Нукліди

Нукліди — це атоми одного елемента, які мають однакову кількість протонів (атомний номер) і можуть мати різну кількість нейтронів, що впливає на їхню масу. Всі нукліди можуть бути класифіковані на основі кількості протонів і нейтронів, що їх складають.

Основні характеристики нуклідів

Атомний номер (Z):
- Кількість протонів у ядрі атома, що визначає елемент. Наприклад, атом водню має атомний номер 1, оскільки в його ядрі є один протон.
Масове число (A):
- Сумарна кількість протонів і нейтронів у ядрі атома. Наприклад, нуклід вуглецю-12 (¹²C) має 6 протонів і 6 нейтронів, отже, його масове число дорівнює 12.
Ізотопи:
- Нукліди одного елемента з однаковим атомним номером, але з різними масовими числами. Наприклад, вуглець має три основні ізотопи: вуглець-12 (¹²C), вуглець-13 (¹³C) та вуглець-14 (¹⁴C).
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.
Радіонукліди:
- Нукліди, які є радіоактивними, тобто вони спонтанно розпадаються, випромінюючи радіацію. Прикладами є уран-238 (²³⁸U) та радій-226 (²²⁶Ra).
Стабільні нукліди:
- Нукліди, які не підлягають радіоактивному розпаду, залишаючись у своїй формі протягом тривалого часу. Наприклад, ізотопи вуглецю-12 та вуглецю-13 є стабільними.

Класифікація нуклідів

Стабільні: Нукліди, які не розпадаються, наприклад, водень-1 (¹H), кисень-16 (¹⁶O).
Радіоактивні: Нукліди, які зазнають розпаду, випромінюючи альфа-, бета- або гамма-частинки. Наприклад, уран-235 (²³⁵U).
Синтетичні: Нукліди, які не зустрічаються в природі і можуть бути створені в лабораторних умовах, такі як плутоній-239 (²³⁹Pu).

Використання нуклідів

Медичні застосування:
- Радіоактивні нукліди використовуються в радіотерапії для лікування раку, а також у діагностиці за допомогою радіоізотопної томографії (ПЕТ).
Промисловість:
- Нукліди застосовуються в вимірювальних приладах, таких як радіометри, а також у контрольних системах за рівнем радіації.
Наукові дослідження:
- Вивчення ізотопів допомагає в геології (датування порід), археології (датування артефактів) та біології (вивчення метаболізму).

Нукліди є важливими складовими атомів, які відіграють ключову роль у різних наукових та медичних сферах. Їхнє вивчення допомагає зрозуміти основи атомної структури, радіоактивність та численні застосування в науці і технологіях. Якщо у вас є конкретні питання або потрібні деталі, дайте знати!

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	T_1/2	Орган
²⁰¹Tl	73 години	серце
^99mТс	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
²⁴⁰Pu	6.600
²⁴¹Pu	13
²⁴²Pu	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.