Izotopet

Atomet e të njëjtit element që kanë numra të ndryshëm në masë quhen izotopë. Atomet e izotopeve të të njëjtit element kanë të njëjtin numër protonesh (Z) dhe ndryshojnë nga njëri-tjetri në numrin e neutroneve (N).

Izotopet e elementeve të ndryshëm nuk kanë emrat e tyre, por përsërisin emrin e elementit; në këtë rast, masa atomike e një izotopi të caktuar - ndryshimi i vetëm i tij nga izotopet e tjerë të të njëjtit element - pasqyrohet duke përdorur një mbishkrim në formulën kimike të elementit: për shembull, për izotopet e uraniumit - 235 U, 238 U. përjashtim nga rregullat e nomenklaturës së izotopeve është elementi nr. 1 - hidrogjeni. Të tre izotopet e njohura aktualisht të hidrogjenit kanë jo vetëm simbolet e tyre të veçanta kimike, por edhe emrin e tyre: 1 H - protium, 2 D - deuterium, 3 T - tritium; në këtë rast, bërthama e protiumit është thjesht një proton, bërthama e deuteriumit përmban një proton dhe një neutron, bërthama e tritiumit përmban një proton dhe dy neutrone. Emrat e izotopeve të hidrogjenit janë zhvilluar historikisht në këtë mënyrë, sepse ndryshimi relativ në masat e izotopeve të hidrogjenit i shkaktuar nga shtimi i një neutroni është maksimumi midis të gjithë elementëve kimikë.

Të gjithë izotopët mund të ndahen në të qëndrueshëm (të qëndrueshëm), domethënë nuk i nënshtrohen prishjes spontane të bërthamave atomike në pjesë (zbërthimi në këtë rast quhet radioaktiv), dhe i paqëndrueshëm (i paqëndrueshëm) - radioaktiv, domethënë i nënshtrohet prishjes radioaktive. Shumica e elementeve të përhapur në natyrë përbëhen nga një përzierje e dy ose më shumë izotopeve të qëndrueshme: për shembull, 16 O, 12 C. Nga të gjithë elementët, kallaji ka numrin më të madh të izotopeve të qëndrueshme (10 izotope), dhe, për shembull, ekziston alumini. në natyrë në formën e vetëm një izotopi të qëndrueshëm - pjesa tjetër e izotopeve të njohura të tij janë të paqëndrueshme. Bërthamat e izotopeve të paqëndrueshme prishen në mënyrë spontane, duke lëshuar grimca b dhe grimca c (elektrone) derisa të formohet një izotop i qëndrueshëm i një elementi tjetër: për shembull, prishja e 238 U (uraniumi radioaktiv) përfundon me formimin e 206 Pb (një izotop i qëndrueshëm). të plumbit). Gjatë studimit të izotopeve, u zbulua se ato nuk ndryshojnë në vetitë kimike, të cilat, siç e dimë, përcaktohen nga ngarkesa e bërthamave të tyre dhe nuk varen nga masa e bërthamave.

Predha elektronike

Predha elektronike e një atomi është një rajon i hapësirës ku ka të ngjarë të ndodhen elektronet, i karakterizuar nga e njëjta vlerë e numrit kuantik kryesor n dhe, si pasojë, ndodhet në nivele të afërta energjetike. Çdo shtresë elektronike mund të ketë një numër të caktuar maksimal elektronesh.

Duke u nisur nga vlera e numrit kuantik kryesor n = 1, nivelet (shtresat) energjetike caktohen K, L, M dhe N. Ato ndahen në nënnivele (nënshtresa) që ndryshojnë nga njëra-tjetra në energjinë e lidhjes me bërthamën. Numri i nënniveleve është i barabartë me vlerën e numrit kuantik kryesor, por nuk i kalon katër: niveli i parë ka një nënnivel, i dyti - dy, i 3-ti - tre, i 4-ti - katër nënnivele. Nënnivelet, nga ana tjetër, përbëhen nga orbitale. Është e zakonshme që nënnivelet të shënohen me shkronja latine, s është nënniveli i parë i çdo niveli energjetik më afër bërthamës; ai përbëhet nga një orbitale s, p - nënniveli i dytë, përbëhet nga tre orbitale p; d është nënniveli i tretë, përbëhet nga pesë d-orbitale; f është nënniveli i katërt, përmban shtatë orbitale f. Kështu, për secilën vlerë të n-së ka n 2 orbitale. Çdo orbital mund të përmbajë jo më shumë se dy elektrone - parimi Pauli. Nëse ka një elektron në një orbital, atëherë ai quhet i paçiftuar nëse ka dy, atëherë këto janë elektrone të çiftëzuara. Parimi Pauli shpjegon formulën N=2n 2. Nëse niveli i parë K(n=1) përmban 1 2 = 1 orbitale, dhe secila orbitale ka 2 elektrone, atëherë numri maksimal i elektroneve do të jetë 2*1 2 =2; L (n = 2) =8; M (n = 3) =18; N (n = 4) =32.

Gjatë studimit të vetive të elementeve radioaktive, u zbulua se i njëjti element kimik mund të përmbajë atome me masa të ndryshme bërthamore. Në të njëjtën kohë, ato kanë të njëjtën ngarkesë bërthamore, domethënë këto nuk janë papastërti të substancave të huaja, por e njëjta substancë.

Çfarë janë izotopet dhe pse ekzistojnë?

Në tabelën periodike të Mendelejevit, si ky element ashtu edhe atomet e një lënde me masa të ndryshme bërthamore zënë një qelizë. Bazuar në sa më sipër, varieteteve të tilla të së njëjtës substancë iu dha emri "izotope" (nga greqishtja isos - identike dhe topos - vend). Kështu që, izotopet- këto janë lloje të një elementi kimik të caktuar, që ndryshojnë në masën e bërthamave atomike.

Sipas modelit të pranuar të bërthamës neutron-proton, ekzistenca e izotopeve ishte e mundur të shpjegohej si më poshtë: bërthamat e disa atomeve të një substance përmbajnë numër të ndryshëm neutronesh, por të njëjtin numër protonesh. Në fakt, ngarkesa bërthamore e izotopeve të një elementi është e njëjtë, prandaj, numri i protoneve në bërthamë është i njëjtë. Bërthamat ndryshojnë në masë, në përputhje me rrethanat, ato përmbajnë numër të ndryshëm neutronesh.

Izotope të qëndrueshme dhe të paqëndrueshme

Izotopet mund të jenë të qëndrueshme ose të paqëndrueshme. Deri më sot, janë të njohura rreth 270 izotopë të qëndrueshëm dhe më shumë se 2000 të paqëndrueshëm. Izotopet e qëndrueshme- Këto janë lloje të elementeve kimike që mund të ekzistojnë në mënyrë të pavarur për një kohë të gjatë.

Shumica izotopet e paqëndrueshmeështë marrë artificialisht. Izotopet e paqëndrueshme janë radioaktive, bërthamat e tyre i nënshtrohen procesit të kalbjes radioaktive, domethënë shndërrimit spontan në bërthama të tjera, të shoqëruara nga emetimi i grimcave dhe/ose rrezatimi. Pothuajse të gjithë izotopët artificialë radioaktivë kanë gjysmë jetë shumë të shkurtër, të matur në sekonda apo edhe në fraksione sekondash.

Sa izotope mund të përmbajë një bërthamë?

Bërthama nuk mund të përmbajë një numër arbitrar të neutroneve. Prandaj, numri i izotopeve është i kufizuar. Numri çift i protoneve elemente, numri i izotopeve të qëndrueshme mund të arrijë dhjetë. Për shembull, kallaji ka 10 izotope, ksenoni ka 9, merkuri ka 7, e kështu me radhë.

Ato elemente numri i protoneve është tek, mund të ketë vetëm dy izotope të qëndrueshme. Disa elementë kanë vetëm një izotop të qëndrueshëm. Këto janë substanca të tilla si ari, alumini, fosfori, natriumi, mangani dhe të tjera. Ndryshime të tilla në numrin e izotopeve të qëndrueshme të elementeve të ndryshëm shoqërohen me varësinë komplekse të numrit të protoneve dhe neutroneve nga energjia lidhëse e bërthamës.

Pothuajse të gjitha substancat në natyrë ekzistojnë në formën e një përzierje të izotopeve. Numri i izotopeve në një substancë varet nga lloji i substancës, masa atomike dhe numri i izotopeve të qëndrueshme të një elementi kimik të caktuar.

Izotopet- varietete atomesh (dhe bërthamash) të një elementi kimik që kanë të njëjtin numër atomik (rendor), por në të njëjtën kohë numra të ndryshëm në masë.

Termi izotop është formuar nga rrënjët greke isos (ἴσος "i barabartë") dhe topos (τόπος "vend"), që do të thotë "i njëjti vend"; Pra, kuptimi i emrit është se izotopë të ndryshëm të të njëjtit element zënë të njëjtin pozicion në tabelën periodike.

Tre izotope natyrale të hidrogjenit. Fakti që çdo izotop ka një proton ka variante të hidrogjenit: identiteti i izotopit përcaktohet nga numri i neutroneve. Nga e majta në të djathtë, izotopet janë protium (1H) me zero neutrone, deuterium (2H) me një neutron dhe tritium (3H) me dy neutrone.

Numri i protoneve në bërthamën e një atomi quhet numër atomik dhe është i barabartë me numrin e elektroneve në një atom neutral (jo të jonizuar). Çdo numër atomik identifikon një element specifik, por jo një izotop; Një atom i një elementi të caktuar mund të ketë një gamë të gjerë në numrin e neutroneve. Numri i nukleoneve (si protonet ashtu edhe neutronet) në bërthamë është numri masiv i atomit, dhe çdo izotop i një elementi të caktuar ka një numër masiv të ndryshëm.

Për shembull, karboni-12, karboni-13 dhe karboni-14 janë tre izotopë të karbonit elementar me numra masiv përkatësisht 12, 13 dhe 14. Numri atomik i karbonit është 6, që do të thotë se çdo atom karboni ka 6 protone, kështu që numrat e neutroneve të këtyre izotopeve janë përkatësisht 6, 7 dhe 8.

Nuklides Dhe izotopet

Nuklidi i referohet një bërthame, jo një atomi. Bërthamat identike i përkasin të njëjtit nukleid, për shembull, çdo bërthamë e nuklidit karbon-13 përbëhet nga 6 protone dhe 7 neutrone. Koncepti i nuklidit (në lidhje me speciet individuale bërthamore) thekson vetitë bërthamore mbi vetitë kimike, ndërsa koncepti i izotopit (grupimi i të gjitha atomeve të secilit element) thekson reaksionin kimik mbi reaksionin bërthamor. Numri i neutronit ka një ndikim të madh në vetitë e bërthamave, por efekti i tij në vetitë kimike është i papërfillshëm për shumicën e elementeve. Edhe në rastin e elementeve më të lehta, ku raporti i neutroneve ndaj numrit atomik ndryshon më shumë midis izotopeve, ai zakonisht ka vetëm një efekt të vogël, megjithëse ka rëndësi në disa raste (për hidrogjenin, elementi më i lehtë, efekti i izotopit është i madh të ketë një efekt të madh për biologjinë). Për shkak se izotopi është një term më i vjetër, ai njihet më mirë se nuklidi dhe përdoret ende ndonjëherë në kontekste ku nuklidi mund të jetë më i përshtatshëm, si teknologjia bërthamore dhe mjekësia bërthamore.

Emërtimet

Një izotop ose nuklid identifikohet me emrin e elementit specifik (kjo tregon numrin atomik), i ndjekur nga një vizë dhe një numër masiv (për shembull, helium-3, helium-4, karbon-12, karbon-14, uranium- 235, dhe uranium-239). Kur përdoret një simbol kimik, p.sh. "C" për karbonin, shënimi standard (tani i njohur si "notacion AZE" sepse A është numri masiv, Z është numri atomik dhe E është për elementin) - tregoni numrin e masës (numrin e nukleoneve) me një mbishkrim në krye të majtë të simbolit kimik dhe tregoni numrin atomik me një nënshkrim në këndin e poshtëm majtas). Për shkak se numri atomik jepet nga simboli i elementit, zakonisht vetëm numri i masës jepet në një mbishkrim dhe nuk jepet indeks atomik. Shkronja m ndonjëherë shtohet pas numrit të masës për të treguar një izomer bërthamor, një gjendje bërthamore metastabile ose të ngacmuar energjikisht (në krahasim me gjendjen bazë me energjinë më të ulët), për shembull, 180m 73Ta (tantal-180m).

Izotope radioaktive, parësore dhe të qëndrueshme

Disa izotope janë radioaktivë dhe për këtë arsye quhen radioizotope ose radionuklide, ndërsa të tjerët nuk janë vërejtur kurrë të kalbet në mënyrë radioaktive dhe quhen izotope të qëndrueshme ose nuklide të qëndrueshme. Për shembull, 14 C është forma radioaktive e karbonit, ndërsa 12 C dhe 13 C janë izotopë të qëndrueshëm. Ka afërsisht 339 nuklide natyrale në Tokë, nga të cilat 286 janë nukleide primordiale, që do të thotë se ato kanë ekzistuar që nga formimi i Sistemit Diellor.

Nuklidet origjinale përfshijnë 32 nuklide me gjysmë jetë shumë të gjatë (mbi 100 milionë vjet) dhe 254 që konsiderohen zyrtarisht "nuklide të qëndrueshëm" sepse nuk u vunë re të kalbet. Në shumicën e rasteve, për arsye të dukshme, nëse një element ka izotope të qëndrueshme, atëherë ato izotope dominojnë bollëkun elementar që gjendet në Tokë dhe në Sistemin Diellor. Megjithatë, në rastin e tre elementëve (telurium, indium dhe renium), izotopi më i zakonshëm që gjendet në natyrë është në fakt një (ose dy) radioizotopi(et) jashtëzakonisht jetëgjatë të elementit, pavarësisht faktit se këta elementë kanë një ose izotope më të qëndrueshme.

Teoria parashikon që shumë izotope/nuklide në dukje "të qëndrueshme" janë radioaktive, me gjysmë jetë jashtëzakonisht të gjatë (duke shpërfillur mundësinë e zbërthimit të protonit, gjë që do t'i bënte të gjithë nuklidet përfundimisht të paqëndrueshme). Nga 254 nukleide që nuk janë vëzhguar kurrë, vetëm 90 prej tyre (të gjithë 40 elementët e parë) janë teorikisht të qëndrueshëm ndaj të gjitha formave të njohura të kalbjes. Elementi 41 (niobium) është teorikisht i paqëndrueshëm nga ndarja spontane, por kjo nuk është zbuluar kurrë. Shumë nukleide të tjera të qëndrueshme janë teorikisht të ndjeshëm ndaj formave të tjera të kalbjes së njohur, të tilla si kalbja alfa ose zbërthimi i dyfishtë beta, por produktet e kalbjes nuk janë vërejtur ende, dhe kështu këto izotope konsiderohen të jenë "të qëndrueshme vëzhguese". Gjysmëjeta e parashikuar për këto nuklide shpesh e tejkalojnë shumë moshën e vlerësuar të Universit, dhe në fakt ka edhe 27 radionuklide të njohur me gjysmë jetë më të gjatë se mosha e Universit.

Nuklidet radioaktive të krijuara artificialisht, aktualisht janë 3,339 nukleide të njohura. Këto përfshijnë 905 nuklide që janë ose të qëndrueshme ose kanë gjysmë jetë më të madhe se 60 minuta.

Vetitë e izotopeve

Vetitë kimike dhe molekulare

Një atom neutral ka të njëjtin numër elektronesh si protonet. Kështu, izotopë të ndryshëm të një elementi të caktuar kanë të njëjtin numër elektronesh dhe kanë struktura të ngjashme elektronike. Meqenëse sjellja kimike e një atomi përcaktohet kryesisht nga struktura e tij elektronike, izotopë të ndryshëm shfaqin sjellje kimike pothuajse identike.

Përjashtim nga kjo është efekti i izotopit kinetik: për shkak të masave të tyre të mëdha, izotopet më të rënda kanë tendencë të reagojnë disi më ngadalë se izotopet më të lehta të të njëjtit element. Kjo është më e theksuar për protium (1 H), deuterium (2 H) dhe tritium (3 H), pasi deuteriumi ka dyfishin e masës së protiumit dhe tritium ka tre herë më shumë masën e protiumit. Këto ndryshime në masë ndikojnë edhe në sjelljen e lidhjeve kimike të tyre përkatëse, duke ndryshuar qendrën e gravitetit (masën e reduktuar) të sistemeve atomike. Sidoqoftë, për elementët më të rëndë, dallimet në masën relative midis izotopeve janë shumë më të vogla, kështu që efektet e ndryshimit të masës në kimi janë zakonisht të papërfillshme. (Elementët e rëndë gjithashtu kanë relativisht më shumë neutrone sesa elementët më të lehtë, kështu që raporti i masës bërthamore me masën totale të elektroneve është disi më i madh).

Po kështu, dy molekula që ndryshojnë vetëm në izotopet e atomeve të tyre (izotopologët) kanë të njëjtën strukturë elektronike dhe si rrjedhojë veti fizike dhe kimike pothuajse të padallueshme (përsëri, me përjashtimet kryesore janë deuterium dhe tritium). Mënyrat vibruese të një molekule përcaktohen nga forma e saj dhe masat e atomeve të saj përbërëse; Prandaj, izotopologë të ndryshëm kanë grupe të ndryshme mënyrash vibrimi. Për shkak se mënyrat vibruese lejojnë që një molekulë të thithë fotone të energjive të përshtatshme, izotopologët kanë veti të ndryshme optike në infra të kuqe.

Karakteristikat dhe stabiliteti bërthamor

Gjysmëjeta izotopike. Grafiku për izotopet e qëndrueshme devijon nga vija Z = N ndërsa numri i elementit Z rritet

Bërthamat atomike përbëhen nga protone dhe neutrone të lidhura së bashku nga një forcë e fortë e mbetur. Për shkak se protonet janë të ngarkuar pozitivisht, ata sprapsin njëri-tjetrin. Neutronet, të cilët janë elektrikisht neutralë, e stabilizojnë bërthamën në dy mënyra. Kontakti i tyre i largon pak protonet, duke reduktuar zmbrapsjen elektrostatike midis protoneve dhe ato ushtrojnë një forcë tërheqëse bërthamore mbi njëri-tjetrin dhe mbi protonet. Për këtë arsye, një ose më shumë neutrone nevojiten që dy ose më shumë protone të lidhen me një bërthamë. Me rritjen e numrit të protoneve, rritet edhe raporti i neutroneve ndaj protoneve që kërkohet për të siguruar një bërthamë të qëndrueshme (shih grafikun në të djathtë). Për shembull, megjithëse raporti neutron:proton prej 3 2 He është 1:2, raporti neutron:proton është 238 92 U
Më shumë se 3:2. Një numër elementësh më të lehtë kanë nuklide të qëndrueshme me një raport 1:1 (Z = N). Nuklidi 40 20 Ca (kalcium-40) është nuklidi i qëndrueshëm nga pikëpamja më i rëndë, me të njëjtin numër neutronesh dhe protonesh; (Teorikisht, stabili më i rëndë është squfuri-32). Të gjithë nuklidet e qëndrueshme më të rënda se kalciumi-40 përmbajnë më shumë neutrone se protone.

Numri i izotopeve për element

Nga 81 elementët me izotope të qëndrueshme, numri më i madh i izotopeve të qëndrueshme të vërejtura për çdo element është dhjetë (për elementin kallaj). Asnjë element nuk ka nëntë izotopë të qëndrueshëm. Ksenoni është i vetmi element me tetë izotopë të qëndrueshëm. Katër elementë kanë shtatë izotope të qëndrueshme, tetë prej të cilëve kanë gjashtë izotope të qëndrueshme, dhjetë kanë pesë izotope të qëndrueshme, nëntë kanë katër izotope të qëndrueshme, pesë kanë tre izotope të qëndrueshme, 16 kanë dy izotope të qëndrueshme dhe 26 elementë kanë vetëm një (nga të cilët 19 janë të ashtuquajturit elementë mononuklid, që kanë një izotop të vetëm primordial të qëndrueshëm që dominon dhe rregullon peshën atomike të elementit natyror me saktësi të lartë. Janë gjithsej 254 nukleide që nuk janë vërejtur të kalbet. Për 80 elementët që kanë një ose më shumë izotope të qëndrueshme, numri mesatar i izotopeve të qëndrueshme është 254/80 = 3,2 izotope për element.

Numrat çift dhe tek të nukleoneve

Protonet: Raporti i neutronit nuk është faktori i vetëm që ndikon në stabilitetin bërthamor. Varet gjithashtu nga pariteti ose rastësia e numrit të tij atomik Z, numri i neutroneve N, pra shuma e tyre e numrit të masës A. Tek Z dhe N tentojnë të ulin energjinë e lidhjes bërthamore, duke krijuar bërthama teke që në përgjithësi janë më pak të qëndrueshme. Ky ndryshim i rëndësishëm në energjinë e lidhjes bërthamore midis bërthamave fqinje, veçanërisht izobareve tek, ka pasoja të rëndësishme: izotopet e paqëndrueshme me numër jooptimal të neutroneve ose protoneve prishen nga zbërthimi beta (përfshirë zbërthimin e pozitronit), kapjen e elektroneve ose mjete të tjera ekzotike, si p.sh. ndarje spontane dhe grupimet e kalbjes.

Shumica e nuklideve të qëndrueshme janë një numër çift protonesh dhe një numër çift neutronesh, ku numrat Z, N dhe A janë të gjithë çift. Nuklidet e qëndrueshme teke ndahen (përafërsisht në mënyrë të barabartë) në ato tek.

Numer atomik

148 nuklidet e protoneve, madje neutroneve (NE) përbëjnë ~ 58% të të gjitha nuklideve të qëndrueshme. Ekzistojnë gjithashtu 22 nukleide primordiale jetëgjatë. Si rezultat, secili nga 41 elementët me numër çift nga 2 në 82 ka të paktën një izotop të qëndrueshëm, dhe shumica e këtyre elementeve kanë izotopë të shumtë primar. Gjysma e këtyre elementeve me numër çift kanë gjashtë ose më shumë izotopë të qëndrueshëm. Stabiliteti ekstrem i helium-4, për shkak të përbërjes së dyfishtë të dy protoneve dhe dy neutroneve, parandalon çdo nukleide që përmban pesë ose tetë nukleone të ekzistojë mjaftueshëm për të shërbyer si platforma për akumulimin e elementeve më të rëndë përmes shkrirjes bërthamore.

Këto 53 nuklide të qëndrueshme kanë një numër çift protonesh dhe një numër tek neutronet. Ata janë një pakicë në krahasim me izotopët çift, të cilët janë afërsisht 3 herë më të bollshëm. Ndër 41 elementët çift-Z që kanë një nukleid të qëndrueshëm, vetëm dy elementë (argoni dhe ceriumi) nuk kanë nukleide të qëndrueshme çift-tek. Një element (kallaj) ka tre. Janë 24 elementë që kanë një nuklide çift-tek dhe 13 që kanë dy nuklide tek-çift.

Për shkak të numrit të tyre tek neutronet, nuklidet tek-çift priren të kenë seksione të mëdha të kapjes së neutroneve për shkak të energjisë që lind nga efektet e bashkimit të neutroneve. Këto nuklide të qëndrueshme mund të jenë jashtëzakonisht të bollshme në natyrë, kryesisht sepse për të formuar dhe për të hyrë në bollëkun primordial, ata duhet t'i shpëtojnë kapjes së neutronit për të formuar izotope të tjera të qëndrueshme çift-tek gjatë procesit s dhe procesit të kapjes së neutroneve gjatë nukleosintezës.

Numri atomik tek

48 nukleidet e qëndrueshme tek-proton dhe çift-neutron, të stabilizuar nga numri çift i neutroneve të çiftëzuara, formojnë shumicën e izotopeve të qëndrueshme të elementeve tek; Shumë pak nukleide neutron tek-proton-tek përbëjnë të tjerët. Ekzistojnë 41 elementë tek nga Z = 1 deri në 81, nga të cilët 39 kanë izotope të qëndrueshme (elementet teknetium (43 Tc) dhe prometium (61 Pm) nuk kanë izotope të qëndrueshme). Nga këta 39 elementë Z tek, 30 elementë (përfshirë hidrogjen-1, ku 0 neutrone janë çift) kanë një izotop të qëndrueshëm çift-tek, dhe nëntë elementë: klor (17 Cl), kalium (19 K), bakër (29 Cu), galiumi (31 Ga), bromi (35 Br), argjendi (47 Ag), antimoni (51 Sb), iridiumi (77 Ir) dhe taliumi (81 Tl) secila kanë dy izotope të qëndrueshme tek-çift. Kjo jep 30 + 2 (9) = 48 izotopë të qëndrueshëm në çift.

Vetëm pesë nuklide të qëndrueshme përmbajnë një numër tek protonet dhe një numër tek neutronet. Katër nuklidet e para "tek-tek" ndodhin në nuklidet me peshë molekulare të ulët, për të cilat ndryshimi i një protoni në një neutron ose anasjelltas do të rezultojë në një raport shumë të anshëm proton-neutron.

I vetmi nukleid krejtësisht "i qëndrueshëm", tek-tek është 180m 73 Ta, i cili konsiderohet si më i rrallë nga 254 izotopet e qëndrueshme dhe është i vetmi izomer bërthamor primordial që ende nuk është vërejtur të kalbet, pavarësisht përpjekjeve eksperimentale.

Numri tek i neutroneve

Aktinidet me numër tek neutronet priren të zbërthehen (me neutrone termike), ndërsa ato me numër neutron çift në përgjithësi jo, megjithëse bëjnë ndarje me neutrone të shpejta. Të gjitha nukleidet tek-tek të qëndrueshme vëzhguese kanë rrotullim me numër të plotë jozero. Kjo është për shkak se një neutron i vetëm i paçiftuar dhe një proton i paçiftuar kanë një tërheqje më të madhe të forcës bërthamore drejt njëri-tjetrit nëse rrotullimet e tyre janë në një linjë (duke prodhuar një rrotullim total prej të paktën 1 njësi) në vend që të rreshtohen.

Ndodhja në natyrë

Elementet përbëhen nga një ose më shumë izotope natyrale. Izotopet e paqëndrueshme (radioaktive) janë ose primare ose postprimare. Izotopet primordiale ishin produkt i nukleosintezës yjore ose një lloj tjetër nukleosinteze siç është ndarja e rrezeve kozmike, dhe kanë ekzistuar deri në ditët e sotme sepse shkalla e tyre e kalbjes është shumë e ulët (p.sh., uraniumi-238 dhe kaliumi-40). Izotopet post-natyrore u krijuan nga bombardimi me rreze kozmike si nuklide kozmogjene (p.sh. tritium, karboni-14) ose zbërthimi i një izotopi primordial radioaktiv në bijën e një nuklidi radioaktiv radioaktiv (p.sh. uranium në radium). Disa izotope sintetizohen natyrshëm si nukleogjene nga reaksione të tjera natyrore bërthamore, të tilla si kur neutronet nga ndarja natyrore bërthamore thithen nga një atom tjetër.

Siç u diskutua më lart, vetëm 80 elementë kanë izotopë të qëndrueshëm, dhe 26 prej tyre kanë vetëm një izotop të qëndrueshëm. Kështu, rreth dy të tretat e elementëve të qëndrueshëm ndodhin natyrshëm në Tokë në disa izotope të qëndrueshme, ku numri më i madh i izotopeve të qëndrueshme për një element është dhjetë, për kallajin (50 Sn). Ka rreth 94 elementë në Tokë (deri dhe duke përfshirë plutoniumin), megjithëse disa gjenden vetëm në sasi shumë të vogla, si plutoniumi-244. Shkencëtarët besojnë se elementët që ndodhin natyrshëm në Tokë (disa vetëm si radioizotope) ndodhin si 339 izotope (nuklide) në total. Vetëm 254 nga këta izotopë natyrorë janë të qëndrueshëm në kuptimin që nuk janë vëzhguar deri më sot. 35 nukleide të tjera primordiale (për një total prej 289 nukleide primitive) janë radioaktive me gjysmë jetë të njohura, por kanë gjysmë jetë më shumë se 80 milion vjet, duke i lejuar ata të ekzistojnë që nga fillimi i Sistemit Diellor.

Të gjithë izotopët e njohur të qëndrueshëm ndodhin natyrshëm në Tokë; Izotopët e tjerë natyrorë janë radioaktivë, por për shkak të gjysmëjetës së tyre relativisht të gjatë ose mjeteve të tjera të prodhimit të vazhdueshëm natyror. Këto përfshijnë nukleidet kozmogjenike të përmendura më lart, nukleogjenët dhe çdo izotop radiogjenik që rezulton nga zbërthimi i vazhdueshëm i një izotopi radioaktiv primar si radoni dhe radiumi nga uraniumi.

Rreth 3000 izotopë të tjerë radioaktivë që nuk gjenden në natyrë janë krijuar në reaktorët bërthamorë dhe përshpejtuesit e grimcave. Shumë izotopë jetëshkurtër që nuk gjenden natyrshëm në Tokë janë vëzhguar gjithashtu nga analiza spektroskopike, të prodhuara natyrshëm në yje ose supernova. Një shembull është alumini-26, i cili nuk gjendet natyrshëm në Tokë, por gjendet me bollëk në një shkallë astronomike.

Masat atomike të tabeluara të elementeve janë mesatare që përbëjnë praninë e izotopeve të shumta me masa të ndryshme. Para zbulimit të izotopeve, vlerat e paintegruara të masës atomike të përcaktuara në mënyrë empirike i hutuan shkencëtarët. Për shembull, një kampion klori përmban 75,8% klor-35 dhe 24,2% klor-37, duke dhënë një masë mesatare atomike prej 35,5 njësi të masës atomike.

Sipas teorisë së pranuar përgjithësisht të kozmologjisë, vetëm izotopet e hidrogjenit dhe heliumit, gjurmët e disa izotopeve të litiumit dhe beriliumit, dhe ndoshta disa bor, u krijuan në Big Bengun, dhe të gjithë izotopet e tjera u sintetizuan më vonë, në yje dhe supernova, dhe në ndërveprimet ndërmjet grimcave energjetike, të tilla si rrezet kozmike, dhe izotopeve të marra më parë. Bollëku përkatës izotopik i izotopeve në Tokë përcaktohen nga sasitë e prodhuara nga këto procese, përhapja e tyre nëpër galaktikë dhe shkalla e kalbjes së izotopeve, të cilat janë të paqëndrueshme. Pas bashkimit fillestar të sistemit diellor, izotopet u rishpërndanë sipas masës dhe përbërja izotopike e elementeve ndryshon pak nga planeti në planet. Kjo ndonjëherë lejon që dikush të gjurmojë origjinën e meteoritëve.

Masa atomike e izotopeve

Masa atomike (mr) e një izotopi përcaktohet kryesisht nga numri i masës së tij (d.m.th., numri i nukleoneve në bërthamën e tij). Korrigjimet e vogla janë për shkak të energjisë lidhëse të bërthamës, ndryshimit të vogël në masë midis protonit dhe neutronit dhe masës së elektroneve të lidhur me atomin.

Numri masiv - sasi pa dimension. Masa atomike, nga ana tjetër, matet duke përdorur një njësi të masës atomike të bazuar në masën e një atomi karboni-12. Shënohet me simbolet "u" (për njësinë e njësisë së masës atomike të unifikuar) ose "Da" (për dalton).

Masat atomike të izotopeve natyrore të një elementi përcaktojnë masën atomike të elementit. Kur një element përmban izotope N, shprehja e mëposhtme zbatohet për masën mesatare atomike:

Ku m 1, m 2, ..., mN janë masat atomike të secilit izotop individual dhe x 1, ..., xN janë bollëku relativ i këtyre izotopeve.

Aplikimi i izotopeve

Ka disa aplikacione që përfitojnë nga vetitë e izotopeve të ndryshëm të një elementi të caktuar. Ndarja izotopike është një problem i rëndësishëm teknologjik, veçanërisht me elementë të rëndë si uraniumi ose plutoniumi. Elementet më të lehta si litiumi, karboni, azoti dhe oksigjeni zakonisht ndahen nga difuzioni i gaztë i komponimeve të tyre si CO dhe NO. Ndarja e hidrogjenit dhe deuteriumit është e pazakontë sepse bazohet në vetitë kimike dhe jo fizike, siç është procesi i sulfurit Girdler. Izotopet e uraniumit u ndanë nga vëllimi me anë të difuzionit të gazit, centrifugimit të gazit, ndarjes së jonizimit me lazer dhe (në Projektin Manhattan) prodhimi i llojit të spektrometrisë masive.

Përdorimi i vetive kimike dhe biologjike

• Analiza e izotopit është përcaktimi i nënshkrimit të izotopit, bollëku relativ i izotopeve të një elementi të caktuar në një kampion të caktuar. Për lëndët ushqyese në veçanti, mund të ndodhin ndryshime të rëndësishme në izotopet C, N dhe O. Analiza e variacioneve të tilla ka një gamë të gjerë aplikimesh, të tilla si zbulimi i falsifikimit në produktet ushqimore ose origjinën gjeografike të produkteve duke përdorur izopeza. Identifikimi i disa meteoritëve që kanë origjinën në Mars bazohet pjesërisht në nënshkrimin izotopik të gazrave gjurmë që ato përmbajnë.
• Zëvendësimi izotopik mund të përdoret për të përcaktuar mekanizmin e një reaksioni kimik përmes efektit kinetik të izotopit.
• Një aplikim tjetër i zakonshëm është etiketimi i izotopeve, përdorimi i izotopeve të pazakontë si tregues ose shënues në reaksionet kimike. Zakonisht atomet e një elementi të caktuar nuk dallohen nga njëri-tjetri. Sidoqoftë, duke përdorur izotope të masave të ndryshme, mund të dallohen edhe izotopë të ndryshëm të qëndrueshëm jo radioaktiv duke përdorur spektrometrinë e masës ose spektroskopinë infra të kuqe. Për shembull, në "etiketimin me izotop të qëndrueshëm të aminoacideve në kulturën qelizore" (SILAC), izotopet e qëndrueshme përdoren për të përcaktuar sasinë e proteinave. Nëse përdoren izotope radioaktive, ato mund të zbulohen nga rrezatimi që lëshojnë (kjo quhet etiketim radioizotopi).
• Izotopet zakonisht përdoren për të përcaktuar përqendrimin e elementeve ose substancave të ndryshme duke përdorur metodën e hollimit të izotopit, në të cilën sasitë e njohura të përbërjeve të zëvendësuara në mënyrë izotopike përzihen me mostrat dhe nënshkrimet izotopike të përzierjeve që rezultojnë përcaktohen duke përdorur spektrometrinë e masës.

Përdorimi i Vetive Bërthamore

• Një metodë e ngjashme me etiketimin e radioizotopit është datimi radiometrik: duke përdorur gjysmën e jetës së njohur të një elementi të paqëndrueshëm, mund të llogaritet koha që ka kaluar nga ekzistenca e një përqendrimi të njohur të izotopit. Shembulli më i njohur është datimi me radiokarbon, i cili përdoret për të përcaktuar moshën e materialeve karbonike.
• Disa forma të spektroskopisë mbështeten në vetitë unike bërthamore të izotopeve specifike, radioaktive dhe të qëndrueshme. Për shembull, spektroskopia e rezonancës magnetike bërthamore (NMR) mund të përdoret vetëm për izotopet me spin bërthamor jo zero. Izotopët më të zakonshëm të përdorur në spektroskopinë NMR janë 1 H, 2 D, 15 N, 13 C dhe 31 P.
• Spektroskopia e Mössbauer gjithashtu mbështetet në tranzicionet bërthamore të izotopeve specifike, të tilla si 57Fe.

Një element i caktuar që ka të njëjtën, por të ndryshme. Ato kanë bërthama me të njëjtin numër dhe diversitet. numër, kanë të njëjtën strukturë të predhave elektronike dhe zënë të njëjtin vend në periodicitet. sistemi kimik elementet. Termi "izotope" u propozua në vitin 1910 nga F. Soddy për të përcaktuar varietete kimikisht të padallueshme që ndryshojnë në vetitë e tyre fizike. Shenjtorët (kryesisht radioaktivë). Izotopet e qëndrueshme u zbuluan për herë të parë në 1913 nga J. Thomson duke përdorur të ashtuquajturin që ai zhvilloi. metoda e parabolave ​​- prototipi i asaj moderne. . Ai zbuloi se Ne ka të paktën 2 varietete me një peshë. pjesët 20 dhe 22. Emrat dhe simbolet e izotopeve janë zakonisht emrat dhe simbolet e kimikateve përkatëse. elementet; tregoni majtas lart të simbolit. Për shembull, për të treguar natyrore izotopet përdorin shënimin 35 Cl dhe 37 Cl; ndonjëherë elementi tregohet edhe në pjesën e poshtme majtas, d.m.th. shkruani 35 17 Cl dhe 37 17 Cl. Vetëm izotopet e elementit më të lehtë, hidrogjenit, me peshë. pjesët 1, 2 dhe 3 kanë të veçanta. emrat dhe simbolet: (1 1 H), (D, ose 2 1 H) dhe (T, ose 3 1 H), respektivisht. Për shkak të ndryshimit të madh në masa, sjellja e këtyre izotopeve ndryshon ndjeshëm (shih,). Izotopet e qëndrueshme ndodhin në të gjithë elementët çift dhe më tek[ 83. Numri i izotopeve të qëndrueshme të elementeve me numra çift mund të jetë është e barabartë me 10 (p.sh. y); Elementet me numër tek nuk kanë më shumë se dy izotopë të qëndrueshëm. Njohur përafërsisht. 280 të qëndrueshme dhe më shumë se 2000 izotope radioaktive të 116 elementeve natyrore dhe të përftuara artificialisht. Për çdo element, përmbajtja e izotopeve individuale në natyrë. përzierja pëson luhatje të vogla, të cilat shpesh mund të neglizhohen. Më shumë do të thotë. vërehen luhatje në përbërjen izotopike për meteoritët dhe trupat e tjerë qiellorë. Qëndrueshmëria e përbërjes izotopike çon në qëndrueshmërinë e elementeve që gjenden në Tokë, që është vlera mesatare e masës së një elementi të caktuar, e gjetur duke marrë parasysh bollëkun e izotopeve në natyrë. Luhatjet në përbërjen izotopike të elementeve të lehta shoqërohen, si rregull, me ndryshime në përbërjen izotopike gjatë dekompozimit. proceset që ndodhin në natyrë (, etj.). Për elementin e rëndë Pb, ndryshimet në përbërjen izotopike të mostrave të ndryshme shpjegohen nga faktorë të ndryshëm. përmbajtje në, dhe burime të tjera dhe - paraardhësit e natyrës. . Quhen ndryshime në vetitë e izotopeve të një elementi të caktuar. . E rëndësishme praktike Detyra është të marrësh nga natyra. përzierjet e izotopeve individuale -

Përmbajtja e artikullit

IZOTOPET– varietete të të njëjtit element kimik që janë të ngjashëm në vetitë e tyre fiziko-kimike, por kanë masa atomike të ndryshme. Emri "izotope" u propozua në 1912 nga radiokimisti anglez Frederick Soddy, i cili e formoi atë nga dy fjalë greke: isos - identike dhe topos - vend. Izotopet zënë të njëjtin vend në qelizën e tabelës periodike të elementeve të Mendelejevit.

Një atom i çdo elementi kimik përbëhet nga një bërthamë e ngarkuar pozitivisht dhe një re e elektroneve të ngarkuar negativisht që e rrethojnë atë. Pozicioni i një elementi kimik në tabelën periodike të Mendelejevit (numri i tij serial) përcaktohet nga ngarkesa e bërthamës së atomeve të tij. Izotopet prandaj quhen varietetet e të njëjtit element kimik, atomet e të cilëve kanë të njëjtën ngarkesë bërthamore (dhe, për rrjedhojë, praktikisht të njëjtat predha elektronike), por ndryshojnë në vlerat e masës bërthamore. Sipas shprehjes figurative të F. Soddy, atomet e izotopeve janë të njëjtë "jashtë", por të ndryshëm "brenda".

Neutroni u zbulua në vitin 1932 – një grimcë që nuk ka ngarkesë, me një masë afër masës së bërthamës së një atomi hidrogjeni - një proton , dhe krijoi modeli proton-neutron i bërthamës. Si rezultat në shkencë, është vendosur përkufizimi përfundimtar modern i konceptit të izotopeve: izotopet janë substanca, bërthamat atomike të të cilave përbëhen nga i njëjti numër protonesh dhe ndryshojnë vetëm në numrin e neutroneve në bërthamë. . Çdo izotop zakonisht shënohet me një grup simbolesh, ku X është simboli i elementit kimik, Z është ngarkesa e bërthamës atomike (numri i protoneve), A është numri masiv i izotopit (numri i përgjithshëm i nukleoneve - protonet dhe neutronet në bërthamë, A = Z + N). Meqenëse ngarkesa e bërthamës duket të jetë e lidhur në mënyrë unike me simbolin e elementit kimik, thjesht shënimi A X përdoret shpesh për shkurtim.

Nga të gjithë izotopët e njohur për ne, vetëm izotopet e hidrogjenit kanë emrat e tyre. Kështu, izotopet 2 H dhe 3 H quhen deuterium dhe tritium dhe emërtohen përkatësisht D dhe T (izotopi 1 H nganjëherë quhet protium).

Ndodh në natyrë si izotopë të qëndrueshëm , dhe e paqëndrueshme - radioaktive, bërthamat e atomeve të të cilave i nënshtrohen shndërrimit spontan në bërthama të tjera me emetimin e grimcave të ndryshme (ose proceset e të ashtuquajturit zbërthim radioaktiv). Tani njihen rreth 270 izotopë të qëndrueshëm dhe izotopë të qëndrueshëm gjenden vetëm në elementët me numër atomik Z Ј 83. Numri i izotopeve të paqëndrueshme i kalon 2000, shumica dërrmuese e tyre janë marrë artificialisht si rezultat i reaksioneve të ndryshme bërthamore. Numri i izotopeve radioaktive të shumë elementeve është shumë i madh dhe mund të kalojë dy duzina. Numri i izotopeve të qëndrueshme është dukshëm më i vogël Disa elementë kimikë përbëhen nga vetëm një izotop i qëndrueshëm (berilium, fluor, natrium, alumin, fosfor, mangan, ari dhe një numër elementësh të tjerë). Numri më i madh i izotopeve të qëndrueshme - 10 - u gjet në kallaj, në hekur, për shembull, ka 4, dhe në merkur - 7.

Zbulimi i izotopeve, sfond historik.

Në vitin 1808, shkencëtari anglez natyralist John Dalton prezantoi për herë të parë përkufizimin e një elementi kimik si një substancë që përbëhet nga atome të të njëjtit lloj. Në 1869, kimisti D.I Mendeleev zbuloi ligjin periodik të elementeve kimike. Një nga vështirësitë në vërtetimin e konceptit të një elementi si një substancë që zë një vend të caktuar në një qelizë të tabelës periodike ishin peshat atomike jo të plota të vëzhguara eksperimentalisht të elementeve. Në 1866, fizikani dhe kimisti anglez Sir William Crookes parashtroi hipotezën se çdo element kimik natyror është një përzierje e caktuar substancash që janë identike në vetitë e tyre, por kanë masa të ndryshme atomike, por në atë kohë një supozim i tillë nuk kishte ende. konfirmimi eksperimental dhe për këtë arsye nuk zgjati shumë u vërejt.

Një hap i rëndësishëm drejt zbulimit të izotopeve ishte zbulimi i fenomenit të radioaktivitetit dhe hipoteza e zbërthimit radioaktiv të formuluar nga Ernst Rutherford dhe Frederick Soddy: radioaktiviteti nuk është gjë tjetër veçse zbërthimi i një atomi në një grimcë të ngarkuar dhe një atom të një elementi tjetër. , i ndryshëm në vetitë e tij kimike nga ai origjinal. Si rezultat, lindi ideja e serive radioaktive ose familjeve radioaktive , në fillim të të cilit gjendet elementi i parë mëmë, i cili është radioaktiv, dhe në fund - elementi i fundit i qëndrueshëm. Analiza e zinxhirëve të transformimeve tregoi se gjatë rrjedhës së tyre, të njëjtat elementë radioaktivë, të ndryshëm vetëm në masa atomike, mund të shfaqen në një qelizë të sistemit periodik. Në fakt, kjo nënkuptonte futjen e konceptit të izotopeve.

Konfirmimi i pavarur i ekzistencës së izotopeve të qëndrueshme të elementeve kimike u mor më pas në eksperimentet e J. J. Thomson dhe Aston në 1912-1920 me rrezet e grimcave të ngarkuara pozitivisht (ose të ashtuquajturat rreze kanali ) që del nga tubi i shkarkimit.

Në vitin 1919, Aston projektoi një instrument të quajtur spektrograf masiv. (ose spektrometri i masës) . Burimi i joneve ende përdorte një tub shkarkimi, por Aston gjeti një mënyrë në të cilën devijimi i njëpasnjëshëm i një rrezeje grimcash në fushat elektrike dhe magnetike çoi në fokusimin e grimcave me të njëjtin raport ngarkese ndaj masës (pavarësisht shpejtësisë së tyre) në e njëjta pikë në ekran. Së bashku me Aston, një spektrometër masiv me një dizajn paksa të ndryshëm u krijua në të njëjtat vite nga Dempster Amerikan. Si rezultat i përdorimit dhe përmirësimit të mëvonshëm të spektrometrit të masës përmes përpjekjeve të shumë studiuesve, deri në vitin 1935 ishte përpiluar një tabelë pothuajse e plotë e përbërjeve izotopike të të gjithë elementëve kimikë të njohur deri në atë kohë.

Metodat për ndarjen e izotopeve.

Për të studiuar vetitë e izotopeve dhe veçanërisht për përdorimin e tyre për qëllime shkencore dhe aplikative, është e nevojshme të merren ato në sasi pak a shumë të dukshme. Në spektrometrat e masës konvencionale, arrihet ndarja pothuajse e plotë e izotopeve, por sasia e tyre është jashtëzakonisht e vogël. Prandaj, përpjekjet e shkencëtarëve dhe inxhinierëve kishin për qëllim kërkimin e metodave të tjera të mundshme për ndarjen e izotopeve. Para së gjithash, u përvetësuan metodat fiziko-kimike të ndarjes, bazuar në ndryshimet në vetitë e tilla të izotopeve të të njëjtit element si ritmet e avullimit, konstantet e ekuilibrit, shpejtësitë e reaksioneve kimike, etj. Më efektive midis tyre ishin metodat e korrigjimit dhe shkëmbimit të izotopeve, të cilat përdoren gjerësisht në prodhimin industrial të izotopeve të elementeve të lehta: hidrogjen, litium, bor, karbon, oksigjen dhe azot.

Një grup tjetër metodash përbëhet nga të ashtuquajturat metoda kinetike molekulare: difuzioni i gazit, difuzioni termik, difuzioni në masë (difuzioni në rrjedhën e avullit), centrifugimi. Metodat e difuzionit të gazit, të bazuara në shkallë të ndryshme të difuzionit të përbërësve izotopikë në media poroze shumë të shpërndara, u përdorën gjatë Luftës së Dytë Botërore për të organizuar prodhimin industrial të ndarjes së izotopeve të uraniumit në Shtetet e Bashkuara si pjesë e të ashtuquajturit Projekti Manhattan për të krijuar bomba atomike. Për të marrë sasitë e nevojshme të uraniumit të pasuruar deri në 90% me izotopin e lehtë 235 U, përbërësi kryesor "i djegshëm" i bombës atomike, u ndërtuan impiante, duke zënë një sipërfaqe prej rreth katër mijë hektarësh. Më shumë se 2 miliardë dollarë u ndanë për krijimin e një qendre atomike me impiante për prodhimin e uraniumit të pasuruar Pas luftës, u zhvilluan impiante për prodhimin e uraniumit të pasuruar për qëllime ushtarake, bazuar edhe në metodën e ndarjes së difuzionit. ndërtuar në BRSS. Vitet e fundit, kjo metodë i ka lënë vendin metodës më efikase dhe më pak të kushtueshme të centrifugimit. Në këtë metodë, efekti i ndarjes së një përzierje izotopi arrihet për shkak të efekteve të ndryshme të forcave centrifugale në përbërësit e përzierjes së izotopit që mbush rotorin e centrifugës, i cili është një cilindër me mure të hollë i kufizuar në pjesën e sipërme dhe të poshtme, që rrotullohet në shpejtësi shumë e lartë në një dhomë vakum. Qindra mijëra centrifuga të lidhura në kaskada, rotori i secilës prej të cilave bën më shumë se një mijë rrotullime në sekondë, aktualisht përdoren në impiantet moderne të ndarjes si në Rusi ashtu edhe në vendet e tjera të zhvilluara të botës. Centrifugat përdoren jo vetëm për të prodhuar uraniumin e pasuruar të nevojshëm për të fuqizuar reaktorët bërthamorë të termocentraleve bërthamore, por edhe për të prodhuar izotope prej rreth tridhjetë elementësh kimikë në pjesën e mesme të tabelës periodike. Njësitë e ndarjes elektromagnetike me burime të fuqishme jonike përdoren gjithashtu për të ndarë izotopët e ndryshëm në vitet e fundit, metodat e ndarjes me lazer janë gjithashtu të përhapura.

Aplikimi i izotopeve.

Izotopet e ndryshme të elementeve kimike përdoren gjerësisht në kërkimin shkencor, në fusha të ndryshme të industrisë dhe bujqësisë, në energjinë bërthamore, biologjinë dhe mjekësinë moderne, në studimet mjedisore dhe fusha të tjera. Kërkimi shkencor (për shembull, analiza kimike) zakonisht kërkon sasi të vogla izotopësh të rrallë të elementeve të ndryshëm, të llogaritura në gram dhe madje miligramë në vit. Në të njëjtën kohë, për një numër izotopësh të përdorur gjerësisht në energjinë bërthamore, mjekësi dhe industri të tjera, nevoja për prodhimin e tyre mund të arrijë në shumë kilogramë dhe madje edhe tonë. Kështu, për shkak të përdorimit të ujit të rëndë D 2 O në reaktorët bërthamorë, prodhimi i tij global në fillim të viteve 1990 të shekullit të kaluar ishte rreth 5000 ton në vit. Izotopi i hidrogjenit deuterium, i cili është pjesë e ujit të rëndë, përqendrimi i të cilit në përzierjen natyrore të hidrogjenit është vetëm 0,015%, së bashku me tritiumin, në të ardhmen, sipas shkencëtarëve, do të bëhet përbërësi kryesor i karburantit të energjisë termonukleare. reaktorët që veprojnë në bazë të reaksioneve të shkrirjes bërthamore. Në këtë rast, nevoja për prodhimin e izotopeve të hidrogjenit do të jetë e madhe.

Në kërkimin shkencor, izotopet e qëndrueshme dhe radioaktive përdoren gjerësisht si tregues izotopik (etiketa) në studimin e një shumëllojshmërie të gjerë të proceseve që ndodhin në natyrë.

Në bujqësi, izotopet (atomet e "etiketuara") përdoren, për shembull, për të studiuar proceset e fotosintezës, tretshmërinë e plehrave dhe për të përcaktuar efikasitetin e përdorimit të azotit, fosforit, kaliumit, elementëve gjurmë dhe substancave të tjera nga bimët.

Teknologjitë e izotopeve përdoren gjerësisht në mjekësi. Kështu, në SHBA, sipas statistikave, kryhen më shumë se 36 mijë procedura mjekësore në ditë dhe rreth 100 milionë teste laboratorike duke përdorur izotope. Procedurat më të zakonshme përfshijnë tomografinë e kompjuterizuar. Izotopi i karbonit C13, i pasuruar në 99% (përmbajtja natyrore rreth 1%), përdoret në mënyrë aktive në të ashtuquajturin "kontroll diagnostik të frymëmarrjes". Thelbi i testit është shumë i thjeshtë. Izotopi i pasuruar futet në ushqimin e pacientit dhe, pasi merr pjesë në procesin metabolik në organe të ndryshme të trupit, lirohet në formën e dioksidit të karbonit CO 2 të nxjerrë nga pacienti, i cili mblidhet dhe analizohet duke përdorur një spektrometri. Dallimet në ritmet e proceseve që lidhen me çlirimin e sasive të ndryshme të dioksidit të karbonit, të etiketuar me izotopin C 13, bëjnë të mundur gjykimin e gjendjes së organeve të ndryshme të pacientit. Në SHBA, numri i pacientëve që do t'i nënshtrohen këtij testi llogaritet në 5 milionë në vit. Tani metodat e ndarjes me lazer përdoren për të prodhuar izotop C13 shumë të pasuruar në një shkallë industriale.

Vladimir Zhdanov