Нуклид

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Логотип Викисловаря
В Викисловаре есть статья «нуклид»

Нукли́д (лат. nucleus — «ядро» и др.-греч. είδος — «вид, сорт») — вид атомов, характеризующийся определённым массовым числом, атомным номером и энергетическим состоянием ядер и имеющий время жизни, достаточное для наблюдения.[1]

Общее описание[править | править вики-текст]

Из определения следует, что нуклид — это каждый отдельный вид атомов какого-либо химического элемента с ядром, состоящим из строго определённого числа протонов (Z) и нейтронов (N), и которое находится в определённом энергетическом состоянии (основном состоянии или одном из изомерных состояний).

Число протонов Z представляет собой атомный номер элемента, а сумма A = Z + N — массовое число. Нуклиды, имеющие одинаковый атомный номер (обладающие одинаковым числом протонов), называются изотопами, одинаковое массовое число — изобарами, одинаковое число нейтронов — изотонами. Атомы изотопов являются атомами одного и того же химического элемента. Относительная атомная масса нуклида округлённо равна его массовому числу, только для углерода-12 она по определению точно равна 12.

Для обозначения нуклида элемента (E) используют запись вида: АZE N, причём индексы Z и N могут опускаться. Распространённым является обозначение «элемент-A» (например, углерод-12, уран-238, U-235). Для нуклидов, представляющих собой метастабильные возбуждённые состояния одного изотопа (изомеры), используют латинскую букву m в верхнем правом или верхнем левом индексе, например 180Tam или 180mTa. Если существует более одного возбуждённого изомерного состояния с данными A и Z, то для них (в порядке возрастания энергии) используют индексы m1, m2 и т. д. либо последовательность букв m, n, p, q,… Некоторые нуклиды имеют традиционные собственные названия (см. список таких названий).

Классификация[править | править вики-текст]

Нуклиды делятся на стабильные и радиоактивные (радионуклиды, радиоактивные изотопы). Стабильные нуклиды не испытывают спонтанных радиоактивных превращений из основного состояния ядра. Радионуклиды путём радиоактивных превращений переходят в другие нуклиды. В зависимости от типа распада, образуются либо другой нуклид того же самого элемента (при нейтронном или двухнейтронном распаде), либо нуклид другого элемента с тем же массовым числом (распады, изменяющие заряд ядра без вылета нуклонов, т. е. бета-распад, электронный захват, позитронный распад, все виды двойного бета-распада), либо два или несколько новых нуклидов (альфа-распад, протонный распад, кластерный распад, спонтанное деление).

Среди радионуклидов выделяются короткоживущие и долгоживущие. Радионуклиды, существующие на Земле с момента её формирования, часто называют природными долгоживущими, или примордиальными радионуклидами; такие нуклиды имеют период полураспада, превышающий 5·108 лет. Для каждого элемента были искусственно получены радионуклиды; для элементов с атомным номером (т. е. числом протонов), близким к одному из «магических чисел», количество известных нуклидов может доходить до нескольких десятков. Наибольшим количеством известных нуклидов — 46 — обладает ртуть (без учёта изомерных состояний)[2]. Некоторые элементы имеют лишь один стабильный нуклид (так называемые моноизотопные элементы, например, золото и кобальт), а максимальным числом стабильных нуклидов — 10 — обладает олово. У многих элементов все нуклиды радиоактивны (все элементы, имеющие атомный номер больше, чем у свинца, а также технеций и прометий). Каждому массовому числу соответствует от 0 до 3 стабильных нуклидов, числу нейтронов — от 0 до 6. Общее число всех известных нуклидов превышает 3100 (без учёта изомеров; на сегодня известно около 1000 нуклидов в основных состояниях, для которых существуют одно или несколько метастабильных возбуждённых состояний с периодом полураспада, превышающим 0,1 мкс).

Для многих нуклидов (в том числе стабильных) предсказан тот или иной вид радиоактивности, в действительности не наблюдающийся из-за чрезвычайно большого периода полураспада. В частности, для любого данного массового числа A возможен только один бета-стабильный нуклид, соответствующий глобальному минимуму энергии в данной изобарной цепочке. Для остальных нуклидов с данным A кинематически разрешён обычный или двойной бета-распад (включая β, β+ или электронный захват), хотя предсказываемые периоды полураспада могут быть крайне велики. Большинство нуклидов с массовым числом больше 140 могут испытывать альфа-распад, но по той же причине для многих из них этот канал распада не наблюдался. С увеличением чувствительности экспериментов некоторые нуклиды переходят из разряда стабильных в (слабо)радиоактивные (например, была обнаружена слабая альфа-радиоактивность с периодами полураспада >1018 лет у ранее считавшихся стабильными висмута-209, вольфрама-180 и европия-151).

История и этимология[править | править вики-текст]

Термин «нуклид» (а также «радионуклид») был предложен[3] Трумэном Кохманом (Truman P. Kohman) в 1947 году. Автор термина обсудил его со специалистами по классической филологии (профессорами Гертрудой Смит и Бенедиктом Эйнарсоном), чтобы наиболее точно передать смысл, выражаемый этим словом, т.е. сорт ядер (от латинского корня nucle- — «ядро» и др.-греч. είδος — «вид, сорт», с отбрасыванием лишних гласных на стыке для благозвучия). Определение Кохмэна, данное в его статье[3], посвящённой новому термину: «Нуклид. Сорт атома, характеризующийся строением его ядра, в частности числом протонов и нейтронов в его ядре».

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Официальное рекомендуемое определение термина по IUPAC Compendium of Chemical Terminology, 2nd Edition, 1997 (Краткий справочник терминов ИЮПАК, 2-е издание): A species of atom, characterized by its mass number, atomic number and nuclear energy state, provided that the mean life in that state is long enough to be observable.
  2. Current Status and Future Potential of Nuclide Discoveries (англ.) (pdf). National Superconducting Cyclotron Laboratory and Department of Physics & Astronomy, Michigan State University, East Lansing, MI 48824, USA (11 апреля 2013). Проверено 15 октября 2013.
  3. 1 2 Truman P. Kohman (1947). «Proposed New Word: Nuclide». American Journal of Physics 15 (4): 356-357. DOI:10.1119/1.1990965. Bibcode:1947AmJPh..15..356K.

См. также[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]

  • Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия. 1990—1992.