textarchive.ru

Главная > Решение


Глава 2. Химические элементы

    1. Количественное соотношение устойчивых и неустойчивых изотопов химических элементов

Решение многих теоретических и практических проблем современного естествознания требует изучения вопроса о распространенности химических элементов в природе, то есть знания их количественного содержания и соотношения в биохимических, геохимических, космохимических системах (живая материя, живое вещество, геосферы Земли, объекты Космоса) и биологической роли в животных организмах.

Распространенность химических элементов и их изотопов в окружающем нас мире – один из важнейших параметров среди тех немногих, которыми до настоящего времени располагает ядерная физика. С.И. Вавилов считал, что «есть все основания думать, что такие явления, как знаменитое, красное смещение в спектрах спиральных туманностей, законы распределения химических элементов на Земле и во Вселенной и основные биологические явления видоизменят в будущем современную физику» (Гаврусевич, Б.А., 1968).

Процесс познания химического элементарного состава окружающей среды можно условно разделить на несколько этапов.

Первый этап – это стихийное, случайное выделение тех или иных химических элементов в чистом виде (металлы – Au, Ag, Cu, Pb, Sn, Fe, Hg, а также неметаллы – S и С), который охватывает период более чем в 10 тысяч лет.

Второй этап, также стихийный, обязан расцвету алхимии в средние века. До 1700 года были извлечены из соединений P, As, Sb, Bi, Zn. Несколько позднее в XVIII веке с развитием металлургии в рудах были обнаружены Pt, Co, Ni.

Третий этап обязан появлению в XVIII – начале XIX века новых методов качественного и количественного анализа, что позволило открыть Mg, Ca, Mn, Ba, Mo, W, Te, U, Zr, Sr, Ti, Cr, Be, Y, Ta, Ce, F, Pd, Rh, Os, Ir, N, O, Cl. Анализ минералов с использованием количественных методов привел к открытию B, Li, Cd, Se, Si, Br, Al, I, La, Nb и др. Освоение методов, связанных с электрических током, позволило получить K, Na, Mg и др. Метод спектрального анализа (вторая половина XIX века) позволил открыть Cs, Rb, Tl, In и приступить к изучению химического элементарного состава объектов Космоса.

Д.И. Менделеев, создавая классификацию химических элементов, знал свойства 63 химических элементов. После открытия периодического закона в 1869 году, с учетом закономерностей, лежащих в его основе, открыты Ga, Ge, Sc, инертные газы, позднее – редкоземельные элементы – La и его аналоги (лантаноиды).

Четвертый этап связан с открытием явления радиоактивности и выделении новых неизвестных науке радиоактивных природных элементов. В 1911 году Эрнест Резерфорд доказал, что атомы состоят из ядра и окружающих его электронов, причем изменение свойств химических элементов связаны со структурой их электронных оболочек, особенно внешних. Позже обнаружилось, что химический элемент состоит из нескольких сортов атомов – изотопов, отличающихся числом нейтронов в ядре. В 1934 году И. и Ф. Кюри показали, что радиоактивные ядра химических элементов можно получать искусственно, путем их бомбардировки ускоренными тяжелыми элементарными частицами – протонами, нейтронами (Виноградов, А.П., в предисловии к монографии Гайсинский, М., Адлов, Ж., 1968).

В таблице 2.1.1 представлены данные об изотопах химических элементов (в таблицах 2.1.1 и 2.1.2 использованы данные справочного издания Гайсинский, М., Адлов, Ж., 1968): в первой колонке Z – атомный номер изотопов химических элементов, во второй колонке представлены первичные устойчивые, стабильные (долгоживущие) изотопы химических элементов, которые содержались в смеси изотопов химических элементов с начала образования Солнечной системы и планеты Земля. Представлен символ изотопа, перед символом вверху приведено массовое число А, в скобках, после символа изотопа, дается доля изотопа в смеси изотопов каждого конкретного химического элемента в процентах. В третьей колонке приведены данные о вторичных неустойчивых (естественных, постоянно образующихся на планете из других изотопов) изотопах химических элементов вследствие их радиоактивного распада. Для некоторых из них представлен период полураспада изотопов.

Z

Устойчивые изотопы

Вторичные неустойчивые изотопы

1

1Н

3Н [T] T1/2=12,262

2

3He (1,3·10-4%), 4He

3

6Li (7,98%), 7Li

4

9Be

5

10B (от 18,45 до 18,98%), 11B (от 81,02 до 81,55%)

6

12С, 13С (1,08%)

14С Т1/2=5,73·103

7

14N (99,635%), 15N

8

16O (99,759%), 17O (0,037%), 18O (0,204%)

9

19F

10

21Ne, 22Ne, 20Ne (90,92%)

11

23Na

12

24Mg (78,70%), 25-26Mg

13

27Al

14

28Si (92,18%), 29-30Si

15

31P

16

32S (95,018%), 33,34,36S

17

35Cl (75,53%), 37Cl

36,38,39Cl

18

36,38Ar, 40Ar (99,60%)

19

39K (93,10%), 41K

20

40Ca (96,97%), 42-44,46,48Ca

21

45Sc

22

46-50Ti, 48Ti (73,99%)

23

51V (99,76%)

24

50,52Cr (83,76%), 53,54Cr

25

55Mn

26

54,56Fe (91,66%), 57,58Fe

27

59Co

28

58Ni (67,88%), 60,61,62,64Ni

29

63Cu(69,09%), 65Cu

30

64Zn (48,89%), 66,67,68,70Zn

31

69Ga (60,2%), 71Ga

32

5; A=70÷76, 74Ge(36,74%)

33

75As

34

6; A от 72 до 82, 80Se (49,82%)

35

79Br (50,5%), 81Br

36

78,80,82,83,84Kr(56,90%), 86Kr

85Kr (?)

37

85Rb(72,15%)

38

84,86,88Sr(82,56%)

87Sr (?)

39

89Y

40

90Zr (51,46%), 91,92,94,96Zr

41

93Nb

42

7; А от 92 до 100, 98Мо (23,75%)

43

99Tc(~3·10-13г Tc/г)

44

5[?]; А от 96 до 104,102Ru (31,63%)

45

103Rh

46

6;A от 102 до 110; 105Pd (22,8%), 106Pd(27,2%), 108Pd(26,8%)

47

107Ag (51,35%), 109Ag

48

6; А от 106 до 116, 112Cd (24,07%), 114Cd (28,86%)

49

113In (4,28%)

50

10; А от 112 до 124, 120Sn (32,97%)

51

121Sb (57,25%)

52

7; 120,122,124-126,128Te, 130Te (34,39%)

53

127I

129I

54

9; А от 124 до 136, 129Xe (26,44%), 131Xe (21,18%), 132Xe (26,89%)

55

133Cs

56

7; A от 130 до 138, 138Ba (71,66%)

57

139La (99,911%)

58

136,138Ce, 140Ce (88,48%)

59

141Pr

60

6;142,143,145,146,148,150Nd

61

147,149Pm

62

8; 140,142,144,148-150,152Sm (26,63%), 154Sm (22,53%)

63

151Eu (47,77%), 153Eu

64

6; А от 153 до 160, 156Gd (20,47%), 158Gd (24,87%), 160Gd (21,90%)

65

159Tb

66

7;А от 156 до 164, 162Dy (25,53%), 163Dy (24,97%), 164Dy(28,18%)

67

165Ho

68

7; А от 162 до 170, 166Er(33,41%), 167Er (22,94%), 168Er (22,07%)

70

7; А от 168 до 176, 174Yb (31,84%)

71

175Lu (97,40%)

72

5; А от 174 до 180, 180Hf (35,22%)

73

181Ta (99,9877%)

74

5; А от 180 до 186, 184W (30,6%), 186W (28,4%)

75

185Re

76

7; А от 184 до 192, 192Os (41%)

187Os T1/2=3·1010

77

191Ir (38,5%), 193Ir

78

4; А от 191 до 198, 194Pt (32,8%), 195Pt (33,7%)

79

197Au

80

7; А от 196 до 204, 202Hg (29,80%)

206Hg T1/2=8,6мин

81

203Tl, 205Tl (70,50%)

82

209-212,214Pb

83

210-212,214Bi

84

210-212,214-216,218Po

85

215,218,219At

86

219,220,222Rn

87

223Fr

88

223,224,226,228Ra

89

227,228Ac

90

227,228,230,231,234Th

91

231,234Pa

92

93

T1/2=2,2·106237Np

T1/2=1018, 239Np

94

239Pu



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Клаус гофман можно ли сделать золото? мошенники обманщики и ученые в истории химических элементов

    Документ
    ... химическиеэлементы должны соединяться только в определенных, постоянных соотношениях ... элементовнеустойчивы ... химическихэлементов являются моноизотопными, как золото, для которого в природе существует только один устойчивыйизотоп ... количественного ...
  2. ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ СТРОЕНИЕ АТОМА И ЯДРА

    Документ
    ... Соотношение ... Количественная ... cвойства химическихэлементов периодически ... изотопами ядер водорода. Кроме стабильных изотопов, большинство элементов имеют и нестабильные изотопы ... неустойчивое состояние и через некоторое время делится на два более устойчивых ...
  3. Конспект лекций по физике часть 3 волны оптика элементы атомной физики

    Конспект
    ... Гейзенберг (1927г.). Количественныесоотношения, выражающие этот ... только неустойчивостью возбужденного ... химическогоэлемента X обозначается , где Х - символ химическогоэлемента. Всего известно около 300 устойчивыхизотоповхимическихэлементов ...
  4. Конспект лекций по физике часть 3 волны оптика элементы атомной физики

    Конспект
    ... Гейзенберг (1927г.). Количественныесоотношения, выражающие этот ... только неустойчивостью возбужденного ... химическогоэлемента X обозначается , где Х - символ химическогоэлемента. Всего известно около 300 устойчивыхизотоповхимическихэлементов ...
  5. Биогеохимия некоторых химических элементов в почвах водах и живых организмах

    Закон
    ... изотопов) [8]. 1.3. Геохимическая система элементов в океане. Исследуя содержания химическихэлементов ... элемента, но и определенный набор и соотношениеэлементов [1,2] Установлено, что элементы ... Устойчивость решений к химическимэлементам ... количественный ...

Другие похожие документы..