Изобар (нуклид) - Isobar (nuclide)

В этом карта нуклидов, изобары располагаются вдоль диагональных линий, идущих снизу справа вверх слева. В линия бета-стабильности включает наблюдательно стабильные нуклиды, показанные черным цветом; отключенные "острова" являются следствием Правило изобары Маттауха.

Изобары атомы (нуклиды ) разных химические элементы которые имеют такое же количество нуклоны. Соответственно изобары различаются атомный номер (или количество протоны ) но иметь то же самое массовое число. Примером серии изобар может быть ⁴⁰S, ⁴⁰Cl, ⁴⁰Ar, ⁴⁰K, и ⁴⁰Ca. Хотя все ядра этих нуклидов содержат 40 нуклидов, они содержат различное количество протонов и нейтронов.^[1]

Термин «изобары» (первоначально «изобары») для нуклидов был предложен Альфред Уолтер Стюарт в 1918 г.^[2] Это получено из Греческий слово isos, что означает "равный" и барош, что означает «вес».^[3]

Масса

Одно и то же массовое число не означает масса из ядра, ни равный атомные массы соответствующих нуклидов. От Формула Вайцзеккера 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}} - дельта (A, Z)}

где массовое число $А$ равно сумме атомных номеров $Z$ и количество нейтронов $N$ , и $м п$ , $м п$ , $а V$ , $а S$ , $а C$ , $а А$ являются постоянными, видно, что масса зависит от $Z$ и $N$ нелинейно даже при постоянном массовом числе. За странный $А$ , признается, что $δ = 0$ и массовая зависимость от $Z$ является выпуклый (или на $N$ или $N - Z$ , это не имеет значения для постоянного $А$ ). Это объясняет, что бета-распад энергетически благоприятен для богатый нейтронами нуклиды и позитронный распад благоприятен для сильно нейтронно-дефицитный нуклиды. Обе режимы распада не изменяют массовое число, следовательно, исходное ядро и его дочь ядра - изобары. В обоих вышеупомянутых случаях более тяжелое ядро распадается на свою более легкую изобару.

За даже $А$ то $δ$ термин имеет вид:

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

где $а п$ это еще одна константа. Этот термин, вычтенный из массового выражения выше, положительно для четно-четных ядер и отрицательно для нечетно-нечетных ядер. Это означает, что четно-четные ядра, у которых нет сильного нейтронного избытка или нейтронного дефицита, имеют более высокую энергия связи чем их странно-нечетные соседи по изобарам. Это означает, что четно-четные ядра (относительно) легче и стабильнее. Разница особенно сильна для маленьких $А$ . Этот эффект также предсказывается (качественно) другими ядерные модели и имеет важные последствия.

Стабильность

В Правило изобары Маттауха утверждает, что если два соседних элемента в периодической таблице имеют изотопы с одинаковым массовым числом, по крайней мере одна из этих изобар должна быть радионуклид (радиоактивный). В случаях трех изобар последовательных элементов, где первый и последний стабильны (это часто имеет место для четно-четных нуклидов, см. над ), разветвленный распад средней изобары; например радиоактивный йод-126 имеет почти равные вероятности для двух мод распада, приводящих к разным дочерним изотопам: теллур-126 и ксенон-126.

Нет наблюдательно стабильный изобары существуют для массовых чисел 5 (распадаются до гелий-4 плюс протон или нейтрон ), 8 (распадается на два ядра гелия-4), 147, 151, а также на 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.^[4]

Теоретически не существует двух стабильных нуклидов с одинаковым массовым числом (поскольку никакие два нуклида с одинаковым массовым числом не являются стабильными в отношении бета-распад и двойной бета-распад ), а для массовых чисел 5, 8, 143–155, 160–162 и ≥ 165 стабильных нуклидов не существует, поскольку теоретически стабильные нуклиды бета-распада для этих массовых чисел может пройти альфа-распад.

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. Получено 28 апреля 2010.

Изобар (нуклид) - Isobar (nuclide)

Содержание

Масса

Стабильность

Смотрите также

Библиография

Рекомендации