Бериллий изотоптары және олардың радиоактивті қасиеттері

Кіріспе

Атомдық нөмірі 4-ке тең, бірақ массалық саны әртүрлі нуклидтер.

Бериллий (4Be) 11 белгілі изотопы және 3 белгілі изомері бар, бірақ осы изотоптардың тек біреуі (Бериллий-9) тұрақты және бастапқы нуклид. Сондықтан бериллий моноизотопты элемент саналады. Ол сонымен қатар мононуклидтік элемент, себебі оның басқа изотоптарының жартылай ыдырау мерзімі өте қысқа, сондықтан олардың ешқайсысы бастапқы емес және олардың молықтығы өте төмен (стандартты атомдық салмағы 9.0121831). Бериллий протонның жұп санымен және нейтронның тақ санымен болатын жалғыз моноизотопты элемент. 25 басқа моноизотопты элементтер бар, бірақ олардың атомдық саны тақ, ал нейтрон саны жұп. Бериллийдің 10 радиоизотопының ішінде ең тұрақтылары – 1,387 миллион жыл жартылай ыдырау мерзімімен Бериллий-10 және 53,22 жартылай ыдырау мерзімімен Бериллий-7. Барлық басқа радиоизотоптардың жартылай ыдырау мерзімі 15-тен аз, көбінесе 30-дан аз. Ең тұрақсыз изотоп – Бериллий-16, оның жартылай ыдырау мерзімі 650-ге тең. Көптеген жеңіл элементтердің (оттегке дейін, сондай-ақ кальцийге дейін жұп атомдық саны бар элементтерде) тұрақты изотоптарында байқалатын 1:1 нейтрон-протон қатынасына бериллийдің альфа-ыдырауына қатысты өте тұрақсыздығы кедергі келтіреді, бұл гелий-4 ядроларының өте тығыз байланысына байланысты қолайлы жағдай. Бериллий-8-дің ыдырау жартылай өмірі 81,9 секундты құрайды. Бериллийдің 4 протон және 6 нейтроны бар тұрақты изотопының болуына осындай жеңіл элемент үшін нейтрон-протон қатынасының өте үлкен айырмашылығы тосқауыл қояды. Дегенмен, бұл изотоп, Бериллий-10, 1,387 миллион жыл жартылай ыдырау мерзіміне ие, бұл осындай үлкен нейтрон/протон арақатынасының теңгерімсіздігі бар жеңіл изотоп үшін ерекше тұрақтылықты көрсетеді. Басқа бериллий изотоптарында нейтрон және протон санының айырмашылығы одан да зор, сондықтан олар тіпті тұрақсыз. Әлемдегі бериллий-9-дың көп бөлігі Ұлы жарылыс пен Күн жүйесінің қалыптасуы арасындағы кезеңдегі ғарыштық сәулелердің ядролық синтезі арқылы, ғарыштық сәулелердің шашырауы нәтижесінде пайда болған деп есептеледі. Бериллий-7 изотопы, 53,22 жартылай ыдырау мерзімімен, және Бериллий-10 екеуі де космогендік нуклидтер, себебі олар Күн жүйесіндегі соңғы уақыт аралығында, 14C сияқты, шашырау арқылы түзіледі.

Beryllium (4Be) has 11 known isotopes and 3 known isomers, but only one of these isotopes (Beryllium 9) is stable and a primordial nuclide. As such, beryllium is considered a monoisotopic element. It is also a mononuclidic element, because its other isotopes have such short half lives that none are primordial and their abundance is very low (standard atomic weight is 9.0121831). Beryllium is unique as being the only monoisotopic element with both an even number of protons and an odd number of neutrons. There are 25 other monoisotopic elements but all have odd atomic numbers, and even numbers of neutrons. Of the 10 radioisotopes of beryllium, the most stable are Beryllium 10 with a half life of 1.387 million years and Beryllium 7 with a half life of 53.22. All other radioisotopes have half lives under 15, most under 30. The least stable isotope is Beryllium 16, with a half life of 650. The 1:1 neutron–proton ratio seen in stable isotopes of many light elements (up to oxygen, and in elements with even atomic number up to calcium) is prevented in beryllium by the extreme instability of Link=yes Beryllium toward alpha decay, which is favored due to the extremely tight binding of Helium 4 nuclei. The half life for the decay of Beryllium 8 is only 81.9. Beryllium is prevented from having a stable isotope with 4 protons and 6 neutrons by the very large mismatch in neutron–proton ratio for such a light element. Nevertheless, this isotope, Beryllium 10, has a half life of 1.387 million years, which indicates unusual stability for a light isotope with such a large neutron/proton imbalance. Other possible beryllium isotopes have even more severe mismatches in neutron and proton number, and thus are even less stable. Most Beryllium 9 in the universe is thought to be formed by cosmic ray nucleosynthesis from cosmic ray spallation in the period between the Big Bang and the formation of the Solar System. The isotopes Beryllium 7, with a half life of 53.22, and Beryllium 10 are both cosmogenic nuclides because they are made on a recent timescale in the Solar System by spallation, like Carbon 14.

Бериллий-7

Бериллий-7 – 53,3 күн жартылай ыдырау периоды бар изотоп, ол табиғи түрде космогендік нуклид ретінде түзіледі. [[Файл:Be7fromcosmicrays.png|center|thumb|500px|Жапониядағы ауадан жерге бериллий-7 жеткізілу қарқыны. Ол негізінен ғарыш сәулелерінің азот пен оттектің ядроларын бөлуі нәтижесінде Жер атмосферасында пайда болады. 10Be және оның ыдырау өнімі топырақ эрозиясын, реголиттен топырақ түзілуін, латериттік топырақтардың дамуын және мұз түйіршіктерінің жасын зерттеу үшін қолданылған. 10Be – бұл жер үлгілерінен өткен күннің және күннен тыс қасиеттерін сипаттау үшін космогендік нуклидтердің прокси дерек өлшемі ретінде қолданылатын маңызды изотоп.

Кесінді тізбектер

Протон/нейтрон тамшылайтын шекараларындағы бериллийдің көптеген изотоптары бета-ыдырау және/немесе бета-ыдырау мен альфа-ыдыраудың немесе нейтрон шығарудың комбинациясы арқылы ыдырайды. Дегенмен, бериллий-7 тек электронды ұстау арқылы ыдырайды, бұл құбылыс оның ерекше ұзақ жартылай ыдырау кезеңімен байланысты болуы мүмкін. Оның жартылай ыдырау кезеңін эндогедралды қапсула арқылы (7Be@C60) 0,83%-ға жасанды түрде қысқартуға болады. Бериллий-8-дің де ерекшелігі бар, ол альфа-ыдырау арқылы гелий-4-ке ыдырайды. Бұл альфа-ыдырау көбінесе бөліну ретінде қарастырылады, бұл оның өте қысқа жартылай ыдырау кезеңін түсіндіруге мүмкіндік береді.