Kusoma uzushi wa radioactivity, wanasayansi katika muongo wa kwanza wa karne ya 20. aligundua idadi kubwa ya vitu vya mionzi - karibu 40. Kulikuwa na kiasi kikubwa zaidi kuliko kulikuwa na maeneo ya bure katika meza ya mara kwa mara ya vipengele kati ya bismuth na uranium. Asili ya vitu hivi imekuwa na utata. Watafiti wengine waliwaona kuwa vipengele vya kemikali vya kujitegemea, lakini katika kesi hii swali la uwekaji wao katika meza ya mara kwa mara liligeuka kuwa lisilo. Wengine kwa ujumla waliwanyima haki ya kuitwa vipengele katika maana ya classical. Mnamo 1902, mwanafizikia wa Kiingereza D. Martin aliita vitu hivyo kuwa radioelements. Kama zilivyosomwa, ikawa wazi kuwa baadhi ya vipengele vya redio vina mali sawa ya kemikali, lakini hutofautiana katika wingi wa atomiki. Hali hii ilipingana na masharti ya msingi ya sheria ya vipindi. Mwanasayansi wa Kiingereza F. Soddy alisuluhisha mkanganyiko huo. Mnamo 1913, aliita kemikali zinazofanana na radioelements isotopu (kutoka kwa maneno ya Kigiriki yenye maana ya "sawa" na "mahali"), ambayo ni, wanachukua nafasi sawa katika jedwali la mara kwa mara. Vitu vya mionzi viligeuka kuwa isotopu za vitu vya asili vya mionzi. Wote wamejumuishwa katika familia tatu za mionzi, mababu ambao ni isotopu za thoriamu na uranium.
Isotopu za oksijeni. Isobars ya potasiamu na argon (isobars ni atomi za vipengele tofauti na idadi sawa ya molekuli).
Idadi ya isotopu imara kwa vipengele hata na isiyo ya kawaida.
Hivi karibuni ikawa wazi kwamba vipengele vingine vya kemikali vilivyo imara pia vina isotopu. Sifa kuu ya ugunduzi wao ni ya mwanafizikia wa Kiingereza F. Aston. Aligundua isotopu thabiti za vitu vingi.
Kwa mtazamo wa kisasa, isotopu ni aina za atomi za kipengele cha kemikali: zina molekuli tofauti za atomiki, lakini malipo sawa ya nyuklia.
Viini vyao kwa hivyo vina idadi sawa ya protoni, lakini nambari tofauti za neutroni. Kwa mfano, isotopu za asili za oksijeni zilizo na Z = 8 zina neutroni 8, 9 na 10 kwenye viini vyao, mtawaliwa. Jumla ya nambari za protoni na neutroni kwenye kiini cha isotopu inaitwa nambari ya molekuli A. Kwa hivyo, nambari za wingi za isotopu za oksijeni zilizoonyeshwa ni 16, 17 na 18. Siku hizi, jina lifuatalo la isotopu linakubaliwa: thamani Z imetolewa hapa chini upande wa kushoto wa ishara ya kipengele, thamani A inatolewa kwa upande wa juu kushoto Kwa mfano: 16 8 O, 17 8 O, 18 8 O.
Tangu ugunduzi wa uzushi wa mionzi ya bandia, takriban isotopu 1,800 za mionzi zimetolewa kwa kutumia athari za nyuklia kwa vipengele vilivyo na Z kutoka 1 hadi 110. Idadi kubwa ya isotopu za redio za bandia zina maisha mafupi sana, yaliyopimwa kwa sekunde na sehemu za sekunde. ; wachache tu wana muda mrefu wa kuishi (kwa mfano, 10 Kuwa - 2.7 miaka 10 6, 26 Al - 8 10 miaka 5, nk).
Vipengele vilivyo imara vinawakilishwa katika asili na takriban isotopu 280. Walakini, baadhi yao waligeuka kuwa na mionzi dhaifu, na nusu kubwa ya maisha (kwa mfano, 40 K, 87 Rb, 138 La, l47 Sm, 176 Lu, 187 Re). Muda wa maisha wa isotopu hizi ni mrefu sana kwamba zinaweza kuzingatiwa kuwa thabiti.
Bado kuna changamoto nyingi katika ulimwengu wa isotopu thabiti. Kwa hivyo, haijulikani kwa nini idadi yao inatofautiana sana kati ya vipengele tofauti. Takriban 25% ya vipengele thabiti (Be, F, Na, Al, P, Sc, Mn, Co, As, Y, Nb, Rh, I, Cs, Pt, Tb, Ho, Tu, Ta, Au) vipo katika asili ni aina moja tu ya atomi. Hivi ndivyo vinavyoitwa vipengele vya pekee. Inashangaza kwamba wote (isipokuwa Kuwa) wana maadili isiyo ya kawaida ya Z. Kwa ujumla, kwa vipengele visivyo vya kawaida idadi ya isotopu imara haizidi mbili. Kwa kulinganisha, baadhi ya vipengele vya even-Z vinajumuisha idadi kubwa ya isotopu (kwa mfano, Xe ina 9, Sn ina isotopu 10 imara).
Seti ya isotopu thabiti ya kitu fulani inaitwa galaksi. Maudhui yao katika galaksi mara nyingi hubadilika sana. Inafurahisha kutambua kuwa yaliyomo juu zaidi ni ya isotopu zilizo na nambari za wingi ambazo ni zidishi nne (12 C, 16 O, 20 Ca, n.k.), ingawa kuna tofauti kwa sheria hii.
Ugunduzi wa isotopu thabiti ulifanya iwezekane kutatua siri ya muda mrefu ya raia wa atomiki - kupotoka kwao kutoka kwa nambari nzima, iliyoelezewa na asilimia tofauti ya isotopu thabiti za vitu kwenye gala.
Katika fizikia ya nyuklia dhana ya "isobars" inajulikana. Isobars ni isotopu za vipengele tofauti (yaani, na thamani tofauti za Z) ambazo zina nambari za molekuli sawa. Utafiti wa isobars ulichangia kuanzishwa kwa mifumo mingi muhimu katika tabia na mali ya nuclei ya atomiki. Moja ya mifumo hii inaonyeshwa na sheria iliyoundwa na mwanakemia wa Soviet S. A. Shchukarev na mwanafizikia wa Ujerumani I. Mattauch. Inasema: ikiwa isoba mbili zinatofautiana katika maadili ya Z na 1, basi moja yao hakika itakuwa ya mionzi. Mfano wa classic wa jozi ya isobars ni 40 18 Ar - 40 19 K. Ndani yake, isotopu ya potasiamu ni mionzi. Utawala wa Shchukarev-Mattauch ulifanya iwezekanavyo kueleza kwa nini hakuna isotopu imara katika vipengele vya technetium (Z = 43) na promethium (Z = 61). Kwa kuwa zina thamani za Z isiyo ya kawaida, zaidi ya isotopu mbili thabiti hazingeweza kutarajiwa kwao. Lakini ikawa kwamba isobari za technetium na promethium, kwa mtiririko huo isotopu za molybdenum (Z = 42) na ruthenium (Z = 44), neodymium (Z = 60) na samarium (Z = 62), zinawakilishwa kwa asili kwa utulivu. aina za atomi katika anuwai ya nambari za wingi. Kwa hiyo, sheria za kimwili zinakataza kuwepo kwa isotopu imara za technetium na promethium. Hii ndio sababu vipengele hivi havipo katika asili na ilibidi kuunganishwa kwa njia ya bandia.
Wanasayansi kwa muda mrefu wamekuwa wakijaribu kukuza mfumo wa mara kwa mara wa isotopu. Bila shaka, ni msingi wa kanuni tofauti kuliko msingi wa meza ya mara kwa mara ya vipengele. Lakini majaribio haya bado hayajaleta matokeo ya kuridhisha. Kweli, wanafizikia wamethibitisha kwamba mlolongo wa kujaza shells za protoni na neutroni katika nuclei ya atomiki ni, kimsingi, sawa na ujenzi wa shells za elektroni na vidogo katika atomi (tazama Atom).
Magamba ya elektroni ya isotopu ya kipengele fulani yanajengwa kwa njia sawa. Kwa hiyo, mali zao za kemikali na kimwili ni karibu kufanana. Isotopu za hidrojeni pekee (protium na deuterium) na misombo yao huonyesha tofauti zinazoonekana katika mali. Kwa mfano, maji nzito (D 2 O) hufungia saa +3.8, majipu saa 101.4 ° C, ina wiani wa 1.1059 g / cm 3, na haiunga mkono maisha ya wanyama na viumbe vya mimea. Wakati wa elektrolisisi ya maji ndani ya hidrojeni na oksijeni, molekuli nyingi za H 2 0 hutengana, wakati molekuli nzito za maji hubaki kwenye elektroliza.
Kutenganisha isotopu za vitu vingine ni kazi ngumu sana. Hata hivyo, katika hali nyingi, isotopu za vipengele vya mtu binafsi na wingi uliobadilishwa kwa kiasi kikubwa ikilinganishwa na wingi wa asili zinahitajika. Kwa mfano, wakati wa kutatua tatizo la nishati ya atomiki, ikawa muhimu kutenganisha isotopu 235 U na 238 U. Kwa kusudi hili, njia ya spectrometry ya molekuli ilitumiwa kwanza, kwa msaada ambao kilo za kwanza za uranium-235 zilipatikana. huko USA mnamo 1944. Walakini, njia hii ilionekana kuwa ghali sana na ilibadilishwa na njia ya uenezaji wa gesi, ambayo ilitumia UF 6. Sasa kuna njia kadhaa za kutenganisha isotopu, lakini zote ni ngumu na za gharama kubwa. Na bado shida ya "kugawanya isiyoweza kutenganishwa" inatatuliwa kwa mafanikio.
Taaluma mpya ya kisayansi imeibuka - kemia ya isotopu. Anasoma tabia ya isotopu mbalimbali za vipengele vya kemikali katika athari za kemikali na michakato ya kubadilishana isotopu. Kama matokeo ya michakato hii, isotopu za kitu fulani husambazwa tena kati ya dutu inayohusika. Hapa kuna mfano rahisi zaidi: H 2 0 + HD = HD0 + H 2 (molekuli ya maji hubadilisha atomi ya protium kwa atomi ya deuterium). Jiokemia ya isotopu pia inaendelea. Anasoma tofauti katika muundo wa isotopiki wa vitu tofauti kwenye ukoko wa dunia.
Zinazotumiwa sana ni zinazoitwa atomi zilizo na alama - isotopu za mionzi za bandia za vitu vyenye utulivu au isotopu thabiti. Kwa msaada wa viashiria vya isotopiki - vilivyoandikwa atomi - hujifunza njia za harakati za vipengele katika asili isiyo hai na hai, asili ya usambazaji wa vitu na vipengele katika vitu mbalimbali. Isotopu hutumiwa katika teknolojia ya nyuklia: kama nyenzo za ujenzi wa vinu vya nyuklia; kama mafuta ya nyuklia (isotopu za thorium, uranium, plutonium); katika fusion ya thermonuclear (deuterium, 6 Li, 3 He). Isotopu za mionzi pia hutumiwa sana kama vyanzo vya mionzi.
Rudia mambo makuu ya mada "Dhana za kimsingi za kemia" na utatue shida zilizopendekezwa. Tumia Nambari 6-17.
Masharti ya msingi
1. Dawa(rahisi na changamano) ni mkusanyo wowote wa atomi na molekuli zilizo katika hali fulani ya mkusanyiko.
Mabadiliko ya vitu vinavyofuatana na mabadiliko katika muundo wao na (au) muundo huitwa athari za kemikali .
2. Vitengo vya miundo vitu:
· Atomu- chembe ndogo kabisa ya kielektroniki isiyo na upande wowote ya kipengele cha kemikali au dutu sahili, inayo mali zake zote za kemikali na kutoweza kugawanyika kimwili na kemikali.
· Molekuli- chembe ndogo kabisa isiyo na kielektroniki ya dutu, inayo mali zake zote za kemikali, isiyoweza kugawanyika, lakini inaweza kugawanywa kwa kemikali.
3. Kipengele cha kemikali - Hii ni aina ya atomi yenye chaji fulani ya nyuklia.
4. Kiwanja chembe :
|
Chembe |
Jinsi ya kuamua? |
Malipo |
Uzito |
||
|
Cl |
vitengo vya kawaida |
a.e.m |
|||
|
Elektroni |
Kwa kawaida Nambari (N) |
1.6 ∙ 10 -19 |
9.10 ∙ 10 -28 |
0.00055 |
|
|
Protoni |
Kwa kawaida nambari (N) |
1.6 ∙ 10 -19 |
1.67 ∙ 10 -24 |
1.00728 |
|
|
Neutroni |
Ar–N |
1.67 ∙ 10 -24 |
1.00866 |
||
5. Kiwanja kiini cha atomiki :
Kiini kina chembe za msingi ( viini) –
protoni(1 1 p) na neutroni(10 n).
· Kwa sababu Takriban misa yote ya atomi imejilimbikizia kwenye kiini na m uk ≈ m n≈ 1 amu, Hiyo thamani ya mviringoA rya kipengele cha kemikali ni sawa na jumla ya idadi ya nukleoni katika kiini.
7. Isotopu- aina mbalimbali za atomi za kipengele sawa cha kemikali, tofauti kutoka kwa kila mmoja tu kwa wingi wao.
· Nukuu ya Isotopiki: upande wa kushoto wa alama ya kipengele onyesha nambari ya wingi (juu) na nambari ya atomiki ya kipengele (chini)
· Kwa nini isotopu zina misa tofauti?
Kazi: Bainisha muundo wa atomiki wa isotopu za klorini: 35 17Clna 3717Cl?
· Isotopu zina wingi tofauti kutokana na idadi tofauti ya neutroni kwenye viini vyake.
8. Kwa asili, vipengele vya kemikali vipo kwa namna ya mchanganyiko wa isotopu.
Muundo wa isotopiki wa kipengele sawa cha kemikali huonyeshwa ndani sehemu za atomiki(ω kwa.), ambayo huonyesha ni sehemu gani idadi ya atomi ya isotopu fulani hufanya jumla ya idadi ya atomi za isotopu zote za kipengele fulani, zilizochukuliwa kama moja au 100%.
Kwa mfano:
ω kwa (35 17 Cl) = 0.754
ω kwa (37 17 Cl) = 0.246
9. Jedwali la upimaji linaonyesha maadili ya wastani ya misa ya atomiki ya vitu vya kemikali, kwa kuzingatia muundo wao wa isotopiki. Kwa hivyo, Ar iliyoonyeshwa kwenye jedwali ni ya sehemu.
A rJumatano= ω saa.(1) ∙ Ar (1) + … + ω katika.(n ) ∙ Ar ( n )
Kwa mfano:
A rJumatano(Cl) = 0.754 ∙ 35 + 0.246 ∙ 37 = 35.453
10. Tatizo la kutatua:
Nambari 1. Amua misa ya atomiki ya boroni ikiwa inajulikana kuwa sehemu ya molar ya isotopu 10 B ni 19.6%, na isotopu 11 B ni 80.4%.
11. Misa ya atomi na molekuli ni ndogo sana. Hivi sasa, mfumo wa kipimo wa umoja umepitishwa katika fizikia na kemia.
1 amu =m(a.m.) = 1/12 m(C12) = 1.66057 ∙ 10 -27 kg = 1.66057 ∙ 10 -24 g.
Misa kamili ya atomi fulani:
m( C) =1.99268 ∙ 10 -23 g
m( H) =1.67375 ∙ 10 -24 g
m( O) =2.656812 ∙ 10 -23 g
A r- inaonyesha ni mara ngapi atomi iliyotolewa ni nzito kuliko 1/12 ya atomi ya 12 C. Bwana∙ 1.66 ∙ 10 -27 kg
13. Idadi ya atomi na molekuli katika sampuli za kawaida za dutu ni kubwa sana, kwa hiyo, wakati wa kuashiria kiasi cha dutu, kitengo cha kipimo hutumiwa -mole .
· Mole (ν)- kitengo cha wingi wa dutu ambayo ina idadi sawa ya chembe (molekuli, atomi, ioni, elektroni) kama kuna atomi katika 12 g ya isotopu. 12 C
· Uzito wa atomi 1 12 C ni sawa na 12 amu, hivyo idadi ya atomi katika 12 g ya isotopu 12 C sawa:
N A= 12 g / 12 ∙ 1.66057 ∙ 10 -24 g = 6.0221 ∙ 10 23
· Kiasi cha kimwili N A kuitwa Avogadro ya mara kwa mara (Nambari ya Avogadro) na ina mwelekeo [N A] = mol -1.
14. Fomula za kimsingi:
M = Bwana = ρ ∙ Vm(ρ - msongamano; V m - kiasi katika kiwango cha sifuri)
Matatizo ya kutatua kwa kujitegemea
Nambari 1. Kuhesabu idadi ya atomi za nitrojeni katika 100 g ya kabonati ya ammoniamu iliyo na uchafu usio na nitrojeni 10%.
Nambari 2. Katika hali ya kawaida, lita 12 za mchanganyiko wa gesi yenye amonia na dioksidi kaboni zina wingi wa g 18. Je, mchanganyiko una lita ngapi za kila gesi?
Nambari ya 3. Inapofunuliwa na asidi hidrokloriki ya ziada, 8.24 g ya mchanganyiko wa oksidi ya manganese (IV) na oksidi isiyojulikana MO 2, ambayo haifanyi na asidi hidrokloric, lita 1.344 za gesi zilipatikana katika hali ya mazingira. Katika jaribio lingine, ilianzishwa kuwa uwiano wa molar wa oksidi ya manganese (IV) kwa oksidi isiyojulikana ni 3:1. Amua formula ya oksidi isiyojulikana na uhesabu sehemu yake ya wingi katika mchanganyiko.
Labda hakuna mtu duniani ambaye hajasikia isotopu. Lakini si kila mtu anajua ni nini. Maneno "isotopi za mionzi" yanasikika ya kutisha sana. Vipengele hivi vya ajabu vya kemikali vinatisha ubinadamu, lakini kwa kweli sio vya kutisha kama vile vinaweza kuonekana mwanzoni.
Ufafanuzi
Ili kuelewa dhana ya vipengele vya mionzi, ni muhimu kwanza kusema kwamba isotopu ni sampuli za kipengele sawa cha kemikali, lakini kwa wingi tofauti. Ina maana gani? Maswali yatatoweka ikiwa tutakumbuka kwanza muundo wa atomi. Inajumuisha elektroni, protoni na neutroni. Idadi ya chembe mbili za kwanza za msingi katika kiini cha atomi ni mara kwa mara, wakati neutroni, ambazo zina wingi wao, zinaweza kutokea kwa dutu sawa kwa kiasi tofauti. Hali hii husababisha aina mbalimbali za vipengele vya kemikali na sifa tofauti za kimwili.
Sasa tunaweza kutoa ufafanuzi wa kisayansi kwa dhana inayosomwa. Kwa hivyo, isotopu ni seti ya pamoja ya vitu vya kemikali ambavyo vinafanana katika mali, lakini vina misa tofauti na mali ya mwili. Kwa mujibu wa istilahi za kisasa zaidi, zinaitwa galaksi ya nukleotidi ya kipengele cha kemikali.
Historia kidogo
Mwanzoni mwa karne iliyopita, wanasayansi waligundua kuwa kiwanja sawa cha kemikali chini ya hali tofauti kinaweza kuwa na wingi tofauti wa nuclei za elektroni. Kwa mtazamo wa kinadharia tu, vipengele hivyo vinaweza kuchukuliwa kuwa vipya na vinaweza kuanza kujaza seli tupu kwenye jedwali la upimaji la D. Mendeleev. Lakini kuna seli tisa tu za bure ndani yake, na wanasayansi waligundua kadhaa ya vitu vipya. Kwa kuongeza, mahesabu ya hisabati yalionyesha kuwa misombo iliyogunduliwa haiwezi kuchukuliwa kuwa haijulikani hapo awali, kwa sababu mali zao za kemikali zinalingana kikamilifu na sifa za zilizopo.
Baada ya majadiliano marefu, iliamuliwa kuita vipengele hivi isotopu na kuziweka katika sanduku sawa na wale ambao nuclei zina idadi sawa ya elektroni. Wanasayansi wameweza kuamua kwamba isotopu ni baadhi tu ya tofauti za vipengele vya kemikali. Walakini, sababu za kutokea kwao na muda wa kuishi zimesomwa kwa karibu karne. Hata mwanzoni mwa karne ya 21, haiwezekani kusema kwamba ubinadamu anajua kabisa kila kitu kuhusu isotopu.
Tofauti zinazoendelea na zisizo imara
Kila kipengele cha kemikali kina isotopu kadhaa. Kwa sababu ya ukweli kwamba kuna neutroni za bure kwenye viini vyao, sio kila wakati huingia kwenye vifungo thabiti na atomi iliyobaki. Baada ya muda fulani, chembe za bure huondoka kwenye kiini, ambacho hubadilisha wingi wake na mali za kimwili. Kwa njia hii, isotopu nyingine huundwa, ambayo hatimaye husababisha kuundwa kwa dutu yenye idadi sawa ya protoni, neutroni na elektroni.
Dutu hizo zinazooza haraka sana huitwa isotopu za mionzi. Wanatoa idadi kubwa ya neutroni kwenye nafasi, na kutengeneza mionzi ya gamma ya ionizing yenye nguvu, inayojulikana kwa nguvu yake ya kupenya yenye nguvu, ambayo huathiri vibaya viumbe hai.
Isotopu thabiti zaidi hazina mionzi, kwani idadi ya neutroni za bure zilizotolewa nao hazina uwezo wa kutoa mionzi na kuathiri sana atomi zingine.
Muda mrefu uliopita, wanasayansi walianzisha muundo mmoja muhimu: kila kipengele cha kemikali kina isotopu zake, zinazoendelea au za mionzi. Inashangaza, wengi wao walipatikana katika hali ya maabara, na uwepo wao katika fomu ya asili ni ndogo na si mara zote hugunduliwa na vyombo.
Usambazaji katika asili
Chini ya hali ya asili, vitu mara nyingi hupatikana ambavyo molekuli ya isotopu imedhamiriwa moja kwa moja na nambari yake ya kawaida kwenye jedwali la D. Mendeleev. Kwa mfano, hidrojeni, iliyoonyeshwa na ishara H, ina nambari ya atomiki ya 1, na wingi wake ni sawa na moja. Isotopu zake, 2H na 3H, ni nadra sana katika asili.
Hata mwili wa mwanadamu una isotopu zenye mionzi. Wanaingia kwa njia ya chakula kwa namna ya isotopu za kaboni, ambayo, kwa upande wake, huingizwa na mimea kutoka kwenye udongo au hewa na kuwa sehemu ya suala la kikaboni wakati wa mchakato wa photosynthesis. Kwa hiyo, wanadamu, wanyama, na mimea hutoa mnururisho fulani wa mandharinyuma. Ni tu chini sana kwamba haiingilii na utendaji wa kawaida na ukuaji.
Vyanzo vinavyochangia kuundwa kwa isotopu ni tabaka za ndani za msingi wa dunia na mionzi kutoka angani.
Kama unavyojua, hali ya joto kwenye sayari inategemea sana msingi wake wa joto. Lakini hivi majuzi tu ilionekana wazi kuwa chanzo cha joto hili ni mmenyuko tata wa nyuklia ambayo isotopu za mionzi hushiriki.
Uozo wa Isotopiki
Kwa kuwa isotopu ni muundo usio na msimamo, inaweza kuzingatiwa kuwa baada ya muda wao huharibika kila wakati kuwa viini vya kudumu vya vitu vya kemikali. Taarifa hii ni kweli kwa sababu wanasayansi hawajaweza kugundua idadi kubwa ya isotopu zenye mionzi katika maumbile. Na nyingi za zile ambazo zilitolewa kwenye maabara zilidumu kutoka dakika chache hadi siku kadhaa, na kisha zikageuka kuwa vitu vya kawaida vya kemikali.
Lakini pia kuna isotopu katika asili ambazo zinageuka kuwa sugu sana kwa kuoza. Wanaweza kuwepo kwa mabilioni ya miaka. Vipengele kama hivyo viliundwa katika nyakati hizo za mbali, wakati dunia ilikuwa bado inaundwa, na hapakuwa na ukoko thabiti juu ya uso wake.
Isotopu zenye mionzi huoza na kuunda tena haraka sana. Kwa hiyo, ili kuwezesha tathmini ya utulivu wa isotopu, wanasayansi waliamua kuzingatia jamii ya nusu ya maisha yake.
Nusu uhai
Huenda isieleweke mara moja kwa wasomaji wote maana ya dhana hii. Hebu tufafanue. Nusu ya maisha ya isotopu ni wakati ambapo nusu ya kawaida ya dutu iliyochukuliwa itakoma kuwepo.
Hii haimaanishi kuwa muunganisho uliobaki utaharibiwa kwa muda sawa. Kuhusiana na nusu hii, ni muhimu kuzingatia jamii nyingine - kipindi cha wakati ambapo sehemu yake ya pili, yaani, robo ya kiasi cha awali cha dutu, itatoweka. Na uzingatiaji huu unaendelea ad infinitum. Inaweza kuzingatiwa kuwa haiwezekani kuhesabu wakati wa kutengana kamili kwa kiwango cha awali cha dutu, kwani mchakato huu hauna mwisho.
Hata hivyo, wanasayansi, wakijua nusu ya maisha, wanaweza kuamua ni kiasi gani cha dutu kilichokuwepo mwanzoni. Data hizi zinatumika kwa mafanikio katika sayansi zinazohusiana.
Katika ulimwengu wa kisasa wa kisayansi, dhana ya kuoza kamili haitumiki. Kwa kila isotopu, ni desturi kuonyesha nusu ya maisha yake, ambayo inatofautiana kutoka sekunde chache hadi mabilioni mengi ya miaka. Chini ya nusu ya maisha, mionzi zaidi hutoka kwa dutu na juu ya mionzi yake.
Manufaa ya visukuku
Katika baadhi ya matawi ya sayansi na teknolojia, matumizi ya kiasi kikubwa cha vitu vyenye mionzi inachukuliwa kuwa ya lazima. Hata hivyo, chini ya hali ya asili kuna wachache sana misombo hiyo.
Inajulikana kuwa isotopu ni tofauti zisizo za kawaida za vipengele vya kemikali. Idadi yao inapimwa kwa asilimia kadhaa ya aina sugu zaidi. Ndio maana wanasayansi wanahitaji kutajirisha kwa bandia nyenzo za kisukuku.
Kwa miaka mingi ya utafiti, tumejifunza kwamba kuoza kwa isotopu kunafuatana na mmenyuko wa mnyororo. Neutroni zilizotolewa za dutu moja huanza kuathiri nyingine. Kama matokeo ya hii, viini vizito hutengana kuwa nyepesi na vitu vipya vya kemikali hupatikana.
Jambo hili linaitwa mmenyuko wa mnyororo, kama matokeo ambayo isotopu thabiti zaidi lakini isiyo ya kawaida inaweza kupatikana, ambayo baadaye hutumiwa katika uchumi wa kitaifa.
Utumiaji wa nishati ya kuoza
Wanasayansi pia waligundua kuwa wakati wa kuoza kwa isotopu ya mionzi, kiasi kikubwa cha nishati ya bure hutolewa. Kiasi chake kawaida hupimwa na kitengo cha Curie, sawa na wakati wa mgawanyiko wa 1 g ya radon-222 kwa sekunde 1. Kiashiria hiki cha juu, nishati zaidi hutolewa.
Hii ikawa sababu ya kuendeleza njia za kutumia nishati ya bure. Hivi ndivyo mitambo ya atomiki ilionekana, ambayo isotopu ya mionzi imewekwa. Nishati nyingi iliyotolewa nayo hukusanywa na kubadilishwa kuwa umeme. Kulingana na vinu hivi, mitambo ya nyuklia imeundwa ambayo hutoa umeme wa bei nafuu. Matoleo madogo ya reactors vile imewekwa kwenye mitambo ya kujitegemea. Kwa kuzingatia hatari ya ajali, manowari hutumiwa mara nyingi kama gari kama hizo. Katika tukio la kushindwa kwa reactor, idadi ya majeruhi kwenye manowari itakuwa rahisi kupunguza.
Chaguo jingine la kutisha sana kwa kutumia nishati ya nusu ya maisha ni mabomu ya atomiki. Wakati wa Vita vya Kidunia vya pili, vilijaribiwa kwa wanadamu katika miji ya Japani ya Hiroshima na Nagasaki. Matokeo yalikuwa ya kusikitisha sana. Kwa hiyo, kuna makubaliano duniani juu ya kutotumia silaha hizi hatari. Wakati huo huo, majimbo makubwa yanayoangazia kijeshi yanaendelea na utafiti katika eneo hili leo. Kwa kuongezea, wengi wao, kwa siri kutoka kwa jamii ya ulimwengu, wanatengeneza mabomu ya atomiki, ambayo ni hatari mara elfu kuliko yale yanayotumika Japani.
Isotopu katika dawa
Kwa madhumuni ya amani, wamejifunza kutumia kuoza kwa isotopu za mionzi katika dawa. Kwa kuelekeza mionzi kwenye eneo lililoathiriwa la mwili, inawezekana kusimamisha mwendo wa ugonjwa au kumsaidia mgonjwa kupona kabisa.
Lakini mara nyingi isotopu za mionzi hutumiwa kwa utambuzi. Jambo ni kwamba harakati zao na asili ya nguzo huamua kwa urahisi zaidi na mionzi inayozalisha. Kwa hivyo, kiasi fulani kisicho na hatari cha dutu ya mionzi huingizwa ndani ya mwili wa binadamu, na madaktari hutumia vyombo kuchunguza jinsi na wapi huingia.
Kwa njia hii, hugundua utendaji wa ubongo, asili ya tumors za saratani, na upekee wa utendaji wa tezi za endocrine na exocrine.
Maombi katika akiolojia
Inajulikana kuwa viumbe hai daima huwa na kaboni-14 ya mionzi, nusu ya maisha ambayo isotopu ni miaka 5570. Kwa kuongeza, wanasayansi wanajua ni kiasi gani cha kipengele hiki kilichomo kwenye mwili hadi wakati wa kifo. Hii ina maana kwamba miti yote iliyokatwa hutoa kiasi sawa cha mionzi. Baada ya muda, kiwango cha mionzi hupungua.
Hii husaidia archaeologists kuamua muda gani uliopita kuni ambayo galley au meli nyingine yoyote ilijengwa ilikufa, na kwa hiyo wakati wa ujenzi yenyewe. Njia hii ya utafiti inaitwa uchambuzi wa kaboni ya mionzi. Shukrani kwa hilo, ni rahisi kwa wanasayansi kuanzisha mpangilio wa matukio ya kihistoria.
Kipengele fulani ambacho kina sawa lakini tofauti. Wana viini vyenye idadi sawa na utofauti. nambari, kuwa na muundo sawa wa makombora ya elektroni na kuchukua nafasi sawa katika upimaji. mfumo wa kemikali vipengele. Neno "isotopi" lilipendekezwa mwaka wa 1910 na F. Soddy ili kuteua aina zisizoweza kutofautishwa za kemikali ambazo hutofautiana katika sifa zao za kimwili. (kimsingi mionzi) Watakatifu. Isotopu thabiti ziligunduliwa kwa mara ya kwanza mnamo 1913 na J. Thomson kwa kutumia kile kinachoitwa alichotengeneza. njia ya parabolas - mfano wa kisasa. . Aligundua kuwa Ne ina angalau aina 2 zilizo na wt. sehemu ya 20 na 22. Majina na alama za isotopu kawaida ni majina na alama za kemikali zinazolingana. vipengele; elekeza upande wa juu kushoto wa ishara. Kwa mfano, kuonyesha asili isotopu hutumia nukuu 35 Cl na 37 Cl; wakati mwingine kipengele pia kinaonyeshwa chini ya kushoto, i.e. andika 35 17 Cl na 37 17 Cl. Isotopu pekee za kipengele nyepesi zaidi, hidrojeni, na wt. sehemu 1, 2 na 3 zina maalum. majina na alama: (1 1 H), (D, au 2 1 H) na (T, au 3 1 H), kwa mtiririko huo. Kwa sababu ya tofauti kubwa ya raia, tabia ya isotopu hizi hutofautiana sana (tazama,). Isotopu thabiti hutokea katika vipengele vyote hata na isiyo ya kawaida na[ 83. Idadi ya isotopu imara ya vipengele na namba hata inaweza kuwa. sawa na 10 (k.m. y); Vipengele vyenye nambari isiyo ya kawaida havina zaidi ya isotopu mbili thabiti. Inajulikana takriban. Isotopu 280 thabiti na zaidi ya 2000 za mionzi za vipengele 116 vya asili na vilivyopatikana kwa njia ya bandia. Kwa kila kipengele, maudhui ya isotopu binafsi katika asili. mchanganyiko hupitia mabadiliko madogo, ambayo mara nyingi yanaweza kupuuzwa. Njia zaidi. kushuka kwa thamani katika muundo wa isotopiki huzingatiwa kwa meteorites na miili mingine ya mbinguni. Uthabiti wa muundo wa isotopiki husababisha uthabiti wa vitu vinavyopatikana Duniani, ambayo ni thamani ya wastani ya wingi wa kitu fulani, inayopatikana kwa kuzingatia wingi wa isotopu katika maumbile. Kushuka kwa thamani katika muundo wa isotopiki wa vitu vya mwanga huhusishwa, kama sheria, na mabadiliko katika muundo wa isotopiki wakati wa mtengano. michakato inayotokea katika asili (, nk). Kwa kipengele kizito Pb, tofauti katika muundo wa isotopiki wa sampuli tofauti huelezewa na mambo tofauti. yaliyomo ndani, na vyanzo vingine na - mababu wa asili. . Tofauti katika mali ya isotopu ya kipengele fulani huitwa. . Muhimu kwa vitendo Kazi ni kupata kutoka kwa asili. mchanganyiko wa isotopu za mtu binafsi -