химический каталог




Применение изотопов в химии и химической промышленности

Автор Ю.Я.Фиалков

ментов и их соединений. С помощью масс-спектрометра подробно исследован изотопный состав всех элементов периодической сн-стемы, т. е. атомные массы различных изотопов и их процентное содержание в каждом из элементов. Схема и принцип работы масс-спектрометра будут рписаны ниже.

Классификация стабильных изотопов. Одним из наиболее естественных признаков, положенных в основу классифицирования изотопов, является стабильность ядер. В соответствии с этим изотопы делятся на стабильные и радиоактивные. К первым относятся изотопы, ядра атомов которых не претерпевают самопроизвольных изменений в течение сколь угодно долгого времени. К радиоактивным относятся изотопы, ядра атомов которых самопроизвольно распадаются. Относительность такого классифицирования следует уже из рассмотрения тоннельного эффекта распада ядра, приведенного в предыдущей главе. В гл. 4 этот вопрос будет рассмотрен подробнее.

Количество известных в настоящее время изотопов превышает 1500. Однако стабильными из них являются только около трехсот. Имеется ряд попыток создания периодической системы изотопов, которая подобно периодической системе химических элементов поясняла бы связь различных характеристик изотопов с их массовым числом и зарядом ядра, а также позволила бы предсказать свойства еще не открытых изотопов. Однако системы, которую можно было бы считать удачной хотя бы в первом приближении, до настоящего времени не существует, что можно считать естественным, поскольку громадное число изотопов, обладающих необычайно разнообразными физическими и химическими свойствами, делает задачу разработки подобной системы весьма сложной. Однако целый ряд закономерностей в распространении стабильных изотопов, представляющих чрезвычайно большой интерес для химии и имеющих большое значение для решения ряда важнейших вопросов современной системы мироздания, вскрыт. Некоторые из них излагаются ниже.

Все элементы с 2 от 1 до 82 (свинец) имеют, по крайней мере, по одному стабильному изотопу, за исключением элементов с Z — 43 (технеций) и Z — 61 (прометий), которые не имеют ни одного стабильного изотопа *. В большинстве случаев каждый элемент имеет по нескольку стабильных изотопов. Так, например, кремний состоит из трех стабильных изотопов, имеющих массовые числа 28, 29 и 30. У кальция шесть стабильных изотопов с массовыми числами 40, 42, 43, 44, 46 и 48. Олово имеет девять стабильных изотопов: 112,114—120 и 122. Таким образом, атомная масса естественного химического элемента представляет собою среднее арифметическое атомных масс, составляющих этот элемент изотопов (пропорционально, разумеется, Их содержанию). Пятнадцать элементов имеют по одному стабильному изотопу: фтор (Л = 19), натрий (23), алюминий (27), фосфор (31), скандий (45), ванадий (51), марганец (55), кобальт (59), мышьяк (75), иттрий (89), ниобий (93), родий (103), йод (127), цезий (133), тантал (181). Обращает на себя внимание тот факт, что все эти одиночные изотопы имеют нечетные массовые числа и порядковые номера.

Отсутствие стабильных изотопов у элементов с порядковыми числами 43 и 61 объясняется правилом, сформулированным Маттаухом: если имеются два изобара, заряды ядер которых различаются на единицу, то, по крайней мере, один из них должен быть неустойчивым. Разберем правило Маттауха на примере элемента с Z = 61. У элемента с порядковым номером 60 *— неодима ?—существуют стабильные изотопы с массовыми числами 142, 143, 144, 145, 146, 148 и 150. У элемента с Z ~ 62 -— самария •— изотопы с массовыми числами 144, 147, 148, 150, 152, 154, 159. Таким образом, у элемента 61 не может быть устойчивых изотопов с массовыми числами от 142 до 150. Что же касается гипотетических изотопов элемента 61 с массовыми числами меньше 142 и больше 150, то существование таких вряд ли возможно, потому что первые обладали бы дефицитом, а вторые — избытком нейтронов по отношению к протонам, что привело бы к слишком уж значительным отклонениям от кривой д.*— р (см. рис. 3) и сделало бы ядра неустойчивыми.

* Далее (гл. 4) будет показано, что ж этим двум элементам надо, строго говоря, прибавить, по крайней мере» еще 4 элемента с порядковыми номерами-59 (Рг), 65 (ТЬ), 67 (Но) и 79 (Аи).

Можно классифицировать все ядра в зависимости от числа входящих в их состав протонов и нейтронов. Классификация эта будет выглядеть следующим образом:

2 5-10

17

а) ядра, содержащие четное количество протонов и четное количество нейтронов (Oj6, Sif, Till);

б) ядра, содержащие нечетное количество протонов и

нечетное количество нейтронов (Lif, N74);

в) ядра, содержащие четное количество протонов и

нечетное количество нейтронов (Nem, CaS, ВаЙ5);

Таблица 1

Относительное содержание атомов различных типов

в природных элементах

Элемент Порядковый номер Массовое число Тип атома Содержание, % (по массе)

Кислород 8 16 4? 99,758

17 4?+ 1 0,039

18 4<7 + 2 0,203

Кальций 20 40 4д 96,92

42 4<7 + 2 0,64

43 4? + 3 0,129

44 2,13

46 4<7 +2 0,003

48 ЛЯ 0,178

Титан 22 46 , 4<7+2 7,99

47 4

страница 6
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

Скачать книгу "Применение изотопов в химии и химической промышленности" (1.75Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
дверная ручка в виде руки купить
замена катализатора на пламегаситель аргоновой свакой цена
fissler скороварки
купить садовые качели орбита

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(05.12.2016)