Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Атомдық түрлер
Atomic species
Нуклид (немесе нуклеид, ядродан шыққан, сондай-ақ ядролық түр деп те аталады) – протон санымен Z, нейтрон санымен N және ядролық энергия күйімен сипатталатын атомдар классы. "Нуклид" сөзін 1947 жылы американдық ядролық физик Трумэн П. Коман ойлап тапты. Коман нуклидті белгілі бір мөлшерде нейтрон мен протоннан тұратын "ядро құрамымен сипатталатын атом түрі" деп анықтады. Осылайша, бұл термин бастапқыда ядроға қатысты болған.
A nuclide (or nucleide, from nucleus, also known as nuclear species) is a class of atoms characterized by their number of protons, Z, their number of neutrons, N, and their nuclear energy state. The word nuclide was coined by the American nuclear physicist Truman P. Kohman in 1947. Kohman defined nuclide as a "species of atom characterized by the constitution of its nucleus" containing a certain number of neutrons and protons. The term thus originally focused on the nucleus.
Нуклидтер мен изотоптар
Нуклид – ядродағы белгілі бір протон және нейтрон саны бар атомның түрі, мысалы, 6 протон және 7 нейтроннан тұратын 13Көміртек. Нуклидтер ұғымы (жекелеген ядролық түрлерге қатысты) химиялық қасиеттерге қарағанда ядролық қасиеттерге көбірек назар аударады, ал изотоптар ұғымы (әр элементтің барлық атомдарын біріктіру) ядролық емес, химиялық қасиеттерге көбірек назар аударады. Нейтрон санының ядролық қасиеттерге зор әсері бар, бірақ элементтердің көпшілігі үшін химиялық реакцияларға тигізетін әсері көбінесе еленбейді. Тіпті ең жеңіл элементтерде де, изотоптар арасындағы нейтрон санының атомдық санға қатынасы ең көп өзгерсе де, әдетте бұл аз әсер етеді, бірақ кейбір жағдайларда маңызды. Сутегі – ең жеңіл элемент, оның изотоптық әсері биологиялық жүйелерге күшті әсер етуге жеткілікті. Гелийдің жағдайында, гелий-4 Бозе-Эйнштейн статистикасына, ал гелий-3 Ферми-Дирак статистикасына бағынады. Изотоп бұл термин ескірек болғандықтан, нуклидке қарағанда жақсы таныс, және кейде ядролық технология және ядролық медицина сияқты нуклидтің қолайлырақ болатын жағдайларда қолданылады.
A nuclide is a species of an atom with a specific number of protons and neutrons in the nucleus, for example carbon 13 with 6 protons and 7 neutrons. The nuclide concept (referring to individual nuclear species) emphasizes nuclear properties over chemical properties, while the isotope concept (grouping all atoms of each element) emphasizes chemical over nuclear. The neutron number has large effects on nuclear properties, but its effect on chemical reactions is negligible for most elements. Even in the case of the very lightest elements, where the ratio of neutron number to atomic number varies the most between isotopes, it usually has only a small effect, but it matters in some circumstances. For hydrogen, the lightest element, the isotope effect is large enough to affect biological systems strongly. In the case of helium, helium 4 obeys Bose–Einstein statistics, while helium 3 obeys Fermi–Dirac statistics. Since isotope is the older term, it is better known than nuclide, and is still occasionally used in contexts in which nuclide might be more appropriate, such as nuclear technology and nuclear medicine.
Табиғи кездесетін радионуклидтердің шығу тегі
Табиғи радионуклидтерді үш түрге бөлуге болады. Біріншіден, жартылай жойылу мерзімі t1/2 Жердің жасына кем дегенде 2% тең (практикалық тұрғыдан, оларды Жердің жасының 10% -ынан кем жартылай жойылу мерзімімен анықтау қиын) (4.6). Бұл – Күн жүйесі пайда болғанға дейін жұлдыздарда болған нуклеосинтездің қалдықтары. Мысалы, уранның уран-238 изотопы (t1/2 = 4.5) табиғатта әлі де көптеп кездеседі, бірақ уран-235 изотопы (t1/2 = 0.7), өмірі қысқа, 138 есе сирек. Осы нуклидтердің шамамен 34-і ашылған (толық мәліметтер үшін «Нуклидтер тізімі» және «Бастапқы нуклидтер» бөлімдерін қараңыз). Радионуклидтердің екінші тобы – радиоактивті ыдырау нәтижесінде пайда болатын радиогендік нуклидтер, мысалы, радийдің 226 изотопы (t1/2 = 1602). Олар уран немесе торийдің бастапқы изотоптарының ыдырау тізбектерінде кездеседі. Бұл нуклидтердің кейбіреулері өте қысқа өмір сүреді, мысалы, франций изотоптары. Жартылай жойылу мерзімі бастапқы болу үшін тым қысқа, және ұзақ өмір сүрген радиоактивті бастапқы нуклидтердің ыдырауынан ғана табиғатта кездесетін осындай 51 «қызыл» нуклид бар. Үшінші топқа – жалғаз радиоактивті ыдыраудан өзгеше жолмен (яғни, кірме бөлшектерсіз тек бір атомның қатысуымен) үздіксіз пайда болатын, бірақ табиғи ядролық реакцияларды қамтитын нуклидтер кіреді. Бұл атомдар табиғи нейтрондармен (космостық сәулелерден, өздігінен бөлінуден немесе басқа көздерден) әрекеттескенде немесе тікелей космостық сәулелермен бомбаланғанда пайда болады. Егер олар бастапқы болмаса, соңғылары космогендік нуклидтер деп аталады. Табиғи ядролық реакциялардың басқа түрлері нуклеогендік нуклидтер деп аталатын нуклидтерді жасайды. Ядролық реакциялар арқылы жасалған нуклидтердің мысалы – басқа элементтердің ғарыш сәулелерімен бомбалануынан пайда болатын космогендік көміртек-14 (радиокөміртек) және уран кендеріндегі табиғи бөліну нәтижесінде табиғи уран-238-дің нейтронмен бомбалануынан әлі де пайда болатын нуклеогендік плутоний-239. Космогендік нуклидтер тұрақты немесе радиоактивті болуы мүмкін. Егер олар тұрақты болса, олардың бар екені тұрақты нуклидтердің фонында анықталуы керек, өйткені Жердегі барлық белгілі тұрақты нуклидтер бастапқыда бар.
Natural radionuclides may be conveniently subdivided into three types. First, those whose half lives t1/2 are at least 2% as long as the age of the Earth (for practical purposes, these are difficult to detect with half lives less than 10% of the age of the Earth) (4.6). These are remnants of nucleosynthesis that occurred in stars before the formation of the Solar System. For example, the isotope Uranium 238 (t1/2 = 4.5) of uranium is still fairly abundant in nature, but the shorter lived isotope Uranium 235 (t1/2 = 0.7) is 138 times rarer. About 34 of these nuclides have been discovered (see List of nuclides and Primordial nuclide for details). The second group of radionuclides that exist naturally consists of radiogenic nuclides such as Radium 226 (t1/2 = 1602), an isotope of radium, which are formed by radioactive decay. They occur in the decay chains of primordial isotopes of uranium or thorium. Some of these nuclides are very short lived, such as isotopes of francium. There exist about 51 of these daughter nuclides that have half lives too short to be primordial, and which exist in nature solely due to decay from longer lived radioactive primordial nuclides. The third group consists of nuclides that are continuously being made in another fashion that is not simple spontaneous radioactive decay (i. e., only one atom involved with no incoming particle) but instead involves a natural nuclear reaction. These occur when atoms react with natural neutrons (from cosmic rays, spontaneous fission, or other sources), or are bombarded directly with cosmic rays. The latter, if non primordial, are called cosmogenic nuclides. Other types of natural nuclear reactions produce nuclides that are said to be nucleogenic nuclides. An example of nuclides made by nuclear reactions, are cosmogenic Carbon 14 (radiocarbon) that is made by cosmic ray bombardment of other elements, and nucleogenic Plutonium 239 which is still being created by neutron bombardment of natural Uranium 238 as a result of natural fission in uranium ores. Cosmogenic nuclides may be either stable or radioactive. If they are stable, their existence must be deduced against a background of stable nuclides, since every known stable nuclide is present on Earth primordially.
Жасанды түрде жасалған нуклидтер
Табиғи түрде кездесетін нуклидтерден өзге, әртүрлі жартылай ыдырау периоды бар 3000-нан астам радионуклидтер жасанды түрде жасалып, зерттелген. Белгілі нуклидтер нуклидтер кестесінде көрсетілген. Бастапқы нуклидтер тізімі элементтер бойынша, изотоптардың тұрақтылығына қарай элементтер тізімінде берілген. Жартылай ыдырау периоды бір сағаттан жоғары 905 нуклид үшін нуклидтер тізімі жартылай ыдырау периоды бойынша реттелген.
Beyond the naturally occurring nuclides, more than 3000 radionuclides of varying half lives have been artificially produced and characterized. The known nuclides are shown in Table of nuclides. A list of primordial nuclides is given sorted by element, at List of elements by stability of isotopes. List of nuclides is sorted by half life, for the 905 nuclides with half lives longer than one hour.
Нуклидтердің әрбір класының саны бойынша жиынтық кесте
Бұл – жартылай жойылу мерзімі бір сағаттан асатын 905 нуклидтің жиынтық кестесі, нуклидтер тізімінде келтірілгендей. Сандар нақты емес екенін және кейбір «тұрақты» нуклидтердің өте ұзақ жартылай жойылу мерзімімен радиоактивті екені байқалса, болашақта сәл өзгеруі мүмкін. Тұрақтылық класы Нуклидтер саны Жиынтық сома туралы ескертулер Жиынтық сома Протон ыдырауынан басқа барлық жағдайлар бойынша теориялық тұрақты 90 90 Бірінші 40 элементті қамтиды. Протон ыдырауы әлі байқалған жоқ. Бір немесе бірнеше белгілі ыдырау түрлеріне энергетикалық тұрақсыздық, бірақ ыдырау әлі көрінбеген. Ниобий-93-тен бастап «тұрақты» нуклидтер үшін спонтанды бөліну мүмкін; ауыр нуклидтер үшін басқа механизмдер де болуы мүмкін. Кез келген ыдырау анықталғанға дейін барлығы «тұрақты» деп есептеледі. 161 251 Классикалық тұрақты нуклидтердің жалпы саны. Радиоактивті алғашқы нуклидтер. 35 286 Алғашқы элементтердің жалпы саны висмут, торий және уранды, сондай-ақ барлық тұрақты нуклидтерді қамтиды. Радиоактивті (жартылай жойылу мерзімі > 1 сағат). Көптеген пайдалы радиоактивті іздеушілерді қамтиды. 619 905 Көміртек-14 (және басқа да космогендік нуклидтер) ғарыштық сәулелердің әсерінен пайда болады; радиоактивті алғашқы нуклидтердің дочері, мысалы, франций және т.б., сондай-ақ ғарыштық сәулелерден басқа табиғи ядролық реакциялардан пайда болған нуклеогендік нуклидтер (мысалы, спонтанды ядролық бөлінуден нейтрон сіңіру немесе нейтрон шығару). Сонымен қатар көптеген синтетикалық нуклидтер. Радиоактивті синтетикалық (жартылай жойылу мерзімі < 1 сағат). >2400 >3300 Барлық жақсы сипатталған синтетикалық нуклидтерді қамтиды.
This is a summary table for the 905 nuclides with half lives longer than one hour, given in list of nuclides. Note that numbers are not exact, and may change slightly in the future, if some "stable" nuclides are observed to be radioactive with very long half lives. Stability class Number of nuclides Running total Notes on running total Theoretically stable to all but proton decay 90 90 Includes first 40 elements. Proton decay yet to be observed. Energetically unstable to one or more known decay modes, but no decay yet seen. Spontaneous fission possible for "stable" nuclides from niobium 93 onward; other mechanisms possible for heavier nuclides. All considered "stable" until decay detected. 161 251 Total of classically stable nuclides. Radioactive primordial nuclides. 35 286 Total primordial elements include bismuth, thorium, and uranium, plus all stable nuclides. Radioactive (half life > 1 hour). Includes most useful radioactive tracers. 619 905 Carbon 14 (and other cosmogenic nuclides generated by cosmic rays); daughters of radioactive primordials, such as francium, etc., and nucleogenic nuclides from natural nuclear reactions that are other than those from cosmic rays (such as neutron absorption from spontaneous nuclear fission or neutron emission). Also many synthetic nuclides. Radioactive synthetic (half life < 1 hour). >2400 >3300 Includes all well characterized synthetic nuclides.
Ядролық қасиеттері мен тұрақтылығы
Сутек H1 емес атом ядроларында протон мен нейтрон қалдық күш арқылы бір-бірімен байланысқан. Протон оң зарядталғандықтан, олар бір-бірін итермелейді. Нейтрондар электрлік жағынан бейтарап, сондықтан ядроны екі түрлі жолмен тұрақтандырады. Олардың бірге болуы протондарды сәл қашықтатса, протондар арасындағы электростатикалық итермелеуді азайтады, сондай-ақ бір-біріне де, протондарға да тартымды ядролық күшті көрсетеді. Сондықтан екі немесе одан көп протонды ядроға біріктіру үшін бір немесе бірнеше нейтрон қажет. Протон саны артаған сайын, тұрақты ядроны қамтамасыз ету үшін қажетті нейтрон мен протон арақатынасы да артады (графикке қараңыз). Мысалы, He 3-те нейтрон-протон арақатынасы 1:2 болса, U 238-де 3:2-ден жоғары. Көптеген жеңіл элементтерде 1:1 (1=Z=N) арақатынасы бар тұрақты нуклидтер кездеседі. Ca 40 (кальций 40) нуклиді – нейтрон мен протон саны тең болатын ең ауыр тұрақты нуклид. Кальций-40-тан ауыр барлық тұрақты нуклидтерде протонға қарағанда нейтрон көп.
Atomic nuclei other than hydrogen H 1 have protons and neutrons bound together by the residual strong force. Because protons are positively charged, they repel each other. Neutrons, which are electrically neutral, stabilize the nucleus in two ways. Their copresence pushes protons slightly apart, reducing the electrostatic repulsion between the protons, and they exert the attractive nuclear force on each other and on protons. For this reason, one or more neutrons are necessary for two or more protons to be bound into a nucleus. As the number of protons increases, so does the ratio of neutrons to protons necessary to ensure a stable nucleus (see graph). For example, although the neutron–proton ratio of He 3 is 1:2, the neutron–proton ratio of U 238 is greater than 3:2. A number of lighter elements have stable nuclides with the ratio 1:1 (1=Z = N). The nuclide Ca 40 (calcium 40) is observationally the heaviest stable nuclide with the same number of neutrons and protons. All stable nuclides heavier than calcium 40 contain more neutrons than protons.