Нуклід — у ядерній фізиці атомне ядро з певною кількістю протонів і нейтронів і стан ядерної енергії.
Серед нуклідів виділяють кілька груп:
- Нукліди з однаковою кількістю протонів, але різною кількістю нейтронів (однаковий атомний номер і різні масові числа ) є ізотопами. Також атоми з такими нуклідами (як ядра) називають ізотопами даного елемента.
- Нукліди з однаковою кількістю нейтронів є ізотонами.
- Нукліди з однаковим масовим числом (однакова кількість нуклонів у ядрі), але різним зарядом (атомним номером) є ізобарами.
- Нукліди з однаковими масовими числами і зарядами, але різні за квантовим станом, називаються ядерними ізомерами.
У природі існує 257 стабільних і близько 2000 нестабільних (радіоактивних ) нуклідів, які називаються радіонуклідами.
Крім того, понад кілька тисяч було вироблено штучно.
Ізотопи
Ізотопи – атомні ядра, які мають однакове число протонів Z, різну кількість нейтронів N і, отже, різний масове число A = Z + N. Приклад: ізотопи кальцію Са (Z = 20) – 38Ca, 39Ca, 40Ca, 41Ca, 42Ca.
Таблиця ізотопів хімічних елементів
Порядковий номер, Z | Символ хімічного елемента | Назва хімічного елемента | Мінімальна-максимальна масове число ізотопу хімічного елемента |
---|---|---|---|
0 | n | нейтрон | 1 |
1 | H | водень | 1–7 |
2 | He | гелій | 3–10 |
3 | Li | літій | 3–12 |
4 | Be | берилій | 5–16 |
5 | B | бор | 6–19 |
6 | C | вуглець | 8–22 |
7 | N | азот | 10–25 |
8 | O | кисень | 12–28 |
9 | F | фтор | 14–31 |
10 | Ne | неон | 16–34 |
11 | Na | натрій | 18–37 |
12 | Mg | магний | 19–40 |
13 | Al | алюміній | 21–43 |
14 | Si | кремній | 22–44 |
15 | P | фосфор | 24–46 |
16 | S | сірка | 26–49 |
17 | Cl | хлор | 28–51 |
18 | Ar | аргон | 30–53 |
19 | K | калій | 32–55 |
20 | Ca | кальцій | 34–57 |
21 | Sc | скандій | 36–60 |
22 | Ti | титан | 38–63 |
23 | V | ванадій | 40–65 |
24 | Cr | хром | 42–67 |
25 | Mn | марганець | 44–69 |
26 | Fe | залізо | 45–72 |
27 | Co | кобальт | 50–75 |
28 | Ni | нікель | 48–78 |
29 | Cu | мідь | 52–80 |
30 | Zn | цинк | 54–83 |
31 | Ga | галлій | 56–86 |
32 | Ge | германій | 58–89 |
33 | As | мыш’як | 60–92 |
34 | Se | селен | 64–94 |
35 | Br | бром | 67–97 |
36 | Kr | криптон | 69–100 |
37 | Rb | рубідий | 71–101 |
38 | Sr | стронцій | 73–105 |
39 | Y | іттрий | 76–108 |
40 | Zr | цирконій | 78–110 |
41 | Nb | ніобій | 81–113 |
42 | Mo | молібден | 83–115 |
43 | Tc | технецій | 85–118 |
44 | Ru | рутеній | 87–120 |
45 | Rh | родій | 89–122 |
46 | Pd | палладій | 91–124 |
47 | Ag | срібро | 93–130 |
48 | Cd | кадмій | 95–132 |
49 | In | індій | 97–135 |
50 | Sn | олово | 99–137 |
51 | Sb | сурма | 103–139 |
52 | Te | теллур | 105–142 |
53 | I | йод | 108–144 |
54 | Xe | ксенон | 109–147 |
55 | Cs | цезій | 112–151 |
56 | Ba | барій | 114–153 |
57 | La | лантан | 117–155 |
58 | Ce | церій | 119–157 |
59 | Pr | празеодим | 121–159 |
60 | Nd | неодим | 124–161 |
61 | Pm | прометій | 126–163 |
62 | Sm | самарій | 128–165 |
63 | Eu | європій | 130–167 |
64 | Gd | гадоліній | 134–169 |
65 | Tb | тербій | 135–171 |
66 | Dy | диспрозій | 138–173 |
67 | Ho | гольмій | 140–175 |
68 | Er | ербій | 143–177 |
69 | Tm | тулій | 144–179 |
70 | Yb | іттербій | 148–181 |
71 | Lu | лютецій | 150–184 |
72 | Hf | гафній | 151–188 |
73 | Ta | тантал | 155–190 |
74 | W | вольфрам | 158–192 |
75 | Re | реній | 159–194 |
76 | Os | осмій | 162–200 |
77 | Ir | іридій | 164–202 |
78 | Pt | платина | 166–203 |
79 | Au | золото | 169–205 |
80 | Hg | ртуть | 171–210 |
81 | Tl | таллій | 176–212 |
82 | Pb | свинець | 178–215 |
83 | Bi | вісмут | 184–218 |
84 | Po | полоній | 188–220 |
85 | At | астат | 191–223 |
86 | Rn | радон | 193–228 |
87 | Fr | францій | 199–232 |
88 | Ra | радій | 201–234 |
89 | Ac | актиній | 206–236 |
90 | Th | торій | 208–238 |
91 | Pa | протактиній | 212–240 |
92 | U | уран | 217–242 |
93 | Np | нептуній | 225–244 |
94 | Pu | плутоній | 228–247 |
95 | Am | америцій | 230–249 |
96 | Cm | кюрій | 232–252 |
97 | Bk | берклій | 234–254 |
98 | Cf | калифорній | 237–256 |
99 | Es | ейнштейній | 240–258 |
100 | Fm | фермій | 242–260 |
101 | Md | менделевій | 245–262 |
102 | No | нобелій | 248–264 |
103 | Lr | лоуренсій | 251–266 |
104 | Rf | рэзерфордій | 253–268 |
105 | Db | дубній | 255–269 |
106 | Sg | сиборгій | 258–273 |
107 | Bh | борій | 260–275 |
108 | Hs | хассій | 263–276 |
109 | Mt | мейтнерій | 265–279 |
110 | Ds | дармштадтій | 267–281 |
111 | Rg | рентгеній | 272–283 |
112 | Cn | коперницій | 277–285 |
113 | Uut | 278–287 | |
114 | Fl | флеровій | 286–289 |
115 | Uup | 287–291 | |
116 | Lv | ливерморій | 290–293 |
117 | Uus | 291–292 | |
118 | Uuo | 294 |
Радіоактивні ізотопи
Радіоактивні ізотопи – ядра-ізотопи, які відчувають радіоактивний розпад. Більшість відомих ізотопів – радіоактивні (~ 3500).
Радіоактивні ізотопи, що початково присутні на Землі
Радіонуклід | Ваговий вміст в земній корі | Період напіврозпаду, років | Тип розпаду |
Уран-238 | 3·10-6 | 4.5·109 | α-розпад |
Торій-232 | 8·10-6 | 1.4·1010 | α-розпад, γ-розпад |
Калій-40 | 3·10-16 | 1.3·109 | (β- розпад, γ-розпад |
Ванадій-50 | 4.5·10-7 | 5·1014 | γ-розпад |
Рубідій-87 | 8.4·10-5 | 4.7·1010 | β-розпад |
Індій-115 | 1·10-7 | 6·1014 | β-розпад |
Лантан-138 | 1.6·10-8 | 1.1·1011 | β-розпад, γ-розпад |
Самарій-147 | 1.2·10-6 | 1.2·1011 | α-розпад |
Лютецій-176 | 3·10-8 | 2.1·1010 | β-розпад, γ-розпад |
Довгоживучі важкі ізотопи урану і торію
Ізотоп | Вміст в природній суміші, % | Період напіврозпаду, років |
232Th | 100 | 1.41·1010 |
235U | 0.7196 | 7.10·108 |
236U | 0.001 | 2.4·107 |
238U | 99.276 | 4.51·109 |
Ізотопи, що застосовуються у діагностиці
Ізотоп | T1/2 | Орган |
---|---|---|
201Tl | 73 години | серце |
99m Тс | 6 годин | серце, легені, нирки, кістки, кістковий мозок |
67Ga | 78 годин | серце |
131I | 8 днів | легені, головний мозок, нирки, печінка |
189Au | 28.7 місяця | печінка, лімфовузли |
111In | 2.8 дня | печінка |
Періоди напіврозпаду найважливіших ізотопів плутонію
зотоп | Період напіврозпаду, років |
238Pu | 90 |
239Pu | 24.300 |
240 Pu | 6.600 |
241 Pu | 13 |
242 Pu | 9*10 5 |
243 Pu | 5,7*10 -4 |
Плутоній – штучно отриманий елемент, в природі зустрічаються тільки його сліди.
Це сріблясто-білий метал, з температурою плавлення 650С, кипіння – 3227С.
Для ядерного палива використовують діоксид плутонію PuO2.
Ізобари
Ізобари – атомні ядра, що мають однакове масове число A (A = Z + N) і різні числа нейтронів і протонів.
Ізотони
Ізотони – атомні ядра, які мають однакове число нейтронів (N = const) і різну кількість протонів.