Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Таблица или диаграмма нуклидов является двумерным граф из изотопов элементов, в которых одна ось представляет собой число нейтронов (символ N ) , а другой представляет собой число протонов (атомный номер, символ Z ) в атомном ядре . Таким образом, каждая точка на графике представляет собой нуклид известного или гипотетического химического элемента . Эта система упорядочения нуклидов может дать более полное представление о характеристиках изотопов, чем более известная таблица Менделеева., где показаны только элементы, а не их изотопы. Диаграмма нуклидов также известна как диаграмма Сегре в честь итальянского физика Эмилио Сегре . [1]

Описание и утилита [ править ]

Диаграмма или таблица нуклидов отображает ядерное или радиоактивное поведение нуклидов, поскольку они различают изотопы элемента. Это контрастирует с периодической таблицей, которая отображает только их химическое поведение, поскольку изотопы (нуклиды, которые являются вариантами одного и того же элемента) не различаются химически в какой-либо значительной степени, за исключением водорода. Карты нуклидов упорядочивают нуклиды вдоль оси X по их количеству нейтронов и вдоль оси Y по их количеству протонов до пределов нейтронных и протонных капельных линий . Это представление было впервые опубликовано Куртом Гуггенхаймером в 1934 году [2] и расширено Джорджо Феа в 1935 году [3] Эмилио Сегре.в 1945 году или Гленн Сиборг. В 1958 году Вальтер Зельманн-Эггеберт и Герда Пфенниг опубликовали первое издание карты нуклидов Карлсруэ . Его 7-е издание было выпущено в 2006 году. Сегодня существует несколько карт нуклидов, четыре из которых имеют широкое распространение: карта нуклидов Карлсруэ, универсальная карта нуклидов Страсбурга, карта нуклидов от Японского агентства по атомной энергии (JAEA) и диаграмма нуклидов из атомной энергетической лаборатории Knolls в США. [4] Он стал основным инструментом ядерного сообщества.

Тенденции в таблице нуклидов [ править ]

Период полураспада изотопа. Более темная область более стабильного изотопа отходит от линии протонов (Z) = нейтронов (N), поскольку число элементов Z становится больше
  • Изотопы - это нуклиды с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов; то есть они имеют одинаковый атомный номер и, следовательно, являются одним и тем же химическим элементом . Изотопы соседствуют друг с другом по вертикали. Примеры включают углерод-12, углерод-13 и углерод-14 в таблице выше.
  • Изотоны - это нуклиды с одинаковым числом нейтронов, но разным числом протонов. Изотоны соседствуют друг с другом по горизонтали. Примеры включают углерод-14, азот-15 и кислород-16 из приведенной выше таблицы.
  • Изобары - это нуклиды с одинаковым числом нуклонов (т.е. массовым числом), но разным числом протонов и нейтронов. Изобары соседствуют друг с другом по диагонали от левого нижнего до правого верхнего. Примеры включают углерод-14, азот-14 и кислород-14 в таблице выше.
  • Изодиаферы - это нуклиды с одинаковой разницей между их числами нейтронов и протонов ( N  -  Z ). Как и изобары, они следуют диагональным линиям, но под прямым углом к ​​линиям изобар (от верхнего левого угла к нижнему правому). Примеры включают бор-10, углерод-12 и азот-14 (как N  -  Z  = 0 для каждой пары) или бор-12, углерод-14 и азот-16 (как N  -  Z  = 2 для каждой пары). .
  • За нейтронной капельной линией в нижнем левом углу нуклиды распадаются за счет испускания нейтронов .
  • За линией капель протонов в правом верхнем углу нуклиды распадаются за счет испускания протонов . Капельные линии установлены только для некоторых элементов.
  • Островок стабильности является гипотетическим область в верхнем правом кластере нуклидов , который содержит изотопы гораздо более стабильны , чем другие трансурановые элементы .
  • Не существует стабильных нуклидов с равным числом протонов и нейтронов в ядрах с атомным номером больше 20 (т. Е. Кальций ), как это легко увидеть из диаграммы. Ядрам с большим атомным номером для стабильности требуется избыток нейтронов.
  • Единственными стабильными нуклидами, имеющими нечетное число протонов и нечетное число нейтронов, являются водород-2 , литий-6 , бор-10 , азот-14 и (по наблюдениям) тантал-180 . Это связано с тем, что масса-энергия таких атомов обычно выше, чем у их соседей по той же изобарической цепочке, поэтому большинство из них нестабильны к бета-распаду .
  • Не существует стабильных нуклидов с массовыми числами 5 или 8. Существуют стабильные нуклиды со всеми другими массовыми числами до 208, за исключением 147 и 151. ( Висмут-209 оказался радиоактивным в 2003 году, но с периодом полураспада. 1,9 × 10 19 лет.)
  • За исключением, возможно, пары теллур-123 и сурьма-123 , нечетные массовые числа никогда не представлены более чем одним стабильным нуклидом. Это связано с тем, что масса-энергия является выпуклой функцией атомного номера, поэтому все нуклиды в нечетной изобарической цепочке, кроме одного, имеют соседа с более низкой энергией, на который они могут распадаться посредством бета-распада.
  • Не существует стабильных нуклидов с атомным номером больше Z  = 82 ( свинец ) [5], хотя висмут ( Z  = 83) стабилен для всех практических целей человека. Все элементы с атомными номерами от 1 до 82 имеют стабильные изотопы, за исключением технеция ( Z  = 43) и прометия ( Z  = 61).

Таблицы [ править ]

Для удобства в Википедии доступны три различных представления данных: два набора «Сегментированных таблиц» и одна «Модульная таблица (все элементы)». Единичная таблица позволяет легко визуализировать тенденции счета протонов / нейтронов, но требует одновременной горизонтальной и вертикальной прокрутки. Сегментированные таблицы позволяют легче исследовать конкретный химический элемент с гораздо меньшей прокруткой. Предоставляются ссылки для быстрого перехода между различными разделами.

Сегментированные таблицы [ править ]

  • Таблица нуклидов (сегментированная, узкая)
  • Таблица нуклидов (сегментированная, широкая)

Полная таблица [ править ]

В приведенной ниже таблице нуклидов показаны нуклиды (часто свободно называемые «изотопами», но этот термин правильно относится к нуклидам с тем же атомным номером, см. Выше), включая все с периодом полураспада не менее одного дня. [6] Они расположены с увеличением атомных номеров слева направо и увеличением числа нейтронов сверху вниз.

Цвет ячейки обозначает период полураспада каждого нуклида; если граница присутствует, ее цвет указывает на период полураспада наиболее стабильного ядерного изомера . В графических браузерах у каждого нуклида также есть всплывающая подсказка, показывающая период его полураспада. Каждый цвет представляет определенный диапазон продолжительности периода полураспада , а цвет границы указывает период полураспада его ядерного изомерного состояния. Некоторые нуклиды имеют несколько ядерных изомеров , и в этой таблице указан самый длинный изомер. Пунктирные границы означают, что у нуклида есть ядерный изомер., и их цвет представлен так же, как и у их обычных аналогов. Пунктирные линии между несколькими нуклидами первых нескольких элементов - экспериментально определенные линии капель протонов и нейтронов .

Фрагмент таблицы нуклидов на памятнике перед Центром новых технологий Варшавского университета, в названии которого показаны четыре элемента, названные польскими учеными или для них («включая Po , Ra , Cm , Cn ») и под таблицей:
полоний ( 84 Po), открытый в 1898 г.,
радий ( 88 Ra), обнаруженный в 1898 г.,
кюрий ( 96 Cm), обнаруженный в 1944 г.,
коперниций ( 112 Cn), обнаруженный в 1996 г.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Дж. Бирн (2011). Нейтроны, ядра и материя: исследование физики медленных нейтронов . Минеола, Нью-Йорк: Dover Publications. ISBN 978-0486482385.
  2. ^ Курт Гуггенхаймер. Journal de Physique et le Radium 5 (1934) 253
  3. ^ Джорджио Феа. Il Nuovo Cimento 2 (1935) 368
  4. ^ «Что мы делаем: таблица нуклидов» . Атомная энергетическая лаборатория Кноллса. Архивировано из оригинального 18 октября 2016 года . Проверено 14 мая 2009 года .
  5. ^ Холден, CRC Справочник по химии и физике, 90-е издание, §11
  6. ^ Данные для этих таблиц были получены из Брукхейвенской национальной лаборатории, у которой есть интерактивная таблица нуклидов с данными о ~ 3000 нуклидах.

Внешние ссылки [ править ]

  • Диаграмма нуклидов 2014 г. (Японское агентство по атомной энергии)
  • Интерактивная карта нуклидов (Брукхейвенская национальная лаборатория)
  • Карта нуклидов Карлсруэ - новое 10-е издание 2018 г.
  • Nucleonica - ядерная наука через Интернет
  • График нуклидов МАГАТЭ в реальном времени
  • приложение для мобильных устройств: Android или Apple - для ПК используйте Live Chart of Nuclides - МАГАТЭ
  • Красочная карта нуклидов , составленная доктором Эдвардом Симпсоном из Австралийского национального университета.
  • Еще один пример диаграммы нуклидов из данных Кореи только до января 1999 г.