Моноизотопный элемент

Моноизотопный элемент — это элемент, который имеет только один стабильный изотоп (нуклид). Всего таких элементов, как указано, 26.

Стабильность химических элементов определяется экспериментально, так как существует ряд стабильных нуклидов с атомными номерами более ~ 40, которые теоретически нестабильны, но, по-видимому, имеют настолько длительный период полураспада, что они не наблюдались ни прямо, ни косвенно (по измерению продуктов ) распадаться.

Моноизотопные элементы характеризуются, за исключением одного случая, нечетным числом протонов (нечетное Z ) и четным числом нейтронов. Из-за выигрыша энергии от спаривания ядер нечетное число протонов придает нестабильность изотопам с нечетным Z , что в более тяжелых элементах требует полностью спаренного набора нейтронов, чтобы компенсировать эту тенденцию к стабильности. (Пять стабильных нуклидов с нечетным Z и нечетным числом нейтронов — это водород-2, литий-6, бор-10, азот-14 и тантал-180m1.)

Единственным моноизотопным исключением из правила нечетного Z является бериллий; его единственный стабильный первичный изотоп бериллий-9 имеет 4 протона и 5 нейтронов. Этот элемент не может иметь стабильный изотоп с равным числом нейтронов и протонов ( бериллий-8 , по 4 каждого) из-за его нестабильности по отношению к альфа-распаду , которому благоприятствует чрезвычайно сильная связь ядер гелия-4 . Наличие стабильного изотопа с 4 протонами и 6 нейтронами не позволяется из-за очень большого несоответствия соотношения протонов/нейтронов для такого легкого элемента. (Тем не менее, бериллия-10 период полураспада составляет 1,36 миллиона лет, что слишком мало, чтобы быть первичным , но все же указывает на необычную стабильность для легкого изотопа с таким дисбалансом.)

Дифференциация от мононуклидных элементов

Набор моноизотопных элементов перекрывается, но не совпадает с набором из 21 мононуклидного элемента , которые характеризуются наличием по существу только одного изотопа (нуклида), встречающегося в природе. ^[1] Причиной этого является появление в природе некоторых долгоживущих радиоактивных первичных нуклидов , которые могут образовывать примеси с моноизотопами и тем самым мешать им быть естественными мононуклидами. Это происходит в случае семи моноизотопных элементов. Эти изотопы моноизотопны, но из-за присутствия долгоживущего радиоактивного первичного нуклида не являются мононуклидными. Этими элементами являются ванадий , рубидий , индий , лантан , европий , лютеций и рений . Что касается индия и рения, то долгоживущий радионуклид фактически является наиболее распространенным изотопом в природе, а стабильный изотоп менее распространен.

В 2 дополнительных случаях ( висмут ^[2] и протактиний встречаются мононуклидные элементы ), изначально , которые не являются моноизотопными, поскольку встречающийся в природе нуклид радиоактивен, и, таким образом, этот элемент вообще не имеет стабильных изотопов. Чтобы элемент был моноизотопным, он должен иметь один стабильный нуклид.

Список (наблюдательно стабильных) моноизотопных элементов, упорядоченных по атомному номеру и весу

Немононуклидные элементы отмечены звездочкой и указан долгоживущий первичный радиоизотоп . В двух случаях (индий и рений) наиболее распространенным в природе изотопом является слаборадиоактивный, а в случае европия - почти половина его.

Бериллий-9
Фтор-19
Натрий-23
Алюминий-27
Фосфор-31
Скандий-45
Ванадий-51 * в природе встречается с 0,25% радиоактивного ванадия-50.
Марганец-55
Кобальт-59
Мышьяк-75
Рубидий-85 * в природе содержит 27,835% радиоактивного рубидия-87.
Иттрий-89
Ниобий-93
Родий-103
Индий-113 * в природе встречается с большинством (95,7%) радиоактивного изотопа индия-115.
Йод-127
Цезий-133
Лантан-139 * в природе встречается с 0,09% радиоактивного лантана-138.
Празеодим-141
Европий-153 * в природе встречается с 47,8% радиоактивного европия-151.
Тербий-159
Гольмий-165
Тулий-169
Лютеций-175 * в природе встречается с 2,59% радиоактивного лютеция-176.
Рений-185 * в природе встречается с большинством (62,6%) радиоактивного изотопа рения-187.
Золото-197

См. также

Первичный нуклид
Список нуклидов (отсортированный по периоду полураспада)
Таблица нуклидов
Изотопная геохимия
Радионуклид
Мононуклидный элемент
Стабильный изотоп
Список элементов по стабильности изотопов

Ссылки

^ Н. Е. Холден, «Стандартные значения атомного веса мононуклидных элементов - 2001», BNL-NCS-68362 , Брукхейвенская национальная лаборатория (2001).
^ До 2003 г. ²⁰⁹Считалось, что Би относится к первой категории. Затем было обнаружено, что период полураспада составляет 10 ¹⁹ лет, что примерно в миллиард раз больше возраста Вселенной. См . Висмут

Внешние ссылки

Атомные массы элементов по состоянию на 2000 год, с разделом о моноизотопах, начиная со страницы 708.

[1] Н. Е. Холден, «Стандартные значения атомного веса мононуклидных элементов - 2001», BNL-NCS-68362 , Брукхейвенская национальная лаборатория (2001).

[2] До 2003 г. ²⁰⁹Считалось, что Би относится к первой категории. Затем было обнаружено, что период полураспада составляет 10 ¹⁹ лет, что примерно в миллиард раз больше возраста Вселенной. См . Висмут

[1]

[2]