Pierwiastek monoizotopowy
Pierwiastek monoizotopowy to pierwiastek, który ma tylko jeden stabilny izotop (nuklid). Istnieje tylko 26 elementów, które mają tę właściwość. Lista jest podana w następnej sekcji.
Stabilność jest definiowana eksperymentalnie dla pierwiastków chemicznych, ponieważ istnieje wiele stabilnych nuklidów o liczbie atomowej powyżej ~ 40, które są teoretycznie niestabilne, ale najwyraźniej mają tak długi okres półtrwania, że nie zaobserwowano ich bezpośrednio ani pośrednio (na podstawie pomiarów produktów) Rozkładać się.
Pierwiastki monoizotopowe charakteryzują się, z wyjątkiem jednego przypadku, nieparzystą liczbą protonów (nieparzyste Z ) i parzystą liczbą neutronów. Ze względu na przyrost energii z efektów parowania jąder, nieparzysta liczba protonów nadaje niestabilność izotopom o nieparzystym Z , co w cięższych pierwiastkach wymaga całkowicie sparowanego zestawu neutronów, aby zrównoważyć tę tendencję do stabilności. (Pięć stabilnych nuklidów o nieparzystej liczbie Z i nieparzystej liczbie neutronów to wodór-2, lit-6, bor-10, azot-14 i tantal-180m1.)
Jedynym jednonukleotydowym wyjątkiem od nieparzystej reguły Z jest beryl; jego pojedynczy stabilny, pierwotny izotop, beryl-9, ma 4 protony i 5 neutronów. Ten pierwiastek nie może mieć stabilnego izotopu z równą liczbą neutronów i protonów ( beryl-8 , po 4 z każdego) ze względu na jego niestabilność w kierunku rozpadu alfa , co jest faworyzowane ze względu na wyjątkowo ciasne wiązanie jąder helu-4 . Posiadanie stabilnego izotopu z 4 protonami i 6 neutronami uniemożliwia mu bardzo duże niedopasowanie stosunku proton do neutronu dla takiego lekkiego pierwiastka. (Mimo to beryl-10 ma okres półtrwania 1,36 miliona lat, który jest zbyt krótki, aby być pierwotnym , ale nadal wskazuje na niezwykłą stabilność lekkiego izotopu przy takim braku równowagi).
Odróżnianie od pierwiastków jednonukleotydowych
Zestaw pierwiastków monoizotopowych pokrywa się, ale nie jest taki sam jak zestaw 21 pierwiastków jednonuklidowych , które charakteryzują się zasadniczo tylko jednym izotopem (nuklidem) występującym w przyrodzie. Powodem tego jest występowanie w przyrodzie pewnych długożyciowych pierwotnych nuklidów promieniotwórczych, które mogą tworzyć domieszki z monoizotopami, a tym samym zapobiegać ich naturalnej mononukleidowości. Dzieje się tak w przypadku 7 ( 26 - 19 = 7 ) pierwiastków monoizotopowych. Izotopy te są monoizotopowe, ale ze względu na obecność długożyciowego radioaktywnego pierwotnego nuklidu nie są mononuklidami. Tymi pierwiastkami są wanad , rubid , ind , lantan , europ , lutet i ren . Zobacz listę poniżej; w dwóch odnotowanych przypadkach (indu i renu) długożyciowy radionuklid jest w rzeczywistości najobficiej występującym izotopem w przyrodzie, a stabilny izotop jest mniej powszechny.
W 2 dodatkowych przypadkach ( bizmut i protaktyn ), pierwotnie występują pierwiastki jednonuklidowe , które nie są monoizotopowe, ponieważ naturalnie występujący nuklid jest radioaktywny, a zatem pierwiastek nie ma w ogóle stabilnych izotopów. Aby pierwiastek był monoizotopowy, musi mieć jeden stabilny nuklid.
Lista (stabilnych obserwacyjnie) pierwiastków monoizotopowych, uporządkowanych według liczby atomowej i masy
Pierwiastki niejednonukleotydowe zaznaczono gwiazdką i podano długożyciowy pierwotny radioizotop . W dwóch godnych uwagi przypadkach (indu i renu) najobficiej występującym naturalnie izotopem jest lekko radioaktywny, aw przypadku euronu jest to prawie połowa.
- beryl-9
- Fluor-19
- Sód-23
- Aluminium-27
- Fosfor-31
- Skand-45
- Wanad-51 * naturalnie występuje w 0,25% radioaktywnego wanadu-50
- Mangan-55
- Kobalt-59
- Arsen-75
- Rubid-85 * naturalnie występuje w 27,835% radioaktywnego rubidu-87
- Itr-89
- Niob-93
- Rod-103
- Ind-113 * naturalnie występuje z większością (95,7%) radioaktywnego izotopu indu-115
- jod-127
- Cez-133
- Lantan-139 * naturalnie występuje z 0,09% radioaktywnego lantanu-138
- Prazeodym-141
- Europ-153 * naturalnie występuje z 47,8% radioaktywnego europu-151
- Terb-159
- Holm-165
- Tul-169
- Lutet-175 * naturalnie występuje z 2,59% radioaktywnego lutetu-176
- Ren-185 * naturalnie występuje z większością (62,6%) radioaktywnego izotopu renu-187
- Złoto-197
Zobacz też
- Pierwotny nuklid
- Lista nuklidów (posortowana według okresu półtrwania)
- Tabela nuklidów
- Geochemia izotopów
- radionuklid
- Pierwiastek mononukleotydowy
- Stabilny izotop
- Lista pierwiastków według stabilności izotopów