ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ ОБ ИЗОТОПАХ

Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Ядро по объему занимает примерно 10~12 общего объема атома, но в нем сосредоточена почти вся масса атома. Ядро атома построено из элементарных частиц. В настоящее время выделено более 120 различных типов элементарных частиц, истинный характер и значение которых частично еще не ясны. Некоторые сведения об основных элементарных частицах приведены в табл. 10.

Т а б л и ц а 10 Некоторыеэлементарные частицы ыатерпи (по К. Ранкама)

    Частица     Символ Масса (в еденицах массы электрона) Масса (в еденицах физической шкалы атомных весов)     Масса, г   Стабильно- сть Электрический заряд   Продукты распада
Электрон   е-1   0.000549   9,10 ×10-28   Стабилен   —   —  
Позитрон   е+1   0,000549   9,10 ×10-28   »   +   —  
Протон   H1 (p)   1,00758   1,67 ×10-24   »   +   —  
Нейтрон   n1   1,00894   1,67 ×10-24 Не стаби-     Протон и  
                  лен       электрон  
Нейтрино   h   ~0 (?)   ~0 (?)   Стабилен     —  
Фотон   hng       »       —  

 

§ 2. Общие понятия об изотопах

Основные частицы, которые составляют ядро и определяют его свойства, — это протоны и нейтроны. Заряд протона равен по вели­чине и противоположен по знаку заряду электрона. Масса протона близка к массе ядра атома водорода. Число протонов в ядре назы­вается атомным номером (%}. В каждом атоме числу про­тонов в ядре (положительным зарядам) соответствует такое же коли­чество электронов (отрицательных зарядов) в сфере атома. В таблице Д. И. Менделеева атомный номер соответствует порядковому но­меру элементов.

Нейтрон электрически нейтрален, масса его несколько больше массы протона. Число нейтронов в ядре (ТУ) называется нейтрон-н ы м ч и с л о м. Полное число протонов и нейтронов в ядре назы­вается массовым числом (А). Таким образом, А = 7, + + N. Как правило (с единственным исключением для Н1), в ядре атома на каждый протон приходится не менее одного нейтрона.

Таблица11 Сведения об изотопах некоторыхэлементов (по К. Ранкама,1956)

Z   Элемент   Символ   N   А   Относительная распространенность в атомных процентах  
  Водород .......   Н       99,9844  
    Дейтерий .......   D       0.0156  
    Тритий ........   T       -  
  Гелий ......     ..   Не   1×3× 10-4 99,9999  
  Углерод .......   С     98,892 1,108 -  
  Азот .........   N   99,635 0.365
  Кислород ......     99,756 0,0374 0,2039
  Неон .... .....   Ne       90,92 0,257 8,82
  Сера .........   S   95,1 0,74 4,2 0,016
  Ксенон . . ......   Хе         0,096 0,090 1,919 26,44 4,08 21,18 26,89 10-44 8.87  

 

 

Гл. III. Элементы, входящие в состав нефтей и природных газов

 

Атомы элемента (занимающего в периодической таблице одно и то же место), имеющие одинаковое количество протонов (2),'но разное количество нейтронов (Лг), называются изотопами. Иначе говоря, изотопы — это атомы с одинаковым количеством положительных зарядов (протонов) в ядре, но с разными массовыми •числами.

Изотопы делятся на стабильные и нестабильные. Нестабильными {или радиоактивными) называются такие изотопы, которые само­произвольно распадаются (т. е. изменяют свое массовое число) с образованием нового атома (или атомов) с другим числом протонов (2). Этот процесс называется радиоактивным превращением эле­ментов. Данные по некоторым элементам и их изотопам приведены в табл. 11.

В природе наблюдаются определенные закономерности в рас­пределении элементов и их изотопов, связанные с устойчивостью строения ядер атомов.

Основа теории этого вопроса была разработана академиками В. И. Вернадским, А. Е. Ферсманом и норвежским ученым В. М. Гольдшмидтом. В специальных курсах «Геохимии» подробно рассма­триваются законы распространения изотопов в земной коре.

Для измерения масс изотопов в их смесях применяются различ­ные методы. Наиболее совершенный и распространенный метод изотопного анализа — масс-спектрометрический метод.