Почему разные элементы имеют разное количество изотопов?

Например: Углерод-12, Углерод-13 и Углерод-14 — это три изотопа элемента углерода с массовыми числами 12, 13 и 14 соответственно. Литий-6 и литий-7 для лития и т. д.

Мой вопрос в том, является ли количество изотопов элемента случайным фактом или есть лучшее объяснение?

Педантично говоря, каждый элемент имеет бесконечное число изотопов. Например, есть теоретические С-6, С-7, С-8, ... Но мы имеем в виду только те изотопы, которые можем изолировать достаточно долго, чтобы их измерить. Им нужна «золотая середина» в количестве нейтронов, чтобы быть стабильными.
Однажды я спросил что-то связанное с этим на этом сайте, и полный ответ может быть немного сложным. На мой вопрос в ответе была эта полезная ссылка: www-nds.iaea.org/relnsd/vcharthtml/VChartHTML.html .
@Ian: я не уверен. Когда период полураспада меньше, чем время, необходимое свету, чтобы пройти от одной стороны «ядра» до другой, взаимодействие между всеми участвующими нейтронами отсутствует.
@Ian: Педантично говоря, в наблюдаемой вселенной существует только конечное число частиц. Таким образом, вы не найдете С − 10 81 в любое время скоро.

Ответы (2)

Основное отличие будет заключаться в стабильности различных изотопов. Технически большинство элементов имеют очень большое количество изотопов (изотопы углерода варьируются от углерода 8 до углерода 22), но у большинства из них очень короткий период полураспада из-за плохой стабильности слишком большого (или слишком малого) числа нейтронов. . Список изотопов обычно будет либо несколько стабильными изотопами, либо, для более полных списков, экспериментально обнаруженными изотопами.

Стабильность этих изотопов можно определить с помощью различных ядерных моделей, таких как модель жидкой капли, модель ядерной оболочки и т. д. Модель жидкой капли особенно полезна для получения хорошего представления о различных факторах, влияющих на стабильность ядра.

Важным фактором будет то, является ли число протонов нечетным или четным. Даже атомные номера дадут гораздо более стабильные и долгоживущие изотопы.
В некотором смысле существует бесконечное количество изотопов каждого элемента. Но мы сделали лишь небольшое количество, и большинство из них смехотворно нестабильны.

У каждого элемента с атомным номером ниже, чем у свинца, есть наиболее стабильный изотоп, который преобладает в природе. Свинец (Pb)-208 является самым тяжелым известным стабильным ядром и самым стабильным тяжелым металлом. Стабильность определяется наименьшим количеством энергии связи, необходимой для удержания ядра вместе. Здесь действует ряд факторов, таких как спин нуклона, четно-нечетное число протонов, кулоновское отталкивание, изомерные квантовые уровни и т. д., взаимодействие которых нетривиально и выходит за рамки вопроса.

Нестабильные и метастабильные изотопы вызваны внешним излучением или поглощением нейтронов. Эти ядерные реакции, которые приводят к нестабильным ядрам, являются эндотермическими (требуют затрат энергии). Например, углерод-14 образуется при бомбардировке обычного азота-14 космическими лучами в верхних слоях атмосферы. Радиоактивные изотопы экзотермически распадаются обратно в стабильное ядро ​​за экспоненциально уменьшающийся статистический период времени, известный как период полураспада из-за квантового туннелирования.

Почему разные элементы имеют разное количество изотопов?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v