Правило изобары Маттауха
Правило изобары Маттауха , сформулированное Йозефом Маттаухом в 1934 году, гласит, что если два соседних элемента в таблице Менделеева имеют изотопы с одинаковым массовым числом , один из этих изотопов должен быть радиоактивным . [ 1 ] [ 2 ] Два нуклида , имеющие одинаковое массовое число ( изобары ), могут быть стабильными только в том случае, если их атомные номера различаются более чем на единицу. Фактически, для стабильных в настоящее время нуклидов разница может составлять только 2 или 4, и теоретически два нуклида , имеющие одинаковое массовое число, не могут быть одновременно стабильными (по крайней мере, к бета-распаду или двойному бета-распаду ), но многие такие нуклиды которые теоретически неустойчивы к двойному бета-распаду, распад не наблюдался, например 134 Машина . [ 1 ] Однако это правило не позволяет прогнозировать периоды полураспада этих радиоизотопов . [ 1 ]
Технеций и прометий
[ редактировать ]Следствием этого правила является то, что и технеций , и прометий не имеют стабильных изотопов, поскольку каждый из соседних элементов в периодической таблице ( молибден и рутений , а также неодим и самарий соответственно) имеют бета-стабильный изотоп для каждого массового числа для диапазон, в котором изотопы нестабильных элементов обычно устойчивы к бета-распаду . (Обратите внимание, что хотя 147 См нестабилен, устойчив к бета-распаду; таким образом, 147 не является контрпримером). [ 1 ] [ 2 ] Эти диапазоны можно рассчитать с использованием модели жидкой капли (например, стабильности изотопов технеция ), в которой показано, что изобара с наименьшим избытком массы или наибольшей энергией связи устойчива к бета-распаду. [ 3 ] поскольку сохранение энергии запрещает самопроизвольный переход в менее устойчивое состояние. [ 4 ]
Таким образом, ни один стабильный нуклид не имеет номера протона 43 или 61, и по тем же причинам ни один стабильный нуклид не имеет номер нейтрона 19, 21, 35, 39, 45, 61, 71, 89, 115 или 123.
Исключения
[ редактировать ]Единственными известными исключениями из правила изобары Маттауха являются случаи сурьмы-123 и теллура-123 , а также гафния-180 и тантала-180m , где оба ядра наблюдательно стабильны. Прогнозируется, что 123 Te подвергнется захвату электрона с образованием 123 Sb, но этот распад пока не наблюдался; 180 м Ta должен быть способен претерпевать изомерный переход в 180 Та, бета-распад до 180 W, захват электрона 180 Hf, или альфа-распад до 176 Лу, но ни одна из этих мод распада не наблюдалась. [ 5 ]
Кроме того, бета-распад не наблюдался ни для кюрия-247 , ни для берклия-247 , хотя ожидается, что первый должен распасться на второй. Оба нуклида альфа-нестабильны.
Как упоминалось выше, правило изобары Маттауха не позволяет прогнозировать периоды полураспада бета-нестабильных изотопов. Следовательно, есть несколько случаев, когда изобары соседних элементов возникают изначально, поскольку период полураспада нестабильной изобары составляет более миллиарда лет. Это происходит для следующих массовых чисел:
- 40 ( 40 Ар и 40 Са стабильный; 40 К нестабильный)
- 50 ( 50 Ти и 50 Кр стабильный; 50 В нестабильно)
- 87 ( 87 Старшая конюшня; 87 Рб нестабильный)
- 113 ( 113 В конюшне; 113 Диск нестабильный)
- 115 ( 115 Sn стабильный; 115 В нестабильном состоянии)
- 138 ( 138 Ба и 138 Эта конюшня; 138 Нестабильный)
- 176 ( 176 Ыб и 176 Hf стабильный; 176 Лу нестабильный)
- 187 ( 187 Ос стабильный; 187 Опять нестабильно)
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д Тиссен, Питер; Биннеманс, Коэн; Синохара, Хисанори; Сайто, Яхати; Овощи, Любомир Д.; Дашкевич, Марек; Ян, Чун-Хуа; Ян, Чжэн-Гуань; Ду, Я-Пин (2011). Гшнайдер, Карл А. младший; Бансли, Жан-Клод; Печарский, Виталий К. (ред.). Справочник по физике и химии редких земель . Амстердам , Нидерланды : Elsevier . п. 66. ИСБН 978-0-444-53590-0 . Проверено 14 января 2012 г.
- ^ Перейти обратно: а б Холлеман, Арнольд Фредерик; Виберг, Эгон (2001), Виберг, Нильс (ред.), Неорганическая химия , перевод Иглсона, Мэри; Брюэр, Уильям, Сан-Диего/Берлин: Academic Press/De Gruyter, стр. 84, ISBN 0-12-352651-5
- ^ Ван, М.; Ауди, Г.; Кондев, ФГ; Хуанг, WJ; Наими, С.; Сюй, X. (2017). «Оценка атомной массы AME2016 (II). Таблицы, графики и ссылки» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030003-1–030003-442. дои : 10.1088/1674-1137/41/3/030003 .
- ^ К. С. Крейн (1988). Введение в ядерную физику . Джон Уайли и сыновья . п. 381 . ISBN 978-0-471-80553-3 .
- ^ Сонцогни, Алехандро. «Интерактивная карта нуклидов» . Национальный центр ядерных данных: Брукхейвенская национальная лаборатория . Проверено 27 ноября 2012 г.