық массасы (мольдық үлестің мөлшерімен салмақталған орташа есеппен) – элементтің периодтық кестеде көрсетілген атомдық салмағы. Изотоптың мөлшері планетадан планетаға, тіпті Жер бетіндегі әртүрлі жерлерде өзгереді, бірақ уақыт өте келе салыстырмалы түрде тұрақты болып қалады (қысқа мерзімдік аралықта). Мысалы, уранның табиғатта үш изотопы бар: 238U, 235U және 234U. Олардың тиісті табиғи мольдық үлесінің мөлшері 99,2739–99,2752%, 0,7198–0,7202% және 0,0050–0,0059%. Мысалы, егер 100 000 уран атомын талдасақ, шамамен 99 274 238U атомын, шамамен 720 235U атомын және өте аз (көбінесе 5 немесе 6) 234U атомын табамыз. Бұл себебі 238U, 235U немесе 234U-ға қарағанда әлдеқайда тұрақты, себебі әр изотоптың жартылай ыдырау мерзімі: 238U үшін 4,468 × 109 жыл, 235U үшін 7,038 × 108 жыл және 234U үшін 245 500 жылды құрайды. Дәл осылай, уранның әртүрлі изотоптарының жартылай ыдырау мерзімі әртүрлі болғандықтан, Жер жас кезінде уранның изотоптық құрамы басқаша болған. Мысалы, 1,7 × 109 жыл бұрын 235U-дың NA-сы бүгінгі 0,7%-бен салыстырғанда 3,1% болған, бұл табиғи ядролық бөліну реакторының қалыптасуына мүмкіндік берген, ал қазір мұндай құбылысқа тап болмаймыз. Дегенмен, белгілі бір изотоптың табиғи мөлшері оның нуклеосинтезде пайда болу мүмкіндігіне де (самарий мысалындағыдай; радиоактивті 147Sm және 148Sm тұрақты 144Sm-ге қарағанда әлдеқайда көп) және табиғи радиоактивті изотоптардың ыдырауынан пайда болатын изотоптардың өндірілуіне де (мысалы, қорғасынның радиогендік изотоптарындағыдай) әсер етеді.

Табиғи молдықтан ауытқулар

Күн мен бастапқы метеориттерді зерттеу арқылы қазір Күн жүйесінің бастапқыда изотоптық құрамы дерлік біртекті болғаны белгілі. Күннің ядролық күйілуі басталған кездегі жергілікті сынамада алынған галактикалық орташадан ауытқулар, әдетте, массалық фракциялаумен (массалық тәуелсіз фракциялау туралы мақаланы қараңыз) және шектеулі ядролық ыдырау және трансмутация процестерімен түсіндіріледі. Сонымен қатар, жақын маңдағы жұлдыздың жарлымынан (супернова) қысқа ғұмырлы (қазір жойылған) изотоптардың енгізілуі де болған, бұл Күн тұмандығының құлауын тудыруы мүмкін. Сондықтан Жердегі табиғи мөлшерден ауытқулар көбінесе мыңнан бір бөлікпен (промиль немесе ‰) өлшенеді, себебі олар бір проценттен (%1) төмен болады. Бірақ, бастапқы метеориттерде табылған пресолярлық түйіршіктер бұл ереженің ерекшелігі болып табылады. Бұл кішкентай түйіршіктер дамыған ("өліп бара жатқан") жұлдыздардың шығарылымдарында конденсатталып, жұлдызаралық ортадағы және Күн аккрециялық дискісіндегі (күн тұмандығы немесе протопланеталық диск деп те аталады) араласу мен біртектілену процестерінен қашып шықты. Осы материалдарда "табиғи мөлшерден" ауытқулар кейде жүз есеге жетеді.

Кейбір элементтердің табиғи изотоптық молтығы

Келесі кестеде кейбір элементтердің жердегі изотоптарының таралуы көрсетілген. Фосфор және фтор сияқты кейбір элементтер тек бір изотоп түрінде, 100% табиғи молдықпен кездеседі. Жердегі кейбір элементтердің табиғи изотоптық молдығы:

Изотоп | % табиғи молдық | атомдық масса
------- | -------- | --------
1H | 99.985 | 1.007825
2H | 0.015 | 2.0140
12C | 98.89 | 12 (бұрынғы анықтама бойынша)
13C | 1.11 | 13.00335
14N | 99.64 | 14.00307
15N | 0.36 | 15.00011
16O | 99.76 | 15.99491
17O | 0.04 | 16.99913
18O | 0.2 | 17.99916
28Si | 92.23 | 27.97693
29Si | 4.67 | 28.97649
30Si | 3.10 | 29.97376
32S | 95.0 | 31.97207
33S | 0.76 | 32.97146
34S | 4.22 | 33.96786
35Cl | 75.77 | 34.96885
37Cl | 24.23 | 36.96590
79Br | 50.69 | 78.9183
81Br | 49.31 | 80.9163