Izotopi elementa so enaki. Ideja o atomih kot nedeljivih najmanjših delcih snovi

Določen element, ki ima enak, a drugačen. Imajo enako število in raznolikost jeder. število, imajo enako strukturo elektronskih lupin in zavzemajo isto mesto v periodičnosti. kemijski sistem elementi. Izraz "izotopi" je leta 1910 predlagal F. Soddy za označevanje kemično neločljivih sort, ki se razlikujejo po svojih fizikalnih lastnostih. (predvsem radioaktivni) svetniki. Stabilne izotope je leta 1913 prvi odkril J. Thomson z uporabo ti. metoda parabol - prototip sodobne. . Ugotovil je, da ima Ne vsaj 2 različici z mas. 20. in 22. del. Imena in simboli izotopov so običajno imena in simboli ustreznih kemikalij. elementi; kažejo na zgornji levi del simbola. Na primer, za označevanje naravnega izotopi uporabljajo oznako 35 Cl in 37 Cl; včasih je element označen tudi levo spodaj, tj. napišite 35 17 Cl in 37 17 Cl. Samo izotopi najlažjega elementa, vodika, z mas. deli 1, 2 in 3 imajo posebne. imena in simboli: (1 1 H), (D ali 2 1 H) oziroma (T ali 3 1 H). Zaradi velike razlike v masah se obnašanje teh izotopov bistveno razlikuje (glej,). Stabilni izotopi se pojavljajo v vseh sodih in najbolj lihih elementih z[ 83. Število stabilnih izotopov elementov s sodimi številkami je lahko. je enako 10 (npr. y); Liho oštevilčeni elementi nimajo več kot dva stabilna izotopa. Znan pribl. 280 stabilnih in več kot 2000 radioaktivnih izotopov 116 naravnih in umetno pridobljenih elementov. Za vsak element vsebnost posameznih izotopov v naravi. zmes je podvržena majhnim nihanjem, ki jih je pogosto mogoče zanemariti. Več pomeni. pri meteoritih opazimo nihanja izotopske sestave itd. nebesna telesa. Konstantnost izotopske sestave vodi do konstantnosti elementov, ki jih najdemo na Zemlji, kar je povprečna vrednost mase danega elementa, ugotovljena ob upoštevanju številčnosti izotopov v naravi. Nihanja izotopske sestave lahkih elementov so praviloma povezana s spremembami izotopske sestave med razgradnjo. procesi, ki se dogajajo v naravi (itd.). Za težki element Pb so razlike v izotopski sestavi različnih vzorcev razložene z različnimi dejavniki. vsebine v, in drugih virov in - predniki narave. . Razlike v lastnostih izotopov danega elementa imenujemo. . Pomembno praktično Naloga je pridobiti iz narave. mešanice posameznih izotopov -

IZOTOPI(grško, isos enako, enako + topos mesto) - sorte enega kemičnega elementa, ki zaseda isto mesto v periodni sistem Elementi Mendelejeva, to je, da imajo enak jedrski naboj, vendar se razlikujejo po atomskih masah. Pri omembi I. ne pozabite navesti, kateri izotop kemikalije. element je. Izraz "izotop" se včasih uporablja v širšem pomenu - za opis atomov različnih elementov. Vendar pa je za označevanje katerega koli od atomov, ne glede na njegovo pripadnost določenemu elementu, običajno uporabiti izraz "nuklid".

I. pripada določenemu elementu in osnovnim kem. Lastnosti so določene z atomskim številom Z ali številom protonov v jedru (oziroma enako število elektronov v lupini atoma) in njegovo jedrsko fizikalno. Lastnosti so določene s celoto in razmerjem števila protonov in nevtronov, ki so v njej vključeni. Vsako jedro je sestavljeno iz Z protonov in N nevtronov, skupno število teh delcev ali nukleonov pa je masno število A = Z + N, ki določa maso jedra. Je enaka masni vrednosti danega nuklida, zaokroženi na celo število. Vsak nuklid je torej določen z vrednostmi Z in N, čeprav so lahko nekateri radioaktivni nuklidi z enakima Z in N v različnih stanjih jedrske energije in se razlikujejo po jedrski fiziki. lastnosti; take nuklide imenujemo izomeri. Nuklidi z enakim številom protonov se imenujejo izotopi.

I. so označeni s simbolom ustrezne kemikalije. element z indeksom A, ki se nahaja zgoraj levo - masno število; včasih je levo spodaj navedeno tudi število protonov (Z). Na primer, radioaktivni fosfor z masnim številom 32 in 33 se imenuje: 32 P in 33 P oziroma 32 P in 33 P. Pri označevanju I. brez navedbe simbola elementa je masno število navedeno za oznako elementa, npr. fosfor-32, fosfor-33.

I. različni elementi imajo lahko enako masno število. Atome z različnim številom protonov Z in nevtronov N, vendar z enakim masnim številom A imenujemo izobare (na primer izobare 14 32 Si, 15 32 P, 16 32 S, 17 32 Cl).

Ime "izotop" so predlagali Angleži. znanstvenik Soddy (F. Soddy). Obstoj železa je bil prvič odkrit leta 1906 med študijem radioaktivnega razpada težkih naravno radioaktivnih elementov; leta 1913 so jih odkrili tudi v neradioaktivnem elementu neonu in nato z masno spektrometrijo določili izotopsko sestavo vseh elementov periodnega sistema. Leta 1934 sta I. Joliot-Curie in F. Joliot-Curie prva pridobila umetne radioaktivne ionizatorje dušika, silicija in fosforja, nato pa z uporabo različnih jedrskih reakcij na nevtrone, nabite delce in visokoenergijske fotone radioaktivne ionizatorje vseh časov. vrste so bili pridobljeni znani elementi in sintetizirani radioaktivni 13 supertežkih - transuranovih elementov (z Z ≥ 93). Znanih je 280 stabilnih, za katere je značilna stabilnost, in več kot 1500 radioaktivnih, tj. Za trajanje obstoja radioaktivnega sevanja je značilna razpolovna doba (glej) - časovno obdobje T 1/2, v katerem se število radioaktivnih jeder prepolovi.

V naravni mešanici I. kem. Različni elementi so vsebovani v različnih količinah. Odstotek i. v dani kemikaliji. element imenujemo njihova relativna številčnost. Tako na primer naravni kisik vsebuje tri stabilne kisikove: 16O (99,759%), 17O (0,037%) in 18O (0,204%). Veliko kem. elementi imajo le en stabilen I. (9 Be, 19 F, 23 Na, 31 P, 89 Y, 127 I itd.), nekateri (Tc, Pm, Lu in vsi elementi z Z večjim od 82) pa nimajo nobenega stabilen I.

Izotopska sestava naravno prisotnih elementov na našem planetu (in v celotnem sončnem sistemu) je večinoma konstantna, vendar obstajajo majhne razlike v številčnosti atomov lahkih elementov. To je razloženo z dejstvom, da so razlike v masah njihovih elementov relativno velike, zato se izotopska sestava teh elementov spreminja pod vplivom različnih naravnih procesov, kar je posledica izotopskih učinkov (tj. razlik v lastnostih kemične snovi, ki vsebujejo te izotope). Tako je izotopska sestava številnih biološko pomembne elemente(H, C, N, O, S) je povezana zlasti s prisotnostjo biosfere in življenjsko aktivnostjo rastlinskih in živalskih organizmov.

Razlike v sestavi in ​​strukturi atomskih jeder iste kemikalije. element (različno število nevtronov) določa razliko v njihovi jedrski fiziki. lastnosti, zlasti dejstvo, da so nekateri njegovi i. lahko stabilni, drugi pa radioaktivni.

Radioaktivne transformacije. Znane so naslednje vrste radioaktivnih transformacij.

Alfa razpad je spontana transformacija jeder, ki jo spremlja emisija alfa delcev, to je dveh protonov in dveh nevtronov, ki tvorijo jedro helija 2 4 He. Posledično se naboj Z prvotnega jedra zmanjša za 2, skupno število nuklidov ali masno število pa za 4 enote, na primer:

88 226 Ra -> 86 222 Ra + 2 4 He

V tem primeru je kinetična energija uhajajočega alfa delca določena z maso začetnega in končnega jedra (ob upoštevanju mase samega alfa delca) in njunim energijskim stanjem. Če končno jedro nastane v vzbujenem stanju, se kinetična energija delca alfa nekoliko zmanjša, če pa vzbujeno jedro razpade, se energija delca alfa ustrezno poveča (v tem primeru t. i. alfa dolgega dosega). nastanejo delci). Energijski spekter delcev alfa je diskreten in leži v območju 4-9 MeV za približno 200 I. težkih elementov in 2-4,5 MeV za skoraj 20 alfa radioaktivnih I. redkozemeljskih elementov.

Beta razpad je spontana transformacija jeder, pri kateri se naboj Z prvotnega jedra spremeni za ena, masno število A pa ostane enako. beta razpad je medsebojna pretvorba protonov (p) in nevtronov (n), vključenih v jedro, ki jo spremlja emisija ali absorpcija elektronov (e -) ali pozitronov (e +), pa tudi nevtrinov (v) in antinevtrinov (v -). Obstajajo tri vrste beta razpada:

1) elektronski beta razpad n -> p + e - + v -, ki ga spremlja povečanje naboja Z za 1 enoto, na primer s transformacijo enega od nevtronov jedra v proton.

2) beta razpad pozitrona p -> n + e + + v, ki ga spremlja zmanjšanje naboja Z za 1 enoto, na primer s transformacijo enega od protonov jedra v nevtron.

3) zajem elektronov p + e - -> n + v s hkratno transformacijo enega od protonov jedra v nevtron, kot v primeru razpada z emisijo pozitronov, ki ga spremlja tudi zmanjšanje naboja za 1 enoto, na primer

V tem primeru pride do zajetja elektrona iz ene od elektronskih lupin atoma, najpogosteje iz K-lupine, ki je najbližje jedru (K-zajem).

Beta-minus razpad je značilen za nevtronsko bogata jedra, v katerih je število nevtronov večje kot v stabilnih jedrih, beta-plus razpad in s tem zajem elektronov pa za jedra s pomanjkanjem nevtronov, v katerih je število nevtronov manjša kot v stabilnih jedrih ali t.i beta-stabilna jedra. Energija razpada je porazdeljena med delcem beta in nevtrinom, zato spekter beta ni diskreten, kot pri delcih alfa, temveč zvezen in vsebuje delce beta z energijami od blizu nič do določenega Emax, značilnega za vsako radioaktivno in Beta-radioaktivne ione najdemo v vseh elementih periodnega sistema.

Spontana cepitev je spontani razpad težkih jeder na dva (včasih 3-4) fragmenta, ki predstavljata jedra srednjih elementov periodnega sistema (pojav sta leta 1940 odkrila sovjetska znanstvenika G. N. Flerov in K. A. Petrzhak).

sevanje gama - fotonsko sevanje z diskretnim energijskim spektrom, nastane pri jedrskih transformacijah, spremembi energijskega stanja atomskih jeder ali pri anihilaciji delcev. Emisija gama žarkov spremlja radioaktivno transformacijo v primerih, ko nastane novo jedro v vzbujenem energijskem stanju. Življenjsko dobo takšnih jeder določa jedrska fizika. Lastnosti matičnega in hčerinskega jedra se zlasti povečujejo z zmanjševanjem energije prehodov gama in lahko dosežejo relativno velike vrednosti za primere metastabilnega vzbujenega stanja. Energija gama sevanja, ki ga oddajajo različni laserji, se giblje od desetin keV do več MeV.

Stabilnost jeder. Pri beta razpadu potekajo medsebojne transformacije protonov in nevtronov, dokler ni doseženo energijsko najugodnejše razmerje p in n, ki ustreza stabilnemu stanju jedra. Vse nuklide delimo glede na beta razpad na beta radioaktivna in beta stabilna jedra. Beta stabilni se nanašajo na stabilne ali alfa radioaktivne nuklide, pri katerih je beta razpad energijsko nemogoč. Vsi beta-rezistentni I. v kem. elementi z atomskim številom Z do 83 so stabilni (z nekaj izjemami), vendar težki elementi nimajo stabilnih i.s., vsi njihovi beta stabilni i.s. pa so alfa radioaktivni.

Pri radioaktivni transformaciji se sprosti energija, ki ustreza razmerju mas začetnega in končnega jedra, masi in energiji oddanega sevanja. Možnost p-razpada brez spremembe masnega števila A je odvisna od razmerja mas ustreznih izobar. Izobare z večjo maso se zaradi razpada beta spremenijo v izobare z manjšo maso; Še več, manjša kot je masa izobare, bližje je P-stabilnemu stanju. Obratni proces zaradi zakona o ohranitvi energije ne more priti. Tako na primer za zgoraj omenjene izobare potekajo transformacije v naslednjih smereh s tvorbo stabilnega izotopa žvepla-32:

Jedra beta-razpadnih nuklidov vsebujejo vsaj en nevtron za vsak proton (izjema sta 1 1 H in 2 3 He), z večanjem atomskega števila pa se razmerje N/Z povečuje in doseže vrednost 1,6 za uran.

Z večanjem števila N postane jedro danega elementa nestabilno glede na beta-minus razpad elektrona (s transformacijo n->p), zato so jedra, obogatena z nevtroni, beta-aktivna. V skladu s tem so jedra s pomanjkanjem nevtronov nestabilna za beta+ razpad pozitronov ali zajem elektronov (s p->n transformacijo), razpad alfa in spontano cepljenje pa opazimo tudi v težkih jedrih.

Ločevanje stabilnih in proizvodnja umetnih radioaktivnih izotopov. Ločevanje i. je obogatitev naravne mešanice i. dane kemikalije. element s posameznimi sestavinami njegove sestave in izolacijo čistih spojin iz te mešanice. Vse metode ločevanja temeljijo na izotopskih učinkih, torej na fizikalno-kemijskih razlikah. lastnosti različnih i. in kemikalij, ki jih vsebujejo. spojine (trdnost kemičnih vezi, gostota, viskoznost, toplotna kapaciteta, tališče, izhlapevanje, hitrost difuzije itd.). Metode ločevanja temeljijo na razlikah v obnašanju i. in spojin, ki jih vsebujejo, v fizikalni kemiji. procesov. Praktično se uporabljajo elektroliza, centrifugiranje, plinska in toplotna difuzija, difuzija v toku pare, rektifikacija, kemična. in izmenjave izotopov, elektromagnetno ločevanje, lasersko ločevanje itd. Če posamezen postopek povzroči nizek učinek, tj. nizek I. koeficient ločevanja, ga večkrat ponovimo, dokler ne dosežemo zadostne stopnje obogatitve. Ločevanje lahkih elementov je najučinkovitejše zaradi velikih relativnih razlik v masah njihovih izotopov. Na primer, "težka voda", to je voda, obogatena s težkim vodikom-devterijem, katere masa je dvakrat večja, v industrijsko merilo pridobljeno v obratih za elektrolizo; Zelo učinkovita je tudi izolacija devterija z nizkotemperaturno destilacijo. Ločevanje i. urana (za pridobivanje jedrskega goriva - 235 U) se izvaja v napravah za plinsko difuzijo. Širok spekter obogateni stabilni jod pridobivajo v napravah za elektromagnetno ločevanje. V nekaterih primerih se uporablja ločevanje in obogatitev mešanice radioaktivnega železa, na primer za pridobivanje radioaktivnega železa-55 z visoko specifično aktivnostjo in čistostjo radionuklidov.

Umetno radioaktivno sevanje nastane kot posledica jedrskih reakcij - interakcije nuklidov med seboj in z jedrskimi delci ali fotoni, zaradi česar nastanejo drugi nuklidi in delci. Jedrska reakcija je običajno označena na naslednji način: najprej je označen simbol začetnega izotopa, nato pa simbol, ki nastane kot posledica te jedrske reakcije. V oklepaju med njima je najprej naveden delec, ki vpliva, nato pa oddani delec ali kvant sevanja (glej tabelo, stolpec 2).

Verjetnost, da pride do jedrske reakcije, je kvantitativno označena s tako imenovanim efektivnim presekom (ali presekom) reakcije, označenim grška črka o in izraženo v skednjih (10 -24 cm 2). Za proizvodnjo umetno radioaktivnih nuklidov jedrske reaktorje (glej Jedrski reaktorji) in pospeševalnike nabitih delcev (glej). Številni radionuklidi, ki se uporabljajo v biologiji in medicini, nastajajo v jedrskem reaktorju z reakcijami zajemanja jedrskega sevanja, tj. zajemanjem nevtrona z jedrom z emisijo gama kvanta (n, gama), kar povzroči nastanek izotopa isti element z masnim številom enote, večjim od prvotnega, na primer. 23 Na (n, γ) 24 Na, 31 P(n, γ) 32 P; z reakcijo (n, γ) s kasnejšim razpadom nastalega radionuklida in nastankom "hčere", na primer. 130 Te (n, γ) 131 Te -> 131 I; z reakcijami s sproščanjem nabitih delcev (n, p), (n, 2n), (n, α); npr. 14 N (n, p) 14 C; s sekundarnimi reakcijami s tritoni (t, p) in (t, n), na primer. 7 Li (n, α) 3 H in nato 16O (t, n) 18 F; s cepitveno reakcijo U (n, f), na primer. 90 Sr, 133 Xe itd. (glej Jedrske reakcije).

Nekaterih radionuklidov v jedrskem reaktorju sploh ni mogoče proizvesti ali pa je njihova proizvodnja neracionalna. medicinske namene. V večini primerov reakcija (n, γ) ne more proizvesti izotopov brez nosilca; Nekatere reakcije imajo premajhno presečno vrednost, obsevane tarče pa imajo nizko relativno vsebnost začetnega izotopa v naravni mešanici, kar vodi do nizkih reakcijskih izkoristkov in nezadostne specifične aktivnosti zdravil. Zato se veliko pomembnih radionuklidov uporablja klinično. radiodiagnostiko, dobimo z zadostno specifično aktivnostjo z uporabo z izotopi obogatenih tarč. Na primer, za pridobitev kalcija-47 se obseva tarča, obogatena s kalcijem-46 od 0,003 do 10-20%, za pridobitev železa-59 se obseva tarča z železom-58, obogatena od 0,31 do 80%, da se pridobi živo srebro. -197 - tarča z živim srebrom-196, obogatena od 0,15 do 40% itd.

V reaktorju pogl. prir. dobimo radionuklide s presežkom nevtronov, ki razpadajo z beta-sevanjem. Radionuklidi s pomanjkanjem nevtronov, ki nastanejo v jedrskih reakcijah na nabitih delcih (p, d, alfa) in fotonih ter razpadejo z emisijo pozitronov ali z zajemom elektronov, v večini primerov nastanejo v ciklotronih, linearnih pospeševalnikih protonov oz. elektronov (v slednjem primeru se uporablja zavorno sevanje) pri energijah pospešenih delcev reda desetin in stotin MeV. Tako dobijo za med. tarče radionuklide z reakcijami: 51 V (p, n) 51 Cr, 67 Zn (p, n) 67 Ga, 109 Ag (α, 2n) 111 In, 44 Ca (γ, p) 43 K, 68 Zn (γ, p) 67 Cu itd. Pomembna prednost tega načina pridobivanja radionuklidov je, da imajo praviloma drugačno kemično snov. narave kot material obsevane tarče lahko izoliramo od slednje brez nosilca. To vam omogoča, da dobite potrebne radiofarmake. zdravila z visoko specifično aktivnostjo in radionuklidno čistostjo.

Za pridobivanje številnih kratkoživih radionuklidov neposredno v kliničnih ustanovah, ti. izotopski generatorji, ki vsebujejo na primer dolgoživi matični radionuklid, katerega razpad proizvede želeni kratkoživi hčerinski radionuklid. 99m Tc, 87m Sr, 113m In, 132 I. Slednji se lahko večkrat sprošča iz generatorja med življenjsko dobo matičnega nuklida (glej Generatorji radioaktivnih izotopov).

Uporaba izotopov v biologiji in medicini. Radioaktivni in stabilni I. se pogosto uporabljajo v znanstvena raziskava. Uporabljajo se kot oznaka za pripravo izotopskih indikatorjev (glej Označene spojine) - snovi in ​​spojine, ki imajo izotopsko sestavo, ki se razlikuje od naravnih. Z metodo izotopskih indikatorjev se preučuje porazdelitev, poti in narava gibanja označenih snovi v različnih okoljih in sistemih, izvaja se njihova kvantitativna analiza in preučuje zgradbo kemikalij. spojine in biološko aktivne snovi, mehanizmi različnih dinamičnih procesov, vključno z njihovo presnovo v telesu rastlin, živali in ljudi (glej raziskave radioizotopov). Z uporabo metode izotopskih indikatorjev se izvajajo raziskave v biokemiji (preučevanje presnove, strukture in mehanizma biosinteze beljakovin, nukleinskih kislin, maščob in ogljikovih hidratov v živem organizmu, hitrost biokemičnih reakcij itd.); v fiziologiji (migracija ionov in različnih snovi, procesi absorpcije maščob in ogljikovih hidratov iz prebavil, izločanje, krvni obtok, obnašanje in vloga mikroelementov itd.); v farmakologiji in toksikologiji (vedenjske raziskave zdravila in strupene snovi, njihova absorpcija, načini in hitrosti kopičenja, porazdelitve, izločanja, mehanizem delovanja itd.); v mikrobiologiji, imunologiji, virologiji (preučevanje biokemije mikroorganizmov, encimskih in imunokemijskih mehanizmov, reakcij, interakcij virusov in celic, mehanizmov delovanja antibiotikov itd.); v higieni in ekologiji (študij onesnaženosti s škodljivimi snovmi in dekontaminacija proizvodnih in okolju, ekološka veriga različnih snovi, njihova migracija itd.). I. se uporablja tudi v drugih medicinskih biol. raziskave (za preučevanje patogeneze razne bolezni, študije zgodnjih presnovnih sprememb itd.).

V medu V praksi se radionuklidi uporabljajo za diagnostiko in zdravljenje različnih bolezni, pa tudi za radiacijsko sterilizacijo medu. materialov, izdelkov in zdravil. Klinike uporabljajo več kot 130 radiodiagnostičnih in 20 radioterapevtskih tehnik z uporabo odprtih radiofarmakov. zdravil (RP) in zaprtih izotopskih virov sevanja. V te namene je sv. 60 radionuklidov, pribl. 30 jih je najbolj razširjenih (tabela). Radiodiagnostična zdravila vam omogočajo, da pridobite informacije o funkcijah in anatomskem stanju organov in sistemov človeškega telesa. Osnova radioizotopske diagnostike (glej) je sposobnost spremljanja biol, obnašanja kemikalij, označenih z radionuklidi. snovi in ​​spojin v živem organizmu, ne da bi pri tem kršili njegovo celovitost in spremenili njegove funkcije. Vnos želenega radioizotopa ustreznega elementa v strukturo kemikalije. spojine, praktično brez spreminjanja njegovih lastnosti, omogoča spremljanje njegovega obnašanja v živem organizmu z zunanjo detekcijo sevanja sevanja, kar je ena od zelo pomembnih prednosti metode. radioizotopska diagnostika.

Dinamični indikatorji obnašanja označene spojine omogočajo oceno delovanja in stanja proučevanega organa ali sistema. Tako glede na stopnjo redčenja radiofarmakov s 24 Na, 42 K, 51 Cr, 52 Fe, 131 I itd. v tekočem mediju določajo volumen cirkulirajoče krvi, eritrocitov, albumina, izmenjava železa, vodna izmenjava elektrolitov, itd Glede na kazalnike kopičenja, gibanja in odstranjevanja radiofarmakov v organih, telesnih sistemih ali v leziji lahko ocenite stanje centralne in periferne hemodinamike, določite delovanje jeter, ledvic, pljuč, preučite jod metabolizem itd. Radiofarmacevtski izdelki z radioizotopi joda in tehnecija vam omogočajo preučevanje vseh funkcij Ščitnica. Z uporabo 99m Tc, 113m In, 123 I, 131 I, 133 Xe lahko izvedete celovito študijo pljuč - preučite porazdelitev krvnega pretoka, stanje prezračevanja pljuč in bronhijev. Radiofarmacevtiki s 43 K, 86 Rb, 99m Tc, 67 Ga, 131 I, 113m In, 197 Hg itd. omogočajo ugotavljanje prekrvavitve in prekrvavitve možganov, srca, jeter, ledvic in drugih organov. Radioaktivne koloidne raztopine in nekateri organojodni pripravki omogočajo oceno stanja poligonalnih celic in hepatocitov (Kupfferjevih celic) ter antitoksično funkcijo jeter. Z uporabo radioizotopskega skeniranja, anatomske in topografske študije ter ugotavljanja prisotnosti, velikosti, oblike in položaja lezij, ki zasedajo prostor jeter, ledvic, kostni mozeg, ščitnica, obščitnice in žleze slinavke, pljuča, bezgavke; radionuklidi 18 F, 67 Ga, 85 Sr, 87M Sr, 99M Tc omogočajo preučevanje bolezni okostja itd.

V ZSSR so bili razviti in uveljavljeni standardi sevalne varnosti za bolnike pri uporabi radioaktivnih snovi v diagnostične namene, ki strogo urejajo te postopke v smislu dovoljene ravni obsevanje. Zahvaljujoč temu, pa tudi racionalni izbiri metod in opreme za različni tipi preiskave in uporaba v radiofarmacevtikih, če je to mogoče, kratkoživih radionuklidov, ki imajo ugodne sevalne lastnosti glede učinkovitosti registracije z minimalno izpostavljenostjo sevanju, sevalne obremenitve bolnikovega telesa med radioizotopom. diagnostični postopki ah je precej nižja od doz, prejetih med rentgenolskimi preiskavami, in v večini primerov ne presega stotink in desetink rada.

V 70. letih 20. stoletje Radioizotopni pripravki se vedno bolj uporabljajo za študije in vitro, predvsem za imunokemijske študije. analizo. radioimunohim. metode temeljijo na visoko specifičnih imunokemičnih. reakcije antigen-protitelo, zaradi česar se tvori stabilen kompleks protiteles in antigenov. Po ločitvi nastalega kompleksa od neizreagiranih protiteles ali antigenov se izvede kvantifikacija z merjenjem njihove radioaktivnosti. Uporaba antigenov ali protiteles, označenih z radioizotopi, npr. 125 I, poveča občutljivost imunokem. testira desetine in stokrat. S temi testi lahko določite vsebnost hormonov, protiteles, antigenov, encimov, encimov, vitaminov in drugih biološko aktivnih snovi v telesu v koncentracijah do 0,1 mg/ml. Na ta način je mogoče določiti ne le različne patologije, temveč tudi zelo majhne spremembe, ki odsevajo začetnih fazah bolezni. Na primer, te tehnike se uspešno uporabljajo za zgodnja diagnoza in vitro sladkorna bolezen, infekcijski hepatitis, motnje presnove ogljikovih hidratov, nekatere alergijske in številne druge bolezni. Takšni radioizotopski testi niso le bolj občutljivi in ​​enostavnejši, temveč omogočajo množične raziskave in so popolnoma varni za bolnike (glej Radioizotopska diagnostika).

Z lechom. Za radiofarmake in radionuklidne vire sevanja je pogl. prir. v onkologiji, pa tudi pri zdravljenju vnetne bolezni, ekcem itd. (glejte Zdravljenje z obsevanjem). V te namene uporabljamo tako odprte radiofarmake, ki jih vnašamo v telo, v tkiva, serozne votline, sklepne votline, intravensko, intraarterijsko in v limfni sistem, kot zaprte vire sevanja za zunanjo, intrakavitarno in intersticijsko terapijo. S pomočjo ustreznih radiofarmakov pogl. prir. koloidi in suspenzije, ki vsebujejo 32 P, 90 Y, 131 I, 198 Au in druge radionuklide, zdravijo bolezni hematopoetskega sistema in različne tumorje, delujejo lokalno na patol, žarišče. Za kontaktno obsevanje (dermatol in oftalmološki beta aplikatorji) se uporabljajo 32 P, 90 Sr, 90 Y, 147 Pm, 204 Tl, v daljinskih gama terapevtskih napravah - viri 60 Co ali 137 Cs visoke aktivnosti (stotine in tisoče kirijev) . Za intersticijsko in intrakavitetno obsevanje se uporabljajo igle, granule, žice in druge posebne vrste zaprtih virov s 60 Co, 137 Cs, 182 Ta, 192 Ir, 198 Au (glej Radioaktivna zdravila).

Radioaktivni nuklidi se uporabljajo tudi za sterilizacijo materialov in medicinskih izdelkov. sestanki in zdravila. Praktična uporaba radiacijske sterilizacije je postala mogoča od 50. let prejšnjega stoletja, ko so se pojavili močni viri ionizirajočega sevanja. tradicionalne metode sterilizacija (glej) metoda sevanja ima številne prednosti. Ker pri običajnem sterilizacijskem odmerku sevanja (2-3 Mrad) ne pride do bistvenega povišanja temperature obsevanega predmeta, postane možna radiacijska sterilizacija termolabilnih predmetov, vključno z biolomi, zdravili in izdelki iz nekaterih vrst plastike. Učinek sevanja na obsevani vzorec poteka sočasno po celotnem volumnu, sterilizacija pa poteka z visoka stopnja zanesljivost. V tem primeru se za nadzor uporabljajo barvni indikatorji prejetega odmerka, nameščeni na površini embalaže steriliziranega predmeta. srček izdelke in izdelke steriliziramo ob koncu tehnol. cikel že v končani obliki in v hermetični embalaži, vključno s tistimi iz polimernih materialov, kar odpravlja potrebo po ustvarjanju strogo aseptičnih proizvodnih pogojev in zagotavlja sterilnost po proizvodnji izdelkov v podjetju. Radiacijska sterilizacija je še posebej učinkovita pri medu. izdelki za enkratno uporabo (brizge, igle, katetri, rokavice, šivalni in obvezni materiali, sistemi za zbiranje in transfuzijo krvi, biološki izdelki, kirurški instrumenti itd.), zdravila brez injekcij, tablete in mazila. Pri radiacijski sterilizaciji zdravilnih raztopin je treba upoštevati možnost njihovega radiacijskega razpada, kar vodi do spremembe sestave in lastnosti (glej Sterilizacija, hladno).

Toksikologija radioaktivnih izotopov je veja toksikologije, ki proučuje vpliv vgrajenih radioaktivnih snovi na žive organizme. Njegovi glavni cilji so: določiti sprejemljive ravni vsebnosti in vnosa radionuklidov v človeško telo z zrakom, vodo in hrano ter stopnjo neškodljivosti radioaktivnih snovi, vnesenih v telo med klini, radiodiagnostičnimi študijami; razjasnitev posebnosti poškodb z radionuklidi glede na naravo njihove porazdelitve, energijo in vrsto sevanja, razpolovno dobo, dozo, poti in ritem vnosa in raziskovanja učinkovita sredstva da preprečite škodo.

Vpliv radionuklidov, ki se pogosto uporabljajo v industriji, raziskavah in medicini, na človeško telo je najbolj poglobljeno preučen. raziskave, pa tudi tiste, ki nastanejo kot posledica cepitve jedrskega goriva.

Toksikologija radioaktivnih izotopov je organsko povezana z radiobiologijo (glej), higieno sevanja (glej) in medicinsko radiologijo (glej).

Radioaktivne snovi lahko pridejo v človeško telo skozi Airways, rumeno-kis. trakt, koža, rane površine, in z injekcijami - skozi krvne žile, mišično tkivo, sklepne površine. Narava porazdelitve radionuklidov v telesu je odvisna od osnovnih kemikalij. lastnosti elementa, oblika aplicirane spojine, pot vnosa in fiziol, stanje telesa.

Ugotovljene so precejšnje razlike v porazdelitvi in ​​poteh izločanja posameznih radionuklidov. Topne spojine Ca, Sr, Ba, Ra, Y, Zr se selektivno kopičijo v kostno tkivo; La, Ce, Pr, Pu, Am, Cm, Cf, Np - v jetrih in kostnem tkivu; K, Cs, Rb - in mišično tkivo; Nb, Ru, Te, Po so porazdeljeni razmeroma enakomerno, čeprav se nagibajo k kopičenju v retikuloendotelijskem tkivu vranice, kostnega mozga, nadledvičnih žlez in bezgavk; I in At - v ščitnici.

Porazdelitev v telesu elementov, ki pripadajo določeni skupini periodičnega sistema Mendelejeva, ima veliko skupnega. Elementi prve glavne skupine (Li, Na, K, Rb, Cs) se popolnoma absorbirajo iz črevesja, razmeroma enakomerno porazdelijo po organih in izločijo predvsem z urinom. Elementi druge glavne skupine (Ca, Sr, Ba, Ra) se dobro absorbirajo iz črevesja, selektivno odlagajo v skeletu in se v nekoliko večjih količinah izločajo z blatom. Elementi tretje glavne in četrte stranske skupine, vključno z lahkimi lantanidi, aktinidi in transuranovimi elementi, se praktično ne absorbirajo iz črevesja, praviloma se selektivno odlagajo v jetrih in v manjši meri v okostju ter se izločajo predvsem z blatom. Elementi pete in šeste glavne skupine periodnega sistema, razen Po, se razmeroma dobro absorbirajo iz črevesja in se prvi dan skoraj izključno izločijo z urinom, zaradi česar jih najdemo v relativno majhnih količinah. v organih.

Odlaganje radionuklidov v pljučno tkivo med vdihavanjem je odvisna od velikosti vdihanih delcev in njihove topnosti. Večji kot so aerosoli, večji delež se zadrži v nazofarinksu in manj prodre v pljuča. Slabo topne spojine počasi zapuščajo pljuča. Visoka koncentracija takih radionuklidov se pogosto nahaja v bezgavkah korenin pljuč. Tritijev oksid in topne spojine alkalnih in zemeljskoalkalijskih elementov se zelo hitro absorbirajo v pljuča. Pu, Am, Ce, Cm in druge težke kovine se počasi absorbirajo v pljuča.

Standardi sevalne varnosti (NSR) urejajo vnos in vsebnost radionuklidov v telesu oseb, katerih delo je povezano s poklicnimi nevarnostmi, in posamezniki od prebivalstva, pa tudi prebivalstva kot celote, dovoljene koncentracije radionuklidov v atmosferskem zraku in vodi, hrani. Ti standardi temeljijo na vrednostih največjih dovoljenih doz (MAD) sevanja, določenih za štiri skupine kritičnih organov in tkiv (glej Kritični organ, Največje dovoljene doze).

Za osebe, ki delajo v poklicno nevarnih pogojih, je sprejemljiva vrednost največje obsevanosti celega telesa, spolnih žlez in rdečega kostnega mozga 5 rem/leto, mišičnega in maščobnega tkiva, jeter, ledvic, vranice, žleze. trakt, pljuča, očesne leče - 15 rem/leto, kostno tkivo, ščitnica in koža -30 rem/leto, roke, podlakti, gležnji in stopala -75 rem/leto.

Priporočljivo je, da so standardi za posameznike iz prebivalstva 10-krat nižji kot za osebe, ki delajo v nevarnih poklicnih razmerah. Obsevanje celotne populacije je regulirano z genetsko pomembno dozo, ki ne sme preseči 5 remov v 30 letih. Ta odmerek ne vključuje možnih doz sevanja, ki jih povzroča med. postopke in naravno sevanje ozadja.

Vrednost letnega najvišjega dovoljenega vnosa topnih in netopnih spojin (μCi/leto) skozi dihala za osebje, meja letnega vnosa radionuklidov skozi dihala in prebavila za posameznike iz prebivalstva, povprečne letne dovoljene koncentracije ( AAC) radionuklidov v atmosferskem zraku in vodi (curies/k) za posameznike iz prebivalstva ter vsebnost radionuklidov v kritičnem organu, ki ustreza najvišjemu dovoljenemu vnosu (μCi) za osebje, so navedeni v standardih.

Pri izračunu dovoljenih vrednosti radionuklidov, ki vstopajo v telo, se upošteva tudi pogosto neenakomerna porazdelitev radionuklidov v posameznih organih in tkivih. Neenakomerna porazdelitev radionuklidov, ki vodi do ustvarjanja visokih lokalnih doz, je osnova za visoko toksičnost alfa sevalcev, kar je v veliki meri olajšano z odsotnostjo obnovitvenih procesov in skoraj popolnim seštevanjem škode, ki jo povzroči ta vrsta sevanja.

Oznake: β- - beta sevanje; β+ - pozitronsko sevanje; n - nevtron; p - proton; d - devteron; t - triton; α - alfa delec; E.Z. - razpad z zajemom elektronov; γ - sevanje gama (praviloma so podane le glavne črte spektra γ); I.P. - izomerni prehod; U (n, f) - reakcija cepitve urana. Navedeni izotop je izoliran iz mešanice fisijskih produktov; 90 Sr-> 90 Y - proizvodnja hčerinskega izotopa (90 Y) kot posledica razpada matičnega izotopa (90 Sr), vključno z uporabo generatorja izotopov.

Bibliografija: Ivanov I. I. et al.. Radioaktivni izotopi v medicini in biologiji, M., 1955; Kam e n M. Radioaktivni sledilci v biologiji, prev. iz angleščine, M., 1948, bibliogr.; Levin V. I. Pridobivanje radioaktivnih izotopov, M., 1972; Standardi varnosti pred sevanjem (NRB-69), M., 1972; Priprava v reaktorju in uporaba kratkoživih izotopov, trans. z in., ur. V. V. Bochkareva in B. V. Kurchatova, M., 1965; Proizvodnja izotopov, ur. V. V. Bochkareva, M., 1973; Selinov I. P. Atomska jedra in jedrske transformacije, zvezek 1, M.-L., 1951, bibliogr.; Tumanyan M. A. in K. in u-shansky D. A. Radiacijska sterilizacija, M., 1974, bibliogr.; Fateeva M. N. Eseji o radioizotopski diagnostiki, M., 1960, bibliogr.; Hevesi G. Radioaktivni sledilci, trans. iz angleščine, M., 1950, bibliogr.; Dinamične študije z radioizotopi v medicini 1974, Proc, symp., v. 1-2, Dunaj, IAEA, 1975; L e d e g e g Ch. M., Hollander J. M. a. P e g 1 m a n I. Tabele izotopov, N. Y., 1967; Silver S. Radioaktivni izotopi v klinični medicini, New Engl. J. Med., v. 272, str. 569, 1965, bibliogr.

V. V. Bočkarjev; Yu I. Moskalev (trenutno), sestavljalec tabele. V. V. Bochkarev.

S preučevanjem pojava radioaktivnosti so znanstveniki v prvem desetletju 20. st. odprli veliko število radioaktivne snovi - okoli 40. Bilo jih je bistveno več, kot je bilo prostih mest v periodnem sistemu elementov v intervalu med bizmutom in uranom. Narava teh snovi je bila sporna. Nekateri raziskovalci so jih imeli za neodvisne kemične elemente, vendar se je v tem primeru izkazalo, da je vprašanje njihove umestitve v periodnem sistemu nerešljivo. Drugi so jim na splošno odrekali pravico, da se imenujejo elementi v klasičnem pomenu. Leta 1902 je angleški fizik D. Martin takšne snovi poimenoval radioelementi. Ko so jih proučevali, je postalo jasno, da imajo nekateri radioelementi povsem enake kemijske lastnosti, razlikujejo pa se v atomskih masah. Ta okoliščina je bila v nasprotju s temeljnimi določbami periodični zakon. Angleški znanstvenik F. Soddy je razrešil protislovje. Leta 1913 je kemično podobne radioelemente imenoval izotopi (iz grške besede, kar pomeni "isto" in "mesto"), tj. zasedajo isto mesto v periodnem sistemu. Izkazalo se je, da so radioelementi izotopi naravnih radioaktivnih elementov. Vsi so združeni v tri radioaktivne družine, katerih predniki so izotopi torija in urana.

Izotopi kisika. Izobare kalija in argona (izobare so atomi različnih elementov z enakim masnim številom).

Število stabilnih izotopov za sode in lihe elemente.

Kmalu je postalo jasno, da preostali del hleva kemični elementi Obstajajo tudi izotopi. Glavne zasluge za njihovo odkritje pripadajo angleškemu fiziku F. Astonu. Odkril je stabilne izotope mnogih elementov.

S sodobnega vidika so izotopi različice atomov kemičnega elementa: imajo različne atomske mase, vendar enak jedrski naboj.

Njihova jedra tako vsebujejo enako število protonov, a različno število nevtronov. Na primer, naravni izotopi kisika z Z = 8 vsebujejo 8, 9 in 10 nevtronov v svojih jedrih. Vsota števil protonov in nevtronov v jedru izotopa se imenuje masno število A. Posledično so masna števila navedenih izotopov kisika 16, 17 in 18. Danes je za izotope sprejeta naslednja oznaka: vrednost Z je navedena spodaj levo od simbola elementa, vrednost A je podana zgoraj levo.Na primer: 16 8 O, 17 8 O, 18 8 O.

Od odkritja pojava umetne radioaktivnosti je bilo z jedrskimi reakcijami proizvedenih približno 1800 umetnih radioaktivnih izotopov za elemente z Z od 1 do 110. Velika večina umetnih radioizotopov ima zelo kratke razpolovne dobe, merjene v sekundah in delčkih sekund. ; le redki imajo razmeroma dolgo pričakovano življenjsko dobo (npr. 10 Be - 2,7 10 6 let, 26 Al - 8 10 5 let itd.).

Stabilne elemente v naravi predstavlja približno 280 izotopov. Nekaj ​​jih je vendarle končalo v šibka stopnja radioaktivni, z velikimi razpolovnimi dobami (na primer 40 K, 87 Rb, 138 La, l47 Sm, 176 Lu, 187 Re). Življenjska doba teh izotopov je tako dolga, da jih lahko štejemo za stabilne.

V svetu stabilnih izotopov je še veliko izzivov. Zato ni jasno, zakaj se njihovo število med različnimi elementi tako zelo razlikuje. Približno 25 % stabilnih elementov (Be, F, Na, Al, P, Sc, Mn, Co, As, Y, Nb, Rh, I, Cs, Pt, Tb, Ho, Tu, Ta, Au) je prisotnih v v naravi samo ena vrsta atoma. To so tako imenovani posamezni elementi. Zanimivo je, da imajo vsi (razen Be) lihe vrednosti Z. Na splošno pri lihih elementih število stabilnih izotopov ne presega dveh. Nasprotno, nekateri elementi s celo Z so sestavljeni iz veliko število izotopi (na primer Xe ima 9, Sn - 10 stabilnih izotopov).

Skupek stabilnih izotopov danega elementa imenujemo galaksija. Njihova vsebnost v galaksiji pogosto močno niha. Zanimivo je, da je največja vsebnost izotopov z masnimi števili, večkratniki štiri (12 C, 16 O, 20 Ca itd.), čeprav obstajajo izjeme od tega pravila.

Odkritje stabilnih izotopov je omogočilo razrešitev dolgoletne skrivnosti atomskih mas - njihovega odstopanja od celih števil, razloženega z različnimi odstotki stabilnih izotopov elementov v galaksiji.

V jedrski fiziki je znan pojem "izobar". Izobare so izotopi različnih elementov (tj različne pomene Z) z enakimi masnimi števili. Preučevanje izobar je prispevalo k vzpostavitvi številnih pomembnih vzorcev v obnašanju in lastnostih atomskih jeder. Eden od teh vzorcev je izražen s pravilom, ki sta ga oblikovala sovjetski kemik S. A. Shchukarev in nemški fizik I. Mattauch. Piše: če se dve izobari razlikujeta v vrednosti Z za 1, potem bo ena od njiju zagotovo radioaktivna. Klasičen primer para izobar je 40 18 Ar - 40 19 K. V njem je izotop kalija radioaktiven. Pravilo Shchukarev-Mattauch je omogočilo razlago, zakaj v elementih tehnecij (Z = 43) in prometij (Z = 61) ni stabilnih izotopov. Ker imajo neparne vrednosti Z, zanje ni mogoče pričakovati več kot dveh stabilnih izotopov. Vendar se je izkazalo, da so izobare tehnecija in prometija, oziroma izotopi molibdena (Z = 42) in rutenija (Z = 44), neodija (Z = 60) in samarija (Z = 62), v naravi predstavljene s stabilnimi različne atome v širokem območju masnih števil. Tako fizikalni zakoni prepovedujejo obstoj stabilnih izotopov tehnecija in prometija. Zato ti elementi dejansko ne obstajajo v naravi in ​​jih je bilo treba sintetizirati umetno.

Znanstveniki že dolgo poskušajo razviti periodični sistem izotopov. Seveda temelji na drugačnih principih kot osnova periodnega sistema elementov. Toda ti poskusi še niso privedli do zadovoljivih rezultatov. Res je, fiziki so dokazali, da je zaporedje polnjenja protonskih in nevtronskih lupin v atomskih jedrih načeloma podobno gradnji elektronskih lupin in podlupin v atomih (glej Atom).

Elektronske lupine izotopov danega elementa so zgrajene na povsem enak način. Zato njihova kemična in fizične lastnosti. Le izotopi vodika (protij in devterij) in njihove spojine kažejo opazne razlike v lastnostih. Na primer, težka voda (D 2 O) zmrzne pri +3,8, vre pri 101,4 ° C, ima gostoto 1,1059 g / cm 3 in ne podpira življenja živali in rastlinskih organizmov. Pri elektrolizi vode na vodik in kisik se razgradijo predvsem molekule H 2 0, medtem ko molekule težke vode ostanejo v elektrolizerju.

Ločevanje izotopov drugih elementov je izjemno težka naloga. Vendar pa so v mnogih primerih potrebni izotopi posameznih elementov z bistveno spremenjeno številčnostjo v primerjavi z naravno številčnostjo. Na primer, pri reševanju problema atomske energije je bilo treba ločiti izotopa 235 U in 238 U. V ta namen je bila najprej uporabljena metoda masne spektrometrije, s pomočjo katere so bili pridobljeni prvi kilogrami urana-235. leta 1944 v ZDA. Vendar se je ta metoda izkazala za predrago in jo je nadomestila metoda plinske difuzije, ki je uporabljala UF 6. Trenutno obstaja več metod za ločevanje izotopov, vendar so vse precej zapletene in drage. In vendar se problem »ločitve neločljivega« uspešno rešuje.

Pojavila se je nova znanstvena disciplina - kemija izotopov. Proučuje obnašanje različnih izotopov kemijskih elementov v kemijskih reakcijah in procesih izmenjave izotopov. Zaradi teh procesov se izotopi danega elementa prerazporedijo med reagirajočimi snovmi. Tukaj najpreprostejši primer: H 2 0 + HD = HD0 + H 2 (molekula vode zamenja atom protija za atom devterija). Razvija se tudi geokemija izotopov. Proučuje razlike v izotopski sestavi različnih elementov v zemeljski skorji.

Najbolj razširjeni so tako imenovani označeni atomi - umetni radioaktivni izotopi stabilnih elementov ali stabilni izotopi. S pomočjo izotopskih indikatorjev - označenih atomov - proučujejo poti gibanja elementov v neživi in ​​živi naravi, naravo porazdelitve snovi in ​​elementov v različnih predmetih. Izotopi se uporabljajo v jedrski tehnologiji: kot materiali za gradnjo jedrskih reaktorjev; kot jedrsko gorivo (izotopi torija, urana, plutonija); pri termonuklearni fuziji (devterij, 6 Li, 3 He). Radioaktivni izotopi se pogosto uporabljajo tudi kot viri sevanja.

Ponovite glavne točke teme "Osnovni pojmi kemije" in rešite predlagane probleme. Uporabite št. 6-17.

Temeljne določbe

1. Snov(enostavno in kompleksno) je vsaka zbirka atomov in molekul, ki se nahajajo v določenem agregatnem stanju.

Imenujejo se transformacije snovi, ki jih spremljajo spremembe v njihovi sestavi in ​​(ali) strukturi kemične reakcije .

2. Strukturne enote snovi:

· Atom– najmanjši električno nevtralni delec kemičnega elementa ali preproste snovi, ki ima vse svoje kemijske lastnosti ter nadalje fizikalno in kemično nedeljiva.

· Molekula- najmanjši električno nevtralni delec snovi, ki ima vse svoje kemijske lastnosti, fizično nedeljiv, vendar kemično deljiv.

3. Kemični element - To je vrsta atoma z določenim jedrskim nabojem.

4. Spojina atom :

5. Spojina atomsko jedro :

Jedro vsebuje osnovne delce ( nukleoni) –

protoni(1 1 p ) in nevtroni(1 0 n ).

· Ker Skoraj vsa masa atoma je skoncentrirana v jedru in m str ≈ m n≈ 1 amu, To zaokrožena vrednostA rkemijskega elementa je enako skupnemu številu nukleonov v jedru.

7. Izotopi- vrsta atomov istega kemičnega elementa, ki se med seboj razlikujejo le po masi.

· Izotopski zapis: levo od simbola elementa navedite masno število (zgoraj) in atomsko število elementa (spodaj)

· Zakaj imajo izotopi različne mase?

Naloga: Določite atomsko sestavo izotopov klora: 35 17Clin 37 17Cl?

· Izotopi imajo različne mase zaradi različnega števila nevtronov v njihovih jedrih.

8. V naravi kemični elementi obstajajo v obliki zmesi izotopov.

Izotopska sestava istega kemičnega elementa je izražena v atomske frakcije(ω pri.), ki označujejo, kakšen del predstavlja število atomov danega izotopa od skupnega števila atomov vseh izotopov danega elementa, vzetega kot ena ali 100 %.

Na primer:

ω pri (35 17 Cl) = 0,754

ω pri (37 17 Cl) = 0,246

9. Periodični sistem prikazuje povprečne vrednosti relativnih atomskih mas kemičnih elementov ob upoštevanju njihove izotopske sestave. Zato so Ar, navedeni v tabeli, delni.

A rSre= ω pri.(1) ∙ Ar (1) + … + ω pri.(n ) ∙ Ar ( n )

Na primer:

A rSre(Cl) = 0,754 ∙ 35 + 0,246 ∙ 37 = 35,453

10. Težava za rešitev:

št. 1. Določite relativno atomsko maso bora, če je znano, da je molski delež izotopa 10 B 19,6 %, izotopa 11 B pa 80,4 %.

11. Mase atomov in molekul so zelo majhne. Trenutno je enoten merski sistem sprejet v fiziki in kemiji.

1 amu =m(a.u.m.) = 1/12 m(12 C) = 1,66057 ∙ 10 -27 kg = 1,66057 ∙ 10 -24 g.

Absolutne mase nekaterih atomov:

m( C) =1,99268 ∙ 10 -23 g

m( H) =1,67375 ∙ 10 -24 g

m( O) =2,656812 ∙ 10 -23 g

A r– kaže, kolikokrat je dani atom težji od 1/12 atoma 12 C. gospod∙ 1,66 ∙ 10 -27 kg

13. Število atomov in molekul v navadnih vzorcih snovi je zelo veliko, zato se pri karakterizaciji količine snovi uporablja merska enota -Krt .

· mol (ν)– količinska enota snovi, ki vsebuje enako število delcev (molekul, atomov, ionov, elektronov), kot je atomov v 12 g izotopa 12 C

· Masa 1 atoma 12 C je enako 12 amu, torej število atomov v 12 g izotopa 12 C je enako:

N A= 12 g / 12 ∙ 1,66057 ∙ 10 -24 g = 6,0221 ∙ 10 23

· Fizična količina N A klical Avogadrova konstanta (Avogadrovo število) in ima dimenzijo [NA] = mol -1.

14. Osnovne formule:

M = gospod = ρ ∙ V m(ρ – gostota; V m – prostornina na ničelni ravni)

Težave, ki jih je treba rešiti neodvisno

št. 1. Izračunajte število dušikovih atomov v 100 g amonijevega karbonata, ki vsebuje 10 % nedušikovih primesi.

št. 2. Pri normalnih pogojih ima 12 litrov plinske mešanice, sestavljene iz amoniaka in ogljikovega dioksida, maso 18 g. Koliko litrov posameznega plina vsebuje mešanica?

št. 3. Pri izpostavitvi presežku klorovodikove kisline nastane 8,24 g mešanice manganovega oksida (IV) z neznanim oksidom MO 2, ki ne reagira s klorovodikovo kislino, smo pri sobnih pogojih dobili 1,344 litra plina. V drugem poskusu je bilo ugotovljeno, da je molsko razmerje manganovega oksida (IV) proti neznanemu oksidu je 3:1. Določite formulo neznanega oksida in izračunajte njegov masni delež v zmesi.

Pri preučevanju lastnosti radioaktivnih elementov je bilo ugotovljeno, da lahko isti kemični element vsebuje atome z različnimi jedrskimi masami. Hkrati imajo enak jedrski naboj, to pomeni, da ne gre za primesi tujih snovi, ampak za isto snov.

Kaj so izotopi in zakaj obstajajo?

V periodnem sistemu Mendelejeva tako ta element kot atomi snovi z različnimi jedrskimi masami zasedajo eno celico. Na podlagi zgoraj navedenega so takšne sorte iste snovi dobile ime "izotopi" (iz grškega isos - enako in topos - mesto). Torej, izotopi- to so sorte danega kemičnega elementa, ki se razlikujejo po masi atomskih jeder.

V skladu s sprejetim nevtronsko-protonskim modelom jedra je bilo mogoče razložiti obstoj izotopov na naslednji način: jedra nekaterih atomov snovi vsebujejo različno število nevtronov, vendar enako število protonov. Pravzaprav je jedrski naboj izotopov enega elementa enak, zato je število protonov v jedru enako. Jedra se razlikujejo po masi, zato vsebujejo različne količine nevtroni.

Stabilni in nestabilni izotopi

Izotopi so lahko stabilni ali nestabilni. Do danes je znanih približno 270 stabilnih izotopov in več kot 2000 nestabilnih. Stabilni izotopi- To so sorte kemičnih elementov, ki lahko dolgo časa obstajajo neodvisno.

Večina nestabilni izotopi pridobljeno umetno. Nestabilni izotopi so radioaktivni, njihova jedra so podvržena procesu radioaktivnega razpada, to je spontanega preoblikovanja v druga jedra, ki ga spremlja emisija delcev in/ali sevanje. Skoraj vsi radioaktivni umetni izotopi imajo zelo kratke razpolovne dobe, merjene v sekundah ali celo delčkih sekund.

Koliko izotopov lahko vsebuje jedro?

Jedro ne more vsebovati poljubnega števila nevtronov. V skladu s tem je število izotopov omejeno. Parno število protonov elementov lahko število stabilnih izotopov doseže deset. Na primer, kositer ima 10 izotopov, ksenon 9, živo srebro 7 itd.

Ti elementi število protonov je liho, ima lahko samo dva stabilna izotopa. Nekateri elementi imajo samo en stabilen izotop. To so snovi, kot so zlato, aluminij, fosfor, natrij, mangan in druge. Takšne razlike v številu stabilnih izotopov različnih elementov so povezane s kompleksno odvisnostjo števila protonov in nevtronov od vezavne energije jedra.

Skoraj vse snovi v naravi obstajajo v obliki mešanice izotopov. Število izotopov v snovi je odvisno od vrste snovi, atomske mase in števila stabilnih izotopov danega kemijskega elementa.