Isobar (nuklid) - Isobar (nuclide)

V tomto grafu nuklidů se izobary vyskytují podél diagonálních čar probíhajících od pravého dolního k levému hornímu rohu. Řada stability beta zahrnuje pozorovatelně stabilní nuklidy zobrazené černě; odpojené „ostrovy“ jsou důsledkem pravidla Mattauchova isobaru .

Izobary jsou atomy ( nuklidy ) různých chemických prvků, které mají stejný počet nukleonů . Odpovídajícím způsobem se izobary liší atomovým číslem (nebo počtem protonů ), ale mají stejné hmotnostní číslo . Příkladem série isobars by ⁴⁰ S , ⁴⁰ Cl , ⁴⁰ Ar , ⁴⁰ K a ⁴⁰ Ca . I když všechna jádra těchto nuklidů obsahují 40 nukleonů, obsahují různý počet protonů a neutronů.

Termín „isobars“ (původně „isobares“) pro nuklidy navrhl Alfred Walter Stewart v roce 1918. Je odvozen z řeckého slova isos , což znamená „rovná se“, a baros , což znamená „váha“.

Hmotnost

Stejné hmotnostní číslo znamená, ani stejnou hmotu z jader , ani stejné atomové hmotnosti z odpovídajících nuklidů. Z Weizsäckerova vzorce pro hmotnost jádra:

{\ displaystyle m (A, Z) = Zm_ {p} + Nm_ {n} -a_ {V} A + a_ {S} A ^ {2/3} + a_ {C} {\ frac {Z ^ {2 }} {A ^ {1/3}}} + a_ {A} {\ frac {(NZ) ^ {2}} {A}} - \ delta (A, Z)}

kde hmotnostní číslo $A se$ rovná součtu atomového čísla $Z$ a počtu neutronů $N$ a $m p$ , $m n$ , $a V$ , $a S$ , $a C$ , $a A$ jsou konstanty, je vidět, že hmotnost závisí na $Z$ a $N$ nelineárně, dokonce i pro konstantní hmotnostní číslo. Pro liché $A$ se připouští, že $δ = 0$ a hmotnostní závislost na $Z$ je konvexní (nebo na $N$ nebo $N - Z$ , nezáleží na konstantě $A$ ). To vysvětluje, že rozpad beta je energeticky příznivý pro nuklidy bohaté na neutrony a rozpad pozitronu je příznivý pro silně neutronové nuklidy. Oba režimy rozpadu nemění počet hmot, proto jsou původní jádro a jeho dceřiné jádro izobary. V obou výše zmíněných případech se těžší jádro rozpadá na lehčí izobar.

Pro sudé $A$ má výraz $δ$ tvar:

{\ displaystyle \ delta (A, Z) = (- 1) ^ {Z} a_ {P} A ^ {- {\ frac {1} {2}}}}

kde $P$ je další konstantní. Tento termín, odečtený od hromadného výrazu výše, je pozitivní pro sudá-sudá jádra a negativní pro lichá-lichá jádra. To znamená, že sudá i sudá jádra, která nemají silný přebytek neutronů nebo nedostatek neutronů, mají vyšší vazebnou energii než jejich lichí-lichí sousedé izobarů. Znamená to, že sudá i sudá jádra jsou (relativně) lehčí a stabilnější. Rozdíl je obzvláště silný pro malé $A$ . Tento efekt předpovídají (kvalitativně) i jiné jaderné modely a má důležité důsledky.

Stabilita

Tyto Mattauch pravidlo izobara se uvádí, že pokud dva sousední prvky na periodické tabulky mají izotopy stejném hmotnostním číslem, přičemž alespoň jeden z těchto isobars musí být radionuklid (radioaktivní). V případech tří izobarů sekvenčních prvků, kde první a poslední jsou stabilní (to je často případ sudých i nuklidů, viz výše ), může dojít k rozvětvenému rozpadu středního isobaru; např. radioaktivní jód-126 má téměř stejnou pravděpodobnost pro dva režimy rozpadu, které vedou k různým dceřiným izotopům: telurium-126 a xenon-126 .

Žádné pozorovatelně stabilní izobary neexistují pro hmotnostní čísla 5 (rozpady na helium-4 plus proton nebo neutron ), 8 (rozpady na dvě jádra helia-4), 147, 151, stejně jako pro 209 a vyšší. Dva pozorovatelně stabilní izobary existují pro 36, 40, 46, 50, 54, 58, 64, 70, 74, 80, 84, 86, 92, 94, 96, 98, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 120, 122, 123, 124, 126, 132, 134, 136, 138, 142, 154, 156, 158, 160, 162, 164, 168, 170, 176, 180, 184, 192, 196, 198 a 204.

Teoreticky žádné dva stabilní nuklidy nemají stejné hmotnostní číslo (protože žádné dva nuklidy, které mají stejné hmotnostní číslo, nejsou stabilní vůči rozpadu beta a dvojitému rozpadu beta ), a neexistují žádné stabilní nuklidy pro množství číslo 5, 8, 143–155 , 160–162 a ≥ 165, protože teoreticky mohou stabilní nuklidy beta-rozpadu pro tyto hromadná čísla podléhat rozpadu alfa .

Viz také

Izotopy (nuklidy se stejným počtem protonů)
Izotony (nuklidy se stejným počtem neutronů)
Jaderné izomery (různé excitované stavy stejného nuklidu)
Magické číslo (fyzika)
Zachycení elektronů

Bibliografie

Sprawls, Perry (1993). "5 - Charakteristika a struktura hmoty". Fyzikální principy lékařského zobrazování (2. vyd.). Madison, WI : Vydávání lékařské fyziky. ISBN 0-8342-0309-X . Vyvolány 28 April 2010 .

Reference

^ Sprawls (1993)
^ http://jnm.snmjournals.org/content/19/6/581.full.pdf
^ Etymologie online
^ prostřednictvím stabilního izotopu ; srov. pozorovatelně stabilní a všimněte si také nedávno objevených rozpadů: Eu-151 , Os-186 a Bi-209

[1] Sprawls (1993)

[2] ttp://jnm.snmjournals.org/content/19/6/581.full.pdf

[3] Etymologie online

[4] rostřednictvím stabilního izotopu ; srov. pozorovatelně stabilní a všimněte si také nedávno objevených rozpadů: Eu-151 , Os-186 a Bi-209

Languages

In other projects