Изотопы — это разновидность атомов и ядер какого-либо химического элемента. Они имеют одинаковый атомный номер, но при этом разные массовые числа. Если говорить проще, то, к примеру, углерод-12, 13 и 14 практически одинаковы по заряду ядра, за исключением лишь числа нейтронов, которых соответственно 6, 7 и 8.
Звучит как-то скучно, не так ли? Но поверь, такой предмет как химия, может представлять интерес даже для гуманитария, которому сложно сложить два плюс два, если говорить об уникальных изотопах.
1. Теллур-128 — самый долгий полураспад
Химический элемент теллур принадлежит к 16-й группе пятого периода. Это хрупкий, слегка токсичный редкий полуметалл серебристо-белого цвета. Из-за его редкости ты вряд ли когда-нибудь натолкнешься на него.
Но нам интересен больше теллур-128, который отличается самым долгим периодом полураспада — 2,2×1024 лет или 2,2 септиллиона лет. Для сравнения, возраст нашей Вселенной составляет почти 14 миллиардов лет, а только полураспад теллура-128 занимает в 160 триллионов раз больше этого времени.
Ядерная алхимия: как получить искусственное золото?
2. Астат-213 — самый редкий природный элемент и самый короткий полураспад среди существующих в природе изотопов
Астат — это химический элемент, принадлежащий к 17-й группе шестого периода. Это самый редкий природный элемент, которого, по подсчетам ученых, во всей земной коре насчитывается не более 1 грамма.
Проблема в том, что астат является настолько радиоактивным, что сам себя уничтожает за короткое время. Существует 32 изотопа астата, и ни один из них не стабилен. Самый долгоживущий изотоп, астат-210, имеет полураспад всего 8,1 часа. Самый короткий полураспад у астата-213, который составляет 125 наносекунд.
3. Магний-18 и 19 — самые короткие полураспады среди искусственных изотопов, зарегистрированные учеными
Магний хорошо знаком нам, ведь он является одним из важнейших элементов для нашего тела. Магний относится к химическим элементам 2-й группы третьего периода. Это легкий, ковкий щелочноземельный металл серебристо-белого цвета.
В целом, изотопы магния достаточно стабильны, по сравнению с тем же астатом, но есть среди них два, которые радикально выделяются из 22 остальных — магний-18 и 19, созданные искусственно в лабораториях. Период полураспада магния-19 составляет 5 пикосекунд, что равняется пяти триллионным долям секунды. Но это еще не рекорд.
Магний-18 — вот действительно рекордсмен по самому короткому полураспаду, который составляет примерно одну секстиллионную долю секунды. Полураспад магния-18 настолько быстр, что электроны даже не успевают выстроиться в планетарную систему, чтобы стать атомом.
4. Стронций-90 — изотоп, который мимикрирует под кальций
Стронций является химическим элементом 2-й группы пятого периода. Это мягкий, ковкий и пластичный щелочноземельный металл серебристо-белого цвета. Человек, не знакомый с химией, вряд ли смог бы отличить стронций от магния, и это плохо, ведь он чрезвычайно реактивный с кислородом и водой. Однако натолкнуться на стронций в природе вряд ли получится как раз из-за этого свойства.
Невероятно крутой способ получить золото всем
Но нас больше интересует изотоп стронций-90, который образуется преимущественно в ядерных реакторах и ядерном оружии. Столкнуться с ним очень сложно, разве что поблизости мест, где произошли радиационные аварии. Уникальное свойство стронция-90 — это его практически полное подобие кальцию, из-за чего он, будучи воспринятым организмом как полезный микроэлемент, беспрепятственно откладывается в костях, что приводит к развитию хронической лучевой болезни.
5. Калифорний-252 — самый дорогой изотоп в мире
Калифорний — это искусственный радиоактивный химический элемент. Он является чрезвычайно летучим металлом, предположительно, серебристо-белого цвета. Почему предположительно? Потому что его нет в природе, а добыть хоть сколько-нибудь значимое количество практически невозможно.
Самым интересным является изотоп калифорний-252, который производится путем длительного нейтронного облучения плутония или кюрия в ядерном реакторе. Под длительным мы подразумеваем срок от 8 до 1,5 лет. За год все лаборатории мира получают не более 100 микрограммов этого материала.
Из-за сложности добычи и малого выхода стоимость одного грамма калифорния-252 составляет около 27 миллионов долларов. Но эта цена оправдана еще и тем, что этот изотоп, в отличие от большинства перечисленных выше, представляет не только научный, но и практический интерес. Он применяется, к примеру, в запуске ядерных реакторов, в качестве мощного источника нейтронов в нейтронно-активационном анализе, в лучевой терапии опухолей, а также в экспериментах по изучению спонтанного деления ядер.
6. Золото-197 — единственный стабильный изотоп драгоценного металла
Золото — это химический элемент 11-й группы шестого периода, который, пожалуй, является самым известным драгоценным металлом и очень ценится не только ювелирами, но и высокотехнологичной промышленностью.
Интересно то, что среди известных науке 37 изотопов единственным стабильным является золото-197, что и формирует тот самый металл желтого цвета. Остальные являются радиоактивными, и самый долгоживущий из них, золото-195, имеет период полураспада 186 суток. Поэтому если взять в руки слиток золота, который пролежал в банковской ячейке хотя бы пару десятков лет, ты по сути будешь держать лишь только золото-197.
Источник: brodude.ru
krugerrand
Вернёмся опять к физике, золото имеет только один стабильный изотоп, остальные нестабильные, самый стабильный из них золото-195 (не хватает двух нейтронов). Оказывается для «чистоты» важно не только, сколько стабильных изотопов у элемента, но и то, какие нестабильные изотопы у него есть. Золото-195 имеет период полураспада полгода приблизительно, это означает, что давно при зарождении нашей планеты, возможно, оно и было, да только всё исчезло в первые моменты существования. Золото-195 образуется как промежуточный результат многих реакций самораспада ядер атомов… Но опять таки долго не живёт. Возьмём платину: 5 изотопов стабильны, остальные нет, но из этих нестабильных 2 представляют интерес, во-первых, они содержаться в платиновых месторождениях ~7%, во-вторых, они распадаются с периодом полураспада, исчисляемым десятками-сотнями миллиардов лет. Конечно же это не уран-238, но как говориться «осадочек остался»… Итого: мало того что ваше платиновое колечко сделано из 7 различных изотопов платины, туда еще добавили 5% примеси (в лучшем случае иридия или осмия), так оно еще и светиться 🙂 Но не пугайтесь, обычное дерево с которым мы имеем дело содержит немного радиоактивного углерода (пришелец из космоса, так сказать) его существенно меньше, чем в платине радиоактивного изотопа, но зато он за 2000 лет полураспадается, т.е. распад весьма интенсивен… И на оценке его концентрации в деревянных изделиях можно определить «возраст» изделия… Надеюсь не напугал 🙂
Но намёк – вы поняли – золото принадлежит еще одному «элитарному» кругу химических элементов.Когда вы видите брусок золота 999.9 пробы, вы видите не только возможно самую большую концентрацию молекул(атомов) одного химического элемента, но и уникальное явления когда все эти атомы одного изотопа.
Источник: krugerrand.livejournal.com
Физики создали самый легкий изотоп магния в мире на сегодняшний день.
Сотрудничество Университет штата Мичиган с международной группой исследователей помогло создать на сегодняшний день самый легкий изотоп магния, который является элементом 12 в периодической таблице — Магний-18 ( 18 Mg).
Земля полна естественного магния, выкованного давно в звездах, который с тех пор стал ключевым компонентом нашего рациона и минералов в коре планеты.
Но этот магний стабилен. Его атомное ядро, не разваливается. Однако изотоп магния-18 слишком нестабилен, чтобы его можно было найти в природе.
У всех атомов магния внутри ядра 12 протонов. Раньше самая легкая версия магния имела 7 нейтронов, что давало в общей сложности 19 протонов и нейтронов — отсюда и обозначение как магний-19.
Чтобы получить магний-18, который легче на один нейтрон, доктор Кайл Браун из Национальной лаборатории сверхпроводящих циклотронов в Университете штата Мичиган и его коллеги начали со стабильного изотопа магния, магния-24.
Циклотрон ускорил пучок ядер магния-24 примерно до половины скорости света и направил этот пучок в мишень, которая представляет собой металлическую фольгу, сделанную из элемента бериллия. И это был только первый шаг.
«Это столкновение дает вам кучу разных изотопов легче, чем магний-24», — сказал доктор Браун.
«Но из этого супа мы можем выбрать изотоп, который нам нужен».
В данном случае этим изотопом является магний-20. Эта версия нестабильна, то есть распадается обычно за десятые доли секунды.
Таким образом, у команды есть время, чтобы заставить магний-20 столкнуться с другой бериллиевой мишенью на расстоянии около 30 метров.
«Но он движется со скоростью вдвое медленнее света. Это происходит довольно быстро», — сказал доктор Браун.
Это следующее столкновение создает магний-18, время жизни которого составляет примерно секстиллионную долю секунды.
Это изображение представляет новый изотоп магний-18. Фото: S. M. Wang/Fudan University and the Facility for Rare Isotope Beams
Это настолько короткий срок, что магний-18 не покрывается электронами, чтобы стать полноценным атомом перед тем, как развалиться. Он существует только как голое ядро.
Фактически, это настолько короткий промежуток времени, что магний-18 никогда не покидает бериллиевую мишень. Новый изотоп распадается внутри мишени.
Это означает, что ученые не могут исследовать изотоп напрямую, но они могут охарактеризовать контрольные признаки его распада.
Сначала он выбрасывает два протона из своего ядра, чтобы стать неоном-16, который затем выбрасывает еще два протона, чтобы стать кислородом-14.
Анализируя протоны и кислород, которые действительно покидают цель, команда может определить свойства магния-18.
«Это была командная работа. Все очень много работали над этим проектом. Это довольно интересно. Не каждый день люди открывают новый изотоп», — сказал доктор Браун.
Результаты были опубликованы в журнале Physical Review Letters.
- Предыдущая статья Зазубренный край крыльев совы может помочь уменьшить шум от самолетов и турбин, снижая шумовое загрязнение.
- Следующая статья Мягкие поверхности удерживают воду в жидком состоянии значительно ниже предела замерзания.
Источник: sciencetoday.ru