Back to the topics list

изотоп ба элементүүдийн тогтвортой байдал

Изотоп ба элементүүдийн тогтвортой байдлын тухай ойлголт

Химийн өргөн уудам ертөнцийг судлахын тулд судлах нэг сонирхолтой чиглэл нь изотоп ба элементүүдийн тогтвортой байдал юм. Энэ ойлголт нь цацраг идэвхт үзэгдэлтэй нягт холбоотой. Энэ хичээл нь изотоп эсвэл элементийг тогтвортой болгодог зүйл, тогтворгүй байвал цацраг идэвхт задралын төрлүүд, тэдгээрийн тогтвортой байдалд нөлөөлдөг хүчин зүйлсийг судлах болно.

Изотоп гэж юу вэ?

Изотоп гэдэг нь ижил тооны протонтой боловч цөмд нь өөр тооны нейтрон агуулсан элементийн өөрчлөлт юм. Нейтроны тооны энэ ялгаа нь изотопын тогтвортой байдалд ихээхэн нөлөөлдөг. Элементийн изотопууд нь химийн шинж чанартай боловч массын зөрүүгээс шалтгаалан өөр өөр физик шинж чанартай байдаг.

Изотоп ба элементүүдийн тогтвортой байдлын тухай ойлголт

Изотоп эсвэл элементийн тогтвортой байдал нь цацраг идэвхт задралд орохгүйгээр одоогийн хэлбэрээрээ үлдэх чадварыг хэлнэ. Цацраг идэвхт задрал нь тогтворгүй атомын цөм нь цацраг ялгаруулж энерги алддаг аяндаа явагддаг процесс юм.

Цацраг идэвхт задралын төрлүүд

Альфа задрал, бета задрал, гамма задрал, позитроны ялгарал зэрэг хэд хэдэн төрлийн цацраг идэвхт задрал байдаг. Төрөл бүр нь цөмөөс өөр өөр тоосонцор эсвэл энерги ялгаруулдаг.

• Альфа задрал: Альфа бөөмс (2 протон ба 2 нейтрон) ялгардаг бөгөөд энэ нь атомын болон массын тоо буурахад хүргэдэг.
• Бета задрал: бета-хасах (β-) задрал, нейтрон нь электрон ба антинейтрино ялгаруулж протон болж хувирах, бета-нэмэх (β+) задрал, эсвэл позитроны ялгаралт гэсэн хоёр хэлбэрээр явагддаг. протон нь позитрон ба нейтрино ялгаруулснаар нейтрон болж хувирдаг.
• Гамма задрал: Протон, нейтроны тоог өөрчлөхгүйгээр өдөөгдсөн цөмөөс бага энергийн төлөв рүү гамма туяа (өндөр энергитэй фотон) ялгаруулдаг.

Тогтвортой байдалд нөлөөлөх хүчин зүйлс

Изотопын тогтвортой байдалд хэд хэдэн гол хүчин зүйл нөлөөлдөг.

• Нуклон тоо: Ерөнхийдөө протон ба нейтроны тэнцвэртэй харьцаатай изотопууд илүү тогтвортой байдаг. Энэ харьцаа нь цөмийн хэмжээнээс хамаарч өөрчлөгддөг ба хүнд элементүүд тогтвортой байхын тулд нейтрон-протоны харьцаа өндөр байхыг шаарддаг.
• Эрчим хүчний түвшин: Тогтвортой байдал нь мөн нуклонуудын энергийн түвшнээр тодорхойлогддог. Бага эрчим хүчний төлөвүүд илүү тогтвортой байдаг. Цөмийн бүрхүүлийн загварууд нь цөмийн бүрхүүлээр дүүрсэний улмаас протон эсвэл нейтроны тодорхой "шидэт тоо"-ын тогтвортой тохиргоог урьдчилан таамаглаж байна.
• Цөмийн хүч: Богино зайд үйлчилдэг хүчтэй цөмийн хүч нь цөм дэх протон ба нейтроныг хооронд нь холбодог. Түүний хүч чадал ба протонуудын хоорондох электростатик түлхэлтийн тэнцвэр нь цөмийн тогтвортой байдалд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Тогтвортой ба тогтворгүй изотопуудын жишээ

• Нүүрстөрөгч-12 ( \(^{12}\mathrm{C} \) ): Нүүрстөрөгчийн энэ изотоп нь тэнцүү тооны протон ба нейтронтой (тус бүрээс 6) тул тогтвортой байдаг бөгөөд энэ нь хөнгөн элементүүдийн хувьд таатай харьцаа юм.
• Уран-238 ( \(^{238}\mathrm{U} \) ): Энэ изотоп нь тогтворгүй бөгөөд альфа задралд орж эцэст нь хар тугалга-206, тогтвортой изотоп болж хувирдаг. Түүний задралын үйл явц нь олон тэрбум жилийн туршид олон шат дамждаг задралын цувралын нэг хэсэг юм.

Тогтвортой байдлын зурвас нь тогтвортой изотопуудын атомын тоо болон нейтрон-протоны харьцааг графикаар илэрхийлж, тогтвортой изотопууд дагаж мөрддөг чиг хандлагыг харуулдаг.

Цөмийн бүрхүүлийн загвар ба ид шидийн тоо

Цөмийн бүрхүүлийн загвар нь атомын электрон бүрхүүлийн загвараас санаа авсан бөгөөд тодорхой тооны нуклон (протон эсвэл нейтрон) бүхий цөм яагаад тогтвортой байдлыг дээшлүүлдэг болохыг тайлбарладаг. Эдгээр тоонуудыг "шидэт тоо" гэж нэрлэдэг бөгөөд үүнд 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 орно. Эдгээр шидэт тооны протон эсвэл нейтроны аль нэгийг агуулсан цөм нь онцгой тогтвортой байдаг.

Орчлон ертөнц дэх цацраг идэвхт бодисын үүрэг

Цацраг идэвхт бодис нь янз бүрийн байгалийн үйл явцад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь дэлхийн цөм дэх дулааны үйлдвэрлэлийн гол механизм бөгөөд аврорагийн үзэгдлүүдэд хувь нэмэр оруулдаг бөгөөд оддын нуклеосинтезийн гол үйл явц бөгөөд үүгээрээ нэгдэл, задралын процессоор оддын дотор элементүүд үүсдэг.

Дүгнэлт

Изотопууд болон элементүүдийн тогтвортой байдал, цацраг идэвхт задралын нарийн төвөгтэй байдлыг ойлгох нь атомын бөөмсийн микроскоп ертөнц болон орчлон ертөнцийг бүрдүүлдэг макроскоп үйл явцын аль алиныг нь ойлгох боломжийг олгодог. Атомын цөм дэх хүч, тоонуудын нарийн тэнцвэрийг үнэлснээр хими, физикийн шинжлэх ухааны нарийн төвөгтэй байдал, гоо үзэсгэлэнг ойлгож эхэлдэг.