Izotopi, posebice radioaktivni izotopi, imaju brojne namjene. U tablici 1.13 daje odabrane primjere nekih industrijskih primjena izotopa. Svaka tehnika spomenuta u ovoj tablici također se koristi u drugim industrijama. Na primjer, tehnika za određivanje istjecanja tvari pomoću radioizotopa koristi se: u proizvodnji pića - za određivanje istjecanja iz spremnika i cjevovoda; u izgradnji inženjerskih objekata-Za
Tablica 1.13. Neke upotrebe radioizotopa
Mužjak muhe cece steriliziran slabim izvorom radioaktivnog zračenja označen je za kasniju detekciju (Burkina Faso). Ovaj je postupak dio eksperimenta koji se provodi radi proučavanja muhe cece i uspostavljanja učinkovitih kontrolnih mjera za sprječavanje raširene pojave tripanosomijaze (bolesti spavanja). Muha tsetse prenosi ovu bolest i inficira ljude, domaće životinje i divlju stoku. Bolest spavanja vrlo je česta u dijelovima Afrike.
određivanje curenja iz podzemnih vodovodnih cjevovoda; u energetici - za određivanje curenja iz izmjenjivača topline u elektranama; u naftnoj industriji - za određivanje curenja iz podzemnih naftovoda; u službi kontrole otpadnih i kanalizacijskih voda - za utvrđivanje nepropusnosti iz glavnih kolektora.
Izotopi se također široko koriste u znanstvenim istraživanjima. Konkretno, koriste se za određivanje mehanizama kemijskih reakcija. Kao primjer ističemo upotrebu vode označene stabilnim izotopom kisika 18O za proučavanje hidrolize estera poput etilnog acetata (vidi također odjeljak 19.3). Korištenjem masene spektrometrije za detekciju izotopa 18O, utvrđeno je da se tijekom hidrolize atom kisika iz molekule vode prenosi na octenu kiselinu, a ne na etanol.
Radioizotopi se široko koriste kao obilježeni atomi u biološkim istraživanjima. Kako bi se pratili metabolički putovi * u živim sustavima, koriste se radioizotopi ugljik-14, tricij, fosfor-32 i sumpor-35. Primjerice, unos fosfora u biljke iz tla tretiranog gnojivima može se pratiti pomoću gnojiva koja sadrže primjesu fosfora-32.
Terapija radijacijom. Ionizirajuće zračenje može uništiti živo tkivo. Tkiva malignih tumora osjetljivija su na zračenje od zdravih tkiva. To omogućuje liječenje raka uz pomoć y-zraka emitiranih iz izvora, koji koristi radioaktivni izotop kobalt-60. Zračenje je usmjereno na područje pacijentovog tijela zahvaćeno tumorom; Tretman traje nekoliko minuta i ponavlja se svakodnevno tijekom 2-6 tjedana. Tijekom seanse svi ostali dijelovi tijela pacijenta moraju biti pažljivo prekriveni materijalom koji ne propušta zračenje kako bi se spriječilo uništavanje zdravog tkiva.
Određivanje starosti uzoraka pomoću radiokarbona. Mali dio ugljičnog dioksida koji se nalazi u atmosferi sadrži radioaktivni izotop "bC. Biljke apsorbiraju ovaj izotop tijekom fotosinteze. Stoga tkiva svih
* Metabolizam je ukupnost svih kemijskih reakcija koje se odvijaju u stanicama živih organizama. Kao rezultat metaboličkih reakcija, hranjive tvari se pretvaraju u korisnu energiju ili u stanične komponente. Metaboličke reakcije obično se odvijaju u nekoliko jednostavnih koraka – faza. Slijed svih faza metaboličke reakcije naziva se metabolički put (mehanizam).
Radioizotopi se koriste za praćenje mehanizama taloženja sedimenta u estuarijima, lukama i dokovima.
Korištenje radioizotopa za dobivanje fotografske slike komore za izgaranje mlaznog motora u postrojenju za ispitivanje bez štete u londonskoj zračnoj luci Heathrow. (Na plakatima piše: Radijacija. Držite se podalje.) Radioizotopi se naširoko koriste u industriji za ispitivanje bez oštećenja.
Živa tkiva imaju stalnu razinu radioaktivnosti jer se njezino smanjenje uslijed radioaktivnog raspada kompenzira stalnim dolaskom radioaktivnog ugljika iz atmosfere. Međutim, čim nastupi smrt biljke ili životinje, prestaje dotok radioaktivnog ugljika u njezino tkivo. To dovodi do postupnog smanjenja razine radioaktivnosti u mrtvom tkivu.
Radiokarbonsko datiranje pokazalo je da su uzorci drvenog ugljena iz Stonehengea stari oko 4000 godina.
Radiokarbonsku metodu geokronologije razvio je 1946. U.F. Libby, koji je za to dobio Nobelovu nagradu za kemiju 1960. Ovu metodu sada naširoko koriste arheolozi, antropolozi i geolozi za datiranje uzoraka starih do 35 000 godina. Točnost ove metode je otprilike 300 godina. Najbolji rezultati postižu se pri određivanju starosti vune, sjemenki, ljuski i kostiju. Za određivanje starosti uzorka, aktivnost p-zračenja (broj raspada u minuti) mjeri se po 1 g ugljika sadržanog u njemu. To vam omogućuje da odredite starost uzorka pomoću krivulje radioaktivnog raspada za izotop 14C.
Koliko su stari Zemlja i Mjesec?
Mnoge stijene na Zemlji i Mjesecu sadrže radioizotope s poluživotom reda veličine 10-9 -10-10 godina. Mjerenjem i usporedbom relativne zastupljenosti tih radioizotopa s relativnom zastupljenošću produkata njihovog raspada u uzorcima takvih stijena može se odrediti njihova starost. Tri najvažnije metode geokronologije temelje se na određivanju relativne zastupljenosti izotopa K (vrijeme poluraspada 1,4-109 godina). „Rb (vrijeme poluraspada 6 1O10 godina) i 2I29U (vrijeme poluraspada 4,50-109 godina).
Metoda datiranja kalijem i argonom. Minerali kao što su tinjac i neki feldspati sadrže male količine radioizotopa kalija-40. Raspada se hvatanjem elektrona i pretvaranjem u argon-40:
Starost uzorka utvrđuje se na temelju izračuna koji koriste podatke o relativnom sadržaju kalija-40 u uzorku u odnosu na argon-40.
Metoda datiranja rubidija i stroncija. Neke od najstarijih stijena na Zemlji, poput granita sa zapadne obale Grenlanda, sadrže rubidij. Otprilike trećina svih atoma rubidija je radioaktivni rubidij-87. Taj se radioizotop raspada u stabilni izotop stroncij-87. Izračuni temeljeni na korištenju podataka o relativnom sadržaju izotopa rubidija i stroncija u uzorcima omogućuju određivanje starosti takvih stijena.
Metoda datiranja urana i olova. Izotopi urana raspadaju se u izotope olova. Starost minerala poput apatita, koji sadrže nečistoće urana, može se odrediti usporedbom sadržaja pojedinih izotopa urana i olova u njihovim uzorcima.
Sve tri opisane metode korištene su za datiranje kopnenih stijena. Dobiveni podaci pokazuju da je starost Zemlje 4,6-109 godina. Ove su metode također korištene za određivanje starosti lunarnog kamenja donesenog na Zemlju iz svemirskih misija. Starost ovih pasmina kreće se od 3,2 do 4,2 *10 9 godina.
nuklearna fisija i nuklearna fuzija
Već smo spomenuli da su eksperimentalne vrijednosti masa izotopa manje od vrijednosti izračunatih kao zbroj masa svih elementarnih čestica uključenih u jezgru. Razlika između izračunate i eksperimentalne atomske mase naziva se defekt mase. Defekt mase odgovara energiji potrebnoj da se svladaju sile odbijanja između čestica istog naboja u atomskoj jezgri i da se povežu u jednu jezgru; zbog toga se naziva energija vezanja. Energija vezanja može se izračunati preko defekta mase pomoću Einsteinove jednadžbe
gdje je E energija, m je masa i c je brzina svjetlosti.
Energija vezanja obično se izražava u megaelektronvoltima (1 MeV = 106 eV) po subnuklearnoj čestici (nukleonu). Elektronvolt je energija koju čestica s jediničnim elementarnim nabojem (koji je u apsolutnoj vrijednosti jednak naboju elektrona) dobiva ili gubi kada se kreće između točaka s razlikom električnog potencijala od 1 V (1 MeV = 9,6 * 10 10 J /mol).
Na primjer, energija vezanja po nukleonu u jezgri helija je približno 7 MeV, a u jezgri klora-35 8,5 MeV.
Što je veća energija vezanja po nukleonu, veća je stabilnost jezgre. Na sl. Na slici 1.33 prikazana je ovisnost energije vezanja o masenom broju elemenata. Treba napomenuti da su elementi s masenim brojem blizu 60 najstabilniji. Ovi elementi uključuju 56Fe, 59Co, 59Ni i 64Cu. Elementi s manjim masenim brojevima mogu, barem s teorijske točke gledišta, povećati svoju stabilnost kao rezultat povećanja svog masenog broja. U praksi se, međutim, čini mogućim povećati masene brojeve samo najlakših elemenata, poput vodika. (Helij ima nenormalno visoku stabilnost; energija vezanja nukleona u jezgri helija ne odgovara krivulji prikazanoj na slici 1.33.) Maseni broj takvih elemenata raste u procesu koji se naziva nuklearna fuzija (vidi dolje).
Izotopi su varijante bilo kojeg kemijskog elementa koji imaju različite atomske težine. Različiti izotopi bilo kojeg kemijskog elementa imaju isti broj protona u jezgri i isti broj elektrona na ljuskama atoma, imaju isti atomski broj i zauzimaju određena mjesta u tablici D.I. Mendeljejeva, karakteristična za određeni kemijski element.
Razlika u atomskoj težini između izotopa objašnjava se činjenicom da jezgre njihovih atoma sadrže različit broj neutrona.
Radioaktivni izotopi- izotopi bilo kojeg elementa periodičkog sustava D.I. Mendelejeva, koji imaju nestabilne jezgre i prelaze u stabilno stanje putem radioaktivnog raspada, praćenog zračenjem (vidi). Za elemente s atomskim brojevima većim od 82, svi izotopi su radioaktivni i raspadaju se alfa ili beta raspadom. To su takozvani prirodni radioaktivni izotopi, koji se obično nalaze u prirodi. Atomi nastali tijekom raspada ovih elemenata, ako imaju atomski broj iznad 82, zauzvrat prolaze kroz radioaktivni raspad, čiji proizvodi također mogu biti radioaktivni. Ispostavilo se da je to sekvencijalni lanac, ili takozvana obitelj radioaktivnih izotopa.
Postoje tri poznate prirodne radioaktivne obitelji, nazvane po prvom elementu niza obitelji, i aktinouraniju (ili aktiniju). Porodica urana uključuje (vidi) i (vidi). Posljednji element svakog niza pretvara se kao rezultat raspada u jedan od stabilnih izotopa s rednim brojem 82. Osim ovih obitelji, poznati su i određeni prirodni radioaktivni izotopi elemenata s rednim brojevima manjim od 82. To su kalij-40 i neki drugi. Od njih je važan kalij-40, jer se nalazi u bilo kojem živom organizmu.
Radioaktivni izotopi svih kemijskih elemenata mogu se dobiti umjetnim putem. To su umjetno radioaktivni izotopi. Postoji nekoliko načina da ih dobijete. Radioaktivni izotopi elemenata kao što su , jod, brom i drugi, koji zauzimaju srednja mjesta u periodnom sustavu, produkti su fisije jezgre urana. Iz smjese takvih proizvoda dobivenih u nuklearnom reaktoru (vidi), oni se izoliraju radiokemijskim i drugim metodama. Radioaktivni izotopi gotovo svih elemenata mogu se dobiti u akceleratoru čestica (qv) bombardiranjem određenih stabilnih atoma protonima ili deuteronima.
Uobičajena metoda proizvodnje radioaktivnih izotopa iz stabilnih izotopa istog elementa je njihovo ozračivanje neutronima u nuklearnom reaktoru. Metoda se temelji na takozvanoj reakciji hvatanja zračenja. Ako je tvar ozračena neutronima, potonji, bez naboja, mogu slobodno pristupiti jezgri atoma i, takoreći, "zalijepiti" se za nju, tvoreći novu jezgru istog elementa, ali s jednim dodatnim neutronom. U tom se slučaju određena količina energije oslobađa u obliku (vidi), zbog čega se proces naziva hvatanje zračenja. Jezgre s viškom neutrona su nestabilne, pa je nastali izotop radioaktivan. Uz rijetke iznimke, na ovaj se način mogu dobiti radioaktivni izotopi bilo kojeg elementa.
Kada se izotop raspadne, može nastati izotop koji je također radioaktivan. Na primjer, stroncij-90 pretvara se u -90, barij-140 u lantan-140 itd.
Umjetno su dobiveni u prirodi nepoznati transuranijevi elementi s rednim brojem većim od 92 (neptunij, americij, kurij itd.), čiji su svi izotopi radioaktivni. Iz jedne od njih nastaje još jedna radioaktivna obitelj - obitelj neptunija.
Tijekom rada reaktora i akceleratora dolazi do stvaranja radioaktivnih izotopa u materijalima i dijelovima ovih instalacija i okolne opreme. Ova "inducirana aktivnost", koja traje duže ili manje dugo nakon prestanka rada postrojenja, predstavlja nepoželjan izvor zračenja. Inducirana aktivnost događa se iu živom organizmu izloženom neutronima, primjerice tijekom nesreće ili atomske eksplozije.
Aktivnost radioaktivnih izotopa mjeri se jedinicama curie (vidi “”) ili njegovim derivatima - milikurie i microcurie.
Količina radioaktivnih izotopa detektira se i mjeri njihovim zračenjem, uobičajenom metodom mjerenja radioaktivnosti (vidi Dozimetrija, Ionizirajuće zračenje). Ove metode omogućuju mjerenje aktivnosti reda veličine stotinki i tisućinki mikrokurija, što odgovara težinskoj količini izotopa manjoj od milijarde miligrama. Iz ovoga je jasno da beznačajna primjesa radioaktivnih izotopa bilo kojeg elementa njegovim stabilnim atomima omogućuje lako otkrivanje tog elementa. Njegovi atomi tako postaju označeni atomi. Njihov znak je zračenje.
Po kemijskim i fizikalno-kemijskim svojstvima radioaktivni izotopi praktički se ne razlikuju od prirodnih elemenata; njihovo miješanje s bilo kojom tvari ne mijenja njezino ponašanje u živom organizmu.
Tako označenim atomima moguće je zamijeniti stabilne izotope u raznim kemijskim spojevima. Svojstva potonjih se zbog toga neće promijeniti, a ako se unesu u tijelo, ponašat će se kao obične, neoznačene tvari. No, zahvaljujući zračenju, lako je detektirati njihovu prisutnost u krvi, tkivima, stanicama itd. Radioaktivni izotopi u tim tvarima tako služe kao indikatori, odnosno pokazatelji raspodjele i sudbine tvari unesenih u tijelo. Zato se zovu "radioaktivni tragači". Mnogi anorganski i organski spojevi obilježeni različitim radioaktivnim izotopima sintetizirani su za (vidi) i za razne eksperimentalne studije.
Mnogi radioaktivni izotopi (jod-131, fosfor-32, -198, itd.) Koriste se za terapiju zračenjem (vidi).
Umjetno radioaktivni izotopi (kobalt-60, cezij-137 i neki drugi, koji su gama emiteri) potpuno su zamijenili radij, koji se prije koristio kao izvor zračenja (vidi) u medicinske i tehničke svrhe. Vidi također članke o nazivima elemenata.
· Izotopi· Izobare · Vrijeme poluraspada · Maseni broj · Nuklearna lančana reakcija
Terminologija
Povijest otkrića izotopa
Prvi dokaz da tvari istog kemijskog ponašanja mogu imati različita fizikalna svojstva dobiven je proučavanjem radioaktivnih transformacija atoma teških elemenata. Godine 1906-07 pokazalo se da produkt radioaktivnog raspada urana - ionij i produkt radioaktivnog raspada torija - radiotorij, imaju ista kemijska svojstva kao i torij, ali se od njega razlikuju po atomskoj masi i karakteristikama radioaktivnog raspada. Kasnije je otkriveno da sva tri proizvoda imaju identične optičke i rendgenske spektre. Takve tvari, identične po kemijskim svojstvima, ali različite po masi atoma i nekim fizikalnim svojstvima, na prijedlog engleskog znanstvenika F. Soddyja, počele su se nazivati izotopima.
Izotopi u prirodi
Vjeruje se da je izotopski sastav elemenata na Zemlji isti u svim materijalima. Neki fizikalni procesi u prirodi dovode do poremećaja izotopskog sastava elemenata (prirodnih frakcioniranje izotopi karakteristični za lake elemente, kao i pomaci izotopa tijekom raspada prirodnih dugoživućih izotopa). U nuklearnoj geokronologiji koristi se postupno nakupljanje jezgri u mineralima – produktima raspada nekih dugoživućih nuklida.
Upotreba izotopa kod ljudi
U tehnološkim aktivnostima ljudi su naučili mijenjati izotopski sastav elemenata kako bi dobili bilo koja specifična svojstva materijala. Na primjer, 235 U je sposoban za lančanu reakciju fisije toplinskim neutronima i može se koristiti kao gorivo za nuklearne reaktore ili nuklearno oružje. Međutim, prirodni uran sadrži samo 0,72% ovog nuklida, dok je lančana reakcija praktički izvediva samo uz sadržaj 235U od najmanje 3%. Zbog sličnosti fizikalnih i kemijskih svojstava izotopa teških elemenata, postupak izotopnog obogaćivanja urana izuzetno je složen tehnološki zadatak, koji je dostupan samo u desetak zemalja svijeta. Izotopne oznake se koriste u mnogim granama znanosti i tehnologije (na primjer, u radioimunotestovima).
vidi također
- Geokemija izotopa
Nestabilan (manje od jednog dana): 8 C: Ugljik-8, 9 C: Ugljik-9, 10 C: Ugljik-10, 11 C: Ugljik-11
Stabilan: 12 C: Ugljik-12, 13 C: Ugljik-13
10-10 000 godina: 14 C: Ugljik-14
Nestabilan (manje od jednog dana): 15 C: Ugljik-15, 16 C: Ugljik-16, 17 C: Ugljik-17, 18 C: Ugljik-18, 19 C: Ugljik-19, 20 C: Ugljik-20, 21 C: Ugljik-21, 22 C: Ugljik-22
Izotopi
IZOTOPI-s; pl.(jedinica izotopa, -a; m.). [s grčkog isos - jednako i topos - mjesto] Specijalista. Varijante istog kemijskog elementa, koje se razlikuju po masi atoma. Radioaktivni izotopi. Izotopi urana.
◁ Izotopski, oh, oh. I. indikator.
izotopiPovijest istraživanja
Prvi eksperimentalni podaci o postojanju izotopa dobiveni su 1906-10. pri proučavanju svojstava radioaktivnih transformacija atoma teških elemenata. Godine 1906-07. Otkriveno je da produkt radioaktivnog raspada urana, ionij, i produkt radioaktivnog raspada torija, radiotorij, imaju ista kemijska svojstva kao i torij, ali se od potonjeg razlikuju po atomskoj masi i karakteristikama radioaktivnog raspada. Štoviše: sva tri elementa imaju isti optički i rendgenski spektar. Na prijedlog engleskog znanstvenika F. Soddyja (cm. SODDIE Frederick), takve su se tvari počele nazivati izotopima.
Nakon što su izotopi otkriveni u teškim radioaktivnim elementima, započela je potraga za izotopima u stabilnim elementima. Neovisna potvrda postojanja stabilnih izotopa kemijskih elemenata dobivena je u pokusima J. J. Thomsona (cm. THOMSON Joseph John) i F. Aston (cm. ASTON Francis William). Thomson je otkrio stabilne izotope neona 1913. Aston, koji je proveo istraživanje koristeći instrument koji je sam dizajnirao nazvan spektrograf mase (ili spektrometar mase), koristeći metodu spektrometrije mase (cm. MASOVNA SPEKTROMETRIJA), dokazao je da mnogi drugi stabilni kemijski elementi imaju izotope. Godine 1919. dobio je dokaz o postojanju dva izotopa 20 Ne i 22 Ne, čija je relativna zastupljenost (abundacija) u prirodi približno 91% i 9%. Naknadno je otkriven izotop 21 Ne s udjelom od 0,26%, izotopi klora, žive i niza drugih elemenata.
Maseni spektrometar nešto drugačijeg dizajna stvorio je iste godine A. J. Dempster (cm. DEMPSTER Arthur Jeffrey). Kao rezultat kasnijeg korištenja i poboljšanja masenih spektrometara, naporima mnogih istraživača sastavljena je gotovo potpuna tablica izotopskih sastava. Godine 1932. otkriven je neutron - čestica bez naboja, mase bliske masi jezgre atoma vodika - protona, te je stvoren protonsko-neutronski model jezgre. Kao rezultat toga, znanost je utvrdila konačnu definiciju pojma izotopa: izotopi su tvari čije se atomske jezgre sastoje od istog broja protona, a razlikuju se samo po broju neutrona u jezgri. Oko 1940. godine provedena je analiza izotopa za sve tada poznate kemijske elemente.
Tijekom proučavanja radioaktivnosti otkriveno je oko 40 prirodnih radioaktivnih tvari. Grupirani su u radioaktivne obitelji, čiji su preci izotopi torija i urana. U prirodne spadaju sve stabilne varijante atoma (njih oko 280) i sve one prirodno radioaktivne koje su dio radioaktivnih obitelji (njih 46). Svi ostali izotopi se dobivaju kao rezultat nuklearnih reakcija.
Prvi put 1934. I. Curie (cm. JOLIO-CURIE Irene) i F. Joliot-Curie (cm. JOLIO-CURIE Frederic) umjetno dobiveni radioaktivni izotopi dušika (13 N), silicija (28 Si) i fosfora (30 P), kojih u prirodi nema. Tim su pokusima pokazali mogućnost sintetiziranja novih radioaktivnih nuklida. Među danas poznatim umjetnim radioizotopima, više od 150 pripada transuranijevim elementima (cm. TRANSURANSKI ELEMENTI), nije pronađen na Zemlji. Teoretski se pretpostavlja da broj varijanti izotopa koji mogu postojati može doseći oko 6000.
enciklopedijski rječnik. 2009 .
- odvajanje izotopa
- izotermni proces
Pogledajte što su "izotopi" u drugim rječnicima:
IZOTOPI Moderna enciklopedija
Izotopi- (od izo... i grč. topos mjesto), varijante kemijskih elemenata u kojima se jezgre atoma (nuklidi) razlikuju po broju neutrona, ali sadrže isti broj protona i stoga zauzimaju isto mjesto u periodnom sustavu elemenata. od kemikalija... Ilustrirani enciklopedijski rječnik
IZOTOPI- (od izo... i grč. topos mjesto) varijante kemijskih elemenata u kojima se atomske jezgre razlikuju po broju neutrona, ali sadrže isti broj protona i stoga zauzimaju isto mjesto u periodnom sustavu elemenata. Razlikovati...... Veliki enciklopedijski rječnik
IZOTOPI- IZOTOPI, kemijski. elementi koji se nalaze u istoj ćeliji periodnog sustava i stoga imaju isti atomski ili redni broj. U tom slučaju ioni ne bi trebali, općenito govoreći, imati istu atomsku težinu. Razno…… Velika medicinska enciklopedija
IZOTOPI- vrste ove kemikalije. elementi koji se razlikuju po masi svojih jezgri. Posjedujući identične naboje jezgri Z, ali različite u broju neutrona, elektroni imaju istu strukturu elektronskih ljuski, tj. vrlo blisku kemijsku. St. Va, i zauzeti isto... ... Fizička enciklopedija
izotopi- atomi iste kemikalije. element čije jezgre sadrže isti broj protona, ali različit broj neutrona; imaju različite atomske mase, imaju istu kemikaliju. svojstva, ali se razlikuju po svojim fizičkim svojstvima. svojstva, posebno... Mikrobiološki rječnik
IZOTOPI- kemijski atomi elementi koji imaju različite masene brojeve, ali imaju isti naboj atomskih jezgri i stoga zauzimaju isto mjesto u periodnom sustavu Mendeljejeva. Atomi različitih izotopa iste kemikalije. elementi se razlikuju po broju..... Geološka enciklopedija
Izotopi- Izotopi su nuklidi koji imaju isti atomski broj, ali različite atomske mase (na primjer, uran 235 i uran 238). Pojmovi nuklearne energije. Koncern Rosenergoatom, 2010. Pojmovi nuklearne energije
IZOTOPI- (od iso... i grč. topos mjesto), elementi s istim atomskim brojem, ali različite atomske mase. Većina radioaktivnih izotopa važnih za ekologiju ima energiju od 0,1 do 5 MeV (što je veća energija radioaktivnih izotopa, to je više ... Ekološki rječnik
izotopi- Nuklidi koji imaju isti atomski broj, ali različite atomske mase (na primjer, uran 235 i uran 238). Teme nuklearna energija općenito EN izotopi ... Vodič za tehničke prevoditelje
IZOTOPI- raznolikosti atoma određene kemikalije. element čije jezgre sadrže isti broj protona, ali različit broj neutrona. I. imaju različite atomske (vidi) i isti broj elektrona u atomskom omotaču, što određuje njihovu vrlo blisku fiz. kemija....... Velika politehnička enciklopedija
Cilj: formirati znanja o atomu, sposobnost određivanja veličine nuklearnog naboja, broja elektrona, protona i neutrona, dati pojam „izotopi“, na temelju čega razjasniti pojam „kemijski element“
Zahtjevi za razinu pripremljenosti učenika:
Znati:
-naziv i karakteristike (naboj, masa) elementarnih čestica atoma
-stanje elementarnih čestica u atomu
-koja svojstva atoma ovise o broju protona i neutrona
-što se događa s atomom ako promijenite broj neutrona i protona
-Što su izotopi i nuklidi
-zašto relativna atomska masa nema cjelobrojnu vrijednost?
-zašto su svojstva izotopa vodika drugačija u odnosu na izotope drugih elemenata
-suvremena definicija pojma “kemijski element”
Ključni pojmovi:
Kemijski element je skup atoma s identičnim nuklearnim nabojem
Izotopi-raznolikosti atoma kemijskog elementa s istim nuklearnim nabojem, ali različitim masenim brojevima
Nuklidi- skup atoma s određenim vrijednostima nuklearnog naboja Z (broj protona u jezgri) i masenog broja A (zbroj broja protona i neutrona u jezgri)
Oznaka izotopa: lijevo od simbola elementa označite maseni broj (gore) i atomski broj elementa (dolje)
Zašto izotopi imaju različite mase? Izotopi imaju različite mase zbog različitog broja neutrona u jezgri.
U prirodi kemijski elementi postoje u obliku smjesa izotopa.
Izotopski sastav istog kemijskog elementa izražava se u atomske frakcije, koji pokazuju koji dio broj atoma određenog izotopa čini od ukupnog broja atoma svih izotopa određenog elementa, uzet kao jedan ili 100%
Domaća zadaća: stavak 7, vježba 3
Elektroni. Struktura elektroničkih ljuski atoma kemijskih elemenata.
Cilj: stvoriti predodžbu o elektronskom omotaču atoma i energetskim razinama.
Razmotrite elektroničku strukturu elemenata prve tri periode.
Naučiti sastavljati elektroničke formule atoma. prepoznati elemente po njihovim elektroničkim formulama, odrediti sastav atoma.
Tijekom nastave:
1) Organizacijski trenutak
2)Provjera domaće zadaće
3) Anketa, ponavljanje prethodne teme
1. Imenujte elementarne čestice koje tvore atom, karakterizirajte njihov naboj i masu, napišite oznake čestica
2. Koje elementarne čestice tvore jezgru atoma? Što je nuklearni naboj? O čemu to ovisi?
3. Broj elektrona u atomu natrija jednak je:
a) 23
b) 12
c)34
d) 11
4) Atomi kojeg kemijskog elementa sadrže 5 protona, 6 neutrona, 5 elektrona?
a) ugljik
b) natrij
c) bor
d) neon
4)Nova tema:
Elektroni u atomima raspoređeni su u određene slojeve – ljuske – i određenim redoslijedom. Elektronski slojevi nastaju u elektronskoj ljusci atoma. Nazivaju se energetskim razinama. Maksimalni broj elektrona koji može biti na određenoj energetskoj razini određen je formulom:
N=2n^2
Gdje je N najveći broj elektrona po razini.
n-broj energetske razine.
Utvrđeno je da prva ljuska ne sadrži više od dva elektrona, druga - ne više od osam, treća - ne više od 18, a četvrta - ne više od -32. Broj elektrona u vanjskoj energetskoj razini elektronske ljuske atoma jednak je broju skupine za kemijske elemente glavnih podskupina.
Elektron se kreće po orbiti i nema putanju.
Prostor oko jezgre gdje se određeni elektron najvjerojatnije nalazi naziva se elektronska orbitala ili elektronski oblak.
Orbitale mogu imati različite oblike, a njihov broj odgovara broju razine, ali ne prelazi četiri. Prva energetska razina ima jednu podrazinu (s), druga dva (s.p), treća tri (s,p,d) itd. Elektroni različitih podrazina iste razine imaju različite oblike elektronskog oblaka: sferični (s), bučičasti (p) i složeniju konfiguraciju. Znanstvenici su se složili da sferičnu atomsku orbitalu nazivaju s-habitat. Ona je najstabilnija i nalazi se prilično blizu jezgre.
Što je veća energija elektrona u atomu, to se on brže okreće, to se njegovo područje boravka više izdužuje i na kraju se pretvara u p-orbitalu u obliku bučice
Učvršćivanje novog gradiva:
1) Nacrtajte strukturu atoma sljedećih elemenata:
a) dušik
b) fosfor
c) magnezij
2) Usporedite građu atoma
a) bor i fluor
b) kisik i sumpor
Domaća zadaća: 8. stavak, vježba 1,2
Periodni sustav kemijskih elemenata i struktura atoma.
Periodički zakon kemijskih elemenata (suvremena formulacija): Svojstva kemijskih elemenata, kao i jednostavnih i složenih tvari koje oni formiraju, periodički ovise o vrijednosti naboja atomskih jezgri.
Periodni sustav je grafički izraz periodičkog zakona.
Prirodni niz kemijskih elemenata je niz kemijskih elemenata izgrađen prema rastućem broju protona u jezgri njihovih atoma, odnosno, što je isto, prema rastućim nabojima jezgri tih atoma. Atomski broj elementa u ovom nizu jednak je broju protona u jezgri bilo kojeg atoma tog elementa.
Tablica kemijskih elemenata konstruirana je “rezanjem prirodnog niza kemijskih elemenata u periode (vodoravni redovi tablice) i kombiniranjem u skupine (okomiti stupci tablice) elemenata sa sličnim elektronskim atomskim strukturama.
Ovisno o načinu spajanja elemenata u skupine, tablica može biti dugoperiodična (elementi s istim brojem i vrstom valentnih elektrona skupljaju se u skupine) i kratkoperiodična (elementi s istim brojem valentnih elektrona skupljaju se u skupine )
Skupine kratkoperiodične tablice podijeljene su u podskupine (glavne i sekundarne), koje se podudaraju sa skupinama dugoperiodične tablice.
Svi atomi elemenata iste periode imaju isti broj elektronskih slojeva, jednak broju periode.
Broj elemenata je u rasponu: 2,8,8,18,18,32,32 Većina elemenata osmog razdoblja dobivena je umjetnim putem, posljednji elementi ovog razdoblja još nisu sintetizirani. Sva razdoblja osim prvog počinju elementom koji tvori alkalijski metal (Li, Na, K itd.), a završavaju elementom koji tvori plemeniti plin (He, Ne, Ar, Kr itd.)
U kratkoperiodnoj tablici postoji osam skupina, od kojih je svaka podijeljena u dvije podskupine (glavnu i sporednu), u dugoperiodičnoj tablici postoji šesnaest skupina, koje su numerirane rimskim brojevima slovima A i B
Svojstva kemijskih elemenata prirodno se mijenjaju u skupinama i periodima.
U razdobljima (s rastućim rednim brojem)
-povećava nuklearni naboj
-povećava se broj vanjskih elektrona
-smanjuje se radijus atoma
-povećava se snaga veze između elektrona i jezgre (energija ionizacije)
- povećava se elektronegativnost
-pojačana su oksidacijska svojstva jednostavnih tvari ("nemetalnost")
-slabe redukcijska svojstva jednostavnih tvari (“metalnost”).
Osnovni karakter hidroksida i odgovarajućih oksida je oslabljen
-povećava se kiselost hidroksida i odgovarajućih oksida
U grupama (s rastućim rednim brojem)
-povećava nuklearni naboj
-povećava se radijus atoma
-snaga veze između elektrona i jezgre opada
- smanjuje se elektronegativnost
- oslabiti oksidativna svojstva jednostavnih tvari
-pojačavaju se redukcijska svojstva jednostavnih tvari
-povećava se bazičnost hidroksida i odgovarajućih oksida
- slabi kiseli karakter hidroksida i odgovarajućih oksida
-smanjuje se stabilnost vodikovih spojeva
Domaća zadaća: odlomak 8,9
kontrola 3,4,5 st. 53
Ionska veza
Cilj: formirati pojam kemijske veze na primjeru ionske veze. Ostvariti razumijevanje nastanka ionskih veza kao ekstremnog slučaja polarnih. Stvoriti pojam o jedinstvenoj prirodi kemijskih veza u spojevima te o ionima kao nabijenim česticama između kojih nastaje veza.
Ionska veza je kemijska veza nastala uslijed elektrostatske interakcije između iona s nabojima suprotnog predznaka.
Ionska veza nastaje kao rezultat potpunog prijenosa jednog ili više elektrona s jednog atoma na drugi. Ova vrsta veze moguća je samo između atoma elemenata čija se elektronegativnost značajno razlikuje. U tom slučaju elektron prelazi s atoma s manjom elektronegativnošću na atom s većom elektronegativnošću. Ova vrsta kemijske veze nastaje između atoma metala i nemetala.
Na primjer, elementi prve i druge skupine glavne podskupine periodnog sustava (metali) izravno se kombiniraju s elementima šeste i sedme skupine glavne podskupine periodnog sustava (nemetali)
Atom metala, otpuštajući vanjske elektrone, pretvara se u pozitivne ione:
HM^0+(8-n)e--àHM^(8-n)-