Зона устойчивости

На рис. 1.25 в графической форме представлено соотношение между числом нейтронов и числом протонов в ядрах устойчивых изотопов. Устойчивые изотопы образуют на этом графике полосу, или зону, устойчивости. Зона устойчивости изотопов имеет ряд характерных особенностей. Прежде всего устойчивые изотопы элементов с атомными номерами меньше 20 имеют отношение числа нейтронов к числу протонов равное 1. Примерами устойчивых изотопов в этой части зоны являются По мере возрастания атомного номера элементов (числа протонов в ядре их атомов) увеличивается и отношение для устойчивых изотопов. Примерами устойчивых изотопов с отношением больше 1 являются Зона устойчивости заканчивается изотопом Существуют естественные изотопы и с более высоким атомным номером, но они неустойчивы и подвергаются радиоактивному распаду. Среди устойчивых изотопов преобладают изотопы с четным числом нейтронов протонов (табл. 1.8). Восемь устойчивых изотопов с нечетным числом протонов и нейтронов включают (дейтерий), и N. Только два элемента с атомными номерами меньше 83 не встречаются в естественных условиях - технеций и прометий Отметим, что у технеция нечетное число протонов и нечетное число нейтронов.

Рис. 1.25. Зона устойчивости изотопов. Стрелки указывают типы радиоактивного излучения, которым сопровождается распад неустойчивых изотопов с образованием новых изотопов, более близких к зоне устойчивости.

Рис. 1.26. Схема распада неустойчивых изотопов с образованием новых изотопов, более близких к зоне устойчивости. (ЭЗ — электронный захват.)

Изотопы с указанным ниже числом протонов или нейтронов обладают особенно большой устойчивостью: 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 126. Указанные числа получили название магических чисел. Предполагается, что они указывают наличие замкнутых ядерных оболочек, в каком-то смысле аналогичных замкнутым электронным оболочкам атомов благородных газов. Для сравнения приведем атомные номера благородных газов: 2, 10, 18, 36, 54 и 86. Устойчивые изотопы с указанными магическими числами протонов и нейтронов включают и .

Таблица 1.8. Распространенность устойчивых изотопов в зависимости от четности или нечетности числа протонов и числа нейтронов в ядре

Таблица 1.9. Периоды полураспада некоторых изотопов

Неустойчивые изотопы, расположенные на графике рис. 1.25 выше зоны устойчивости, распадаются с образованием устойчивых изотопов и испускают при этом -излучение. Радиоизотопы, расположенные ниже зоны устойчивости, распадаются с образованием устойчивых изотопов и с испусканием -излучения. а-Излучение испускают преимущественно неустойчивые изотопы с атомным номером больше 82. Эти процессы представлены в графической форме на рис. 1.26. Они соответствуют изменениям атомного номера и массового числа, указанным в табл. 1.7.