Изобар (нуклид) - Isobar (nuclide)

На этой диаграмме нуклидов изобары расположены вдоль диагональных линий, идущих снизу справа вверх слева. Линия бета - стабильности включает в себя наблюдательно стабильные нуклиды , показанные в черном цвете; несвязанные «острова» являются следствием правила изобар Маттауха .

Изобары - это атомы ( нуклиды ) разных химических элементов, которые имеют одинаковое количество нуклонов . Соответственно, изобары различаются атомным номером (или числом протонов ), но имеют одинаковое массовое число . Пример из серии изобар будет ⁴⁰ S , ⁴⁰ Cl , ⁴⁰ Ar , ⁴⁰ K и ⁴⁰ Ca . Хотя все ядра этих нуклидов содержат 40 нуклонов, они содержат различное количество протонов и нейтронов.

Термин «изобары» (первоначально «изобары») для нуклидов был предложен Альфредом Вальтером Стюартом в 1918 году. Он образован от греческого слова isos , что означает «равный», и baros , что означает «вес».

Масса

Же массовое число означает , ни один и тот же массу из ядер , ни равных атомных масс соответствующих нуклидов. Из формулы Вейцзеккера для массы ядра:

{\ 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)}

где массовое число $A$ равно сумме атомного номера $Z$ и числа нейтронов $N$ , а $m p$ , $m n$ , $a V$ , $a S$ , $a C$ , $a A$ - константы, видно, что масса зависит от $Z$ и $N$ нелинейно даже при постоянном массовом числе. Для нечетных $А$ , допускается , что $δ = 0$ , а масса зависимость от $Z$ является выпуклым (или на $N$ или $N - Z$ , это не имеет значения для постоянной $А$ ). Это объясняет, что бета-распад энергетически выгоден для нейтронно-богатых нуклидов, а позитронный распад благоприятен для сильно нейтронодефицитных нуклидов. Обе моды распада не изменяют массовое число, поэтому исходное ядро и его дочернее ядро являются изобарами. В обоих вышеупомянутых случаях более тяжелое ядро распадается на свою более легкую изобару.

Для даже $А$ $δ$ член имеет вид:

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

где $Р$ является еще одним постоянным. Этот член, вычтенный из приведенного выше массового выражения, положителен для четно-четных ядер и отрицателен для нечетно-нечетных ядер. Это означает, что четно-четные ядра, у которых нет сильного нейтронного избытка или нейтронного дефицита, имеют более высокую энергию связи, чем их нечетно-нечетные соседи изобары. Это означает, что четно-четные ядра (относительно) легче и стабильнее. Разница особенно сильна при малых $А$ . Этот эффект также предсказывается (качественно) другими ядерными моделями и имеет важные последствия.

Стабильность

В Mattauch правило изобары гласит , что если два соседних элемента на периодической таблицы имеют изотопы одного и того же массового числа, по меньшей мере , один из этих изобар должен быть радионуклидом (радиоактивных). В случаях трех изобар последовательных элементов, где первый и последний стабильны (это часто имеет место для четно-четных нуклидов, см. Выше ), может происходить разветвленный распад средней изобары; например, радиоактивный йод-126 имеет почти равные вероятности для двух режимов распада, которые приводят к различным дочерним изотопам: теллур-126 и ксенон-126 .

Не существует стабильных изобар для массовых чисел 5 (распадается на гелий-4 плюс протон или нейтрон ), 8 (распадается на два ядра гелия-4), 147, 151, а также для 209 и выше. Две стабильные изобары существуют для 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 и 204.

Теоретически не существует двух стабильных нуклидов с одинаковым массовым числом (поскольку нет двух нуклидов с одинаковым массовым числом, одновременно устойчивых к бета-распаду и двойному бета-распаду ), а также не существует стабильных нуклидов с массовым числом 5, 8, 143–155. , 160–162 и ≥ 165, поскольку теоретически стабильные нуклиды с бета-распадом для этого массового числа могут подвергаться альфа-распаду .

Смотрите также

Изотопы (нуклиды с одинаковым числом протонов)
Изотоны (нуклиды с одинаковым количеством нейтронов)
Ядерные изомеры (разные возбужденные состояния одного и того же нуклида)
Магическое число (физика)
Электронный захват

Библиография

Sprawls, Перри (1993). «5 - Характеристики и структура материи». Физические принципы медицинской визуализации (2-е изд.). Мэдисон, Висконсин : Издательство медицинской физики. ISBN 0-8342-0309-X . Проверено 28 апреля 2010 года .

Languages

In other projects

Изобар (нуклид) - Isobar (nuclide)

Содержание

Масса

Стабильность

Смотрите также

Библиография

Рекомендации