Введение

Это список химических элементов по стабильности их изотопов. Из первых 82 элементов в периодической таблице 80 имеют изотопы, считающиеся стабильными. Технеций и прометий (атомные номера 43 и 61 соответственно) и все элементы с атомным номером более 82 имеют только изотопы, которые, как известно, распадаются посредством радиоактивного распада. Не ожидается, что какие-либо неоткрытые элементы будут стабильными; поэтому свинец считается самым тяжелым стабильным элементом. Однако возможно, что некоторые изотопы, которые в настоящее время считаются стабильными, окажутся распадающимися с чрезвычайно длительным периодом полураспада (как в случае с бисмутом-209). Этот список отражает общепринятое научным сообществом мнение на 2023 год. Только период полураспада теллура-128 больше. Среди химических элементов только один элемент (олово) имеет 10 стабильных изотопов, 5 – по 7 стабильных изотопов, 7 – по 6 стабильных изотопов, 11 – по 5 стабильных изотопов, 9 – по 4 стабильных изотопа, 5 – по 3 стабильных изотопа, 16 – по 2 стабильных изотопа и 26 – по 1 стабильному изотопу. Другой примечательный пример – единственный природный изотоп висмута, висмут-209, который предсказывался нестабильным с очень длительным периодом полураспада, но наблюдается его распад. Благодаря своим большим периодам полураспада такие изотопы все еще встречаются на Земле в различных количествах и вместе со стабильными изотопами называются первичными изотопами. Все первичные изотопы приведены в порядке убывания их распространенности на Земле. Список первичных нуклидов в порядке периода полураспада см. в статье «Список нуклидов». Известно 118 химических элементов. Все элементы до элемента 94 встречаются в природе, а остальные обнаруженные элементы производятся искусственно, причем все их изотопы, как известно, высокорадиоактивны с относительно коротким периодом полураспада (см. ниже). Элементы в этом списке упорядочены по периоду жизни их наиболее стабильного изотопа. Из них три элемента (висмут, торий и уран) являются первичными, поскольку их период полураспада достаточно велик, чтобы их можно было обнаружить на Земле, в то время как все остальные образуются либо в результате радиоактивного распада, либо синтезируются в лабораториях и ядерных реакторах. Только 13 из 38 известных, но нестабильных элементов имеют изотопы с периодом полураспада не менее 100 лет. Все известные изотопы остальных 25 элементов высокорадиоактивны и используются в научных исследованиях, а иногда и в промышленности и медицине. Возможно, некоторые из более тяжелых элементов в периодической таблице имеют еще не открытые изотопы с более длительным сроком жизни, чем указанные здесь. На Земле в природе встречается около 338 нуклидов. Они включают 251 стабильный изотоп и, с добавлением 35 долгоживущих радиоизотопов с периодом полураспада более 100 миллионов лет, в общей сложности 286 первичных нуклидов, как указано выше. Природные нуклиды включают не только 286 первичных, но и около 52 более короткоживущих изотопов (с периодом полураспада менее 100 миллионов лет, слишком коротким, чтобы сохраниться с момента образования Земли), которые являются продуктами распада первичных изотопов (например, радий из урана) или образуются в результате энергичных природных процессов, таких как углерод-14, образующийся из атмосферного азота под воздействием космических лучей.

Элементы по числу первичных изотопов

Четное число протонов или нейтронов более стабильно (обладает более высокой энергией связи) из-за эффектов спаривания, поэтому четно-четные ядра гораздо стабильнее, чем нечетно-нечетные. Одно из следствий этого – небольшое количество стабильных нечетно-нечетных ядер: на самом деле стабильны только пять, а еще четыре имеют период полураспада более миллиарда лет. Другое следствие – предотвращение бета-распада многих четно-четных ядер в другое четно-четное ядро с тем же массовым числом, но с меньшей энергией, поскольку распад, происходящий поэтапно, должен был бы пройти через нечетно-нечетное ядро с более высокой энергией. (Двойной бета-распад непосредственно из четно-четного в четно-четное ядро, минуя нечетно-нечетное, возможен лишь изредка и является процессом, настолько сильно замедленным, что его период полураспада превышает возраст Вселенной более чем в миллиард раз.) Это приводит к большему количеству стабильных четно-четных ядер – до трех для некоторых массовых чисел и до семи для некоторых атомных (протонных) чисел, а также как минимум четыре для всех стабильных элементов с четным Z, расположенных после железа (за исключением стронция и свинца). Поскольку ядро с нечетным числом протонов относительно менее стабильно, элементы с нечетным атомным номером, как правило, имеют меньше стабильных изотопов. Из 26 "моноизотопных" элементов, имеющих только один стабильный изотоп, все, кроме одного, имеют нечетный атомный номер – единственным исключением является бериллий. Кроме того, ни один элемент с нечетным атомным номером не имеет более двух стабильных изотопов, в то время как каждый элемент с четным атомным номером, имеющий стабильные изотопы, за исключением гелия, бериллия и углерода, имеет по крайней мере три. Только один элемент с нечетным атомным номером, калий, имеет три первичных изотопа; ни у одного из них не более трех.

Элементы без первичных изотопов

+Нет первичных изотопов. Самый долгоживущий изотоп > 1 день. Z Элемент t1⁄2 Самый долгоживущий изотоп 94 плутоний 8.08 Плутоний 244 96 кюрий 1.56 Кюрий 247 43 технеций 4.21 Технеций 97 93 нептуний 2.14 Нептуний 237 91 протактиний 32,760 лет Протактиний 231 95 америций 7,370 лет Америций 243 88 радий 1,600 лет Радий 226 97 берклий 1,380 лет Берклий 247 98 калифорний 900 лет Калифорний 251 84 полоний 125 лет Полоний 209 89 актиний 21.772 лет Актиний 227 61 прометий 17.7 лет Прометий 145 99 эйнштейний 1.293 лет Эйнштейний 252100 фермий 100.5 д Фермий 257101 менделевий 51.3 д Менделевий 258 86 радон 3.823 д Радон 222+Нет первичных изотопов. Самый долгоживущий изотоп < 1 день. Z Элемент t1⁄2 Самый долгоживущий изотоп105 дубний 16 ч Дубний 268103 лоуренсий 11 ч Лоуренсий 266 85 астатин 8.1 ч Астатин 210102 нобелий 58 мин Нобелий 259104 ратерфордий 48 мин Ратерфордий 267 87 франций 22 мин Франций 223106 сиборгай 14 мин Сиборгай 269107 борий 2.4 мин Борий 270111 ренгений 1.7 мин Ренгений 282112 коперниций 28 с Коперниций 285108 гассий 16 с Гассий 269110 дармштадтий 12.7 с Дармштадтий 281113 нихоний 9.5 с Нихоний 286109 мейтнерий 4.5 с Мейтнерий 278114 флеровий 1.9 с Флеровий 289115 московий 650 мс Московий 290116 ливерморий 57 мс Ливерморий 293117 теннессин 51 мс Теннессин 294118 оганесон 690 мкс Оганесон 294