Природное изобилие - Natural abundance
В физике , природное содержание (НС) относится к обилию из изотопов одного химического элемента , как в естественных условиях на планете . Относительная атомная масса (средневзвешенная, взвешенная по значениям молярной доли содержания) этих изотопов - это атомный вес, указанный для элемента в периодической таблице . Распространенность изотопа варьируется от планеты к планете и даже от места к месту на Земле, но остается относительно постоянной во времени (в краткосрочном масштабе).
Например, уран имеет три встречающихся в природе изотопа : 238 U, 235 U и 234 U. Их соответствующие природные содержания мольных долей составляют 99,2739–99,2752%, 0,7198–0,7202% и 0,0050–0,0059%. Например, если проанализировать 100 000 атомов урана, можно было бы ожидать найти приблизительно 99 274 238 атомов U, приблизительно 720 235 атомов U и очень мало (скорее всего 5 или 6) 234 атомов U. Это связано с тем, что 238 U намного более стабилен, чем 235 U или 234 U, как показывает период полураспада каждого изотопа: 4,468 × 10 9 лет для 238 U по сравнению с 7,038 × 10 8 лет для 235 U и 245 500 лет для 234 U. .
Именно потому, что разные изотопы урана имеют разный период полураспада, когда Земля была моложе, изотопный состав урана был другим. Например, 1,7 · 10 9 лет назад числовая апертура 235 U составляла 3,1% по сравнению с сегодняшними 0,7%, и по этой причине мог образоваться естественный ядерный реактор деления , чего не может произойти сегодня.
Однако на естественное содержание данного изотопа также влияет вероятность его образования в процессе нуклеосинтеза (как в случае самария ; радиоактивных 147 Sm и 148 Sm гораздо больше, чем стабильных 144 Sm) и производства данного изотопа. как дочка естественных радиоактивных изотопов (как в случае радиогенных изотопов свинца ).
Отклонения от естественного обилия
Теперь из изучения Солнца и примитивных метеоритов известно, что Солнечная система изначально была почти однородной по изотопному составу. Отклонения от (эволюционирующего) галактического среднего значения, взятого локально в то время, когда началось ядерное горение Солнца, обычно можно объяснить массовым фракционированием (см. Статью о массово-независимом фракционировании ) плюс ограниченным числом ядерных процессов распада и трансмутации. Есть также свидетельства инъекции короткоживущих (ныне потухших) изотопов в результате взрыва ближайшей сверхновой, который мог вызвать коллапс солнечной туманности. Следовательно, отклонения от естественного обилия на Земле часто измеряются в частях на тысячу ( промилле или ??), потому что они составляют менее одного процента (%).
Исключение составляют досолнечные зерна, обнаруженные в примитивных метеоритах. Эти мелкие зерна конденсировались в потоках эволюционировавших («умирающих») звезд и избежали процессов смешения и гомогенизации в межзвездной среде и солнечном аккреционном диске (также известном как солнечная туманность или протопланетный диск). Как звездные конденсаты («звездная пыль») эти зерна несут изотопные сигнатуры определенных процессов нуклеосинтеза, в которых были созданы их элементы. В этих материалах отклонения от «естественного изобилия» иногда измеряются в 100 раз.
Естественное обилие некоторых элементов
В следующей таблице представлены земные распределения изотопов для некоторых элементов. Некоторые элементы, такие как фосфор и фтор, существуют только в виде одного изотопа с естественным содержанием 100%.
Изотоп | % физ. изобилие | атомная масса |
---|---|---|
1 ч | 99,985 | 1,007825 |
2 ч | 0,015 | 2,0140 |
12 С | 98,89 | 12 (ранее по определению) |
13 С | 1.11 | 13,00335 |
14 с.ш. | 99,64 | 14.00307 |
15 с.ш. | 0,36 | 15,00011 |
16 O | 99,76 | 15,99491 |
17 O | 0,04 | 16,99913 |
18 O | 0,2 | 17,99916 |
28 Si | 92,23 | 27,97693 |
29 Si | 4,67 | 28,97649 |
30 Si | 3.10 | 29,97376 |
32 ю.ш. | 95,0 | 31,97207 |
33 ю.ш. | 0,76 | 32,97146 |
34 ю.ш. | 4,22 | 33,96786 |
35 Cl | 75,77 | 34,96885 |
37 Cl | 24,23 | 36,96590 |
79 руб. | 50,69 | 78,9183 |
81 руб. | 49,31 | 80,9163 |
Смотрите также
Сноски и ссылки
внешние ссылки
- Интерактивный стол Berkeley Isotopes Project
- Список услуг для научных приборов
- Инструменты для расчета распределения изотопов с низкой и высокой точностью