Стабильный изотоп
Стабильные нуклиды — это изотопы химических элементов, ядра которых находятся в конфигурации, не позволяющей им обладать избыточной энергией для испускания радиоактивных частиц. В отличие от радионуклидов, такие ядра не являются радиоактивными и не подвергаются спонтанному радиоактивному распаду.[1] Применительно к конкретным элементам их обычно называют «стабильными изотопами».
Определение стабильности и природные нуклиды
График стабильности нуклидов. Оранжевые и синие нуклиды нестабильны, чёрные квадраты между ними — стабильные. Линия, проходящая ниже большинства нуклидов, отражает гипотетические ядра с равным числом протонов и нейтронов. Видно, что элементы тяжелее кальция требуют избытка нейтронов для стабильности.
Большинство природных нуклидов стабильны (около 251; см. список в конце статьи), ещё около 35 (всего 286) известны как радиоактивные с достаточно большими периодами полураспада, чтобы существовать с момента образования Солнечной системы[2]. Если период полураспада сопоставим с возрастом Земли (4.5 млрд лет), значительное количество таких нуклидов сохранилось до наших дней. Примеры: ²³⁵U с периодом полураспада ~700 млн лет. Более короткоживущие нуклиды в природе не обнаружены, за исключением продуктов распада или космогенных процессов.
Многие природные радионуклиды (около 53) имеют меньшие периоды полураспада и образуются как продукты распада первичных нуклидов (например, радий из урана) или под действием космических лучей (например, ¹⁴C из азота).
Некоторые изотопы, классифицируемые как стабильные, теоретически могут иметь крайне длительные периоды полураспада (иногда >10¹⁸ лет).[3] Например, ²⁰⁹Bi и ¹⁸⁰W ранее считались стабильными, но в 2003 году был обнаружен их альфа-распад.
Большинство стабильных изотопов образовались в процессах нуклеосинтеза во время Большого взрыва или в звёздах. Однако некоторые стабильные изотопы имеют вариации обилия из-за распада долгоживущих радионуклидов (радиогенные изотопы).
Изотопы по элементам
Из 80 элементов со стабильными нуклидами:
- 1 элемент (олово) — 10 стабильных изотопов
- 5 элементов — по 7 изотопов
- 7 элементов — по 6 изотопов
- 11 элементов — по 5 изотопов
- 9 элементов — по 4 изотопа
- 16 элементов — по 2 изотопа
- 26 элементов — 1 изотоп (моноизотопные элементы).[4]
Магические числа и чётность числа протонов/нейтронов
Стабильность зависит от соотношения протонов/нейтронов и магических чисел. Чётные числа нуклонов повышают стабильность. Только 5 стабильных нуклидов имеют нечётное число протонов и нейтронов: дейтерий, литий-6, бор-10, азот-14, тантал-180m.
Ядерные изомеры
Среди 251 стабильного нуклида тантал-180m[5] является возбуждённым состоянием с периодом полураспада >10¹⁵ лет. Его основное состояние (тантал-180) распадается за 8 часов.
Ненаблюдаемые распады
105 «стабильных» изотопов теоретически нестабильны. Например, аргон-36[6] — самый лёгкий «стабильный» нуклид с предсказанным распадом.
Сводная таблица
| Тип нуклида | Число нуклидов | Примечания |
|---|---|---|
| Теоретически стабильные | 146 | Элементы 1-66 (кроме Tc, Pm, Sm, Eu) |
| Наблюдательно стабильные | 105 | Все элементы до свинца (кроме Tc, Pm) |
| Первичные радионуклиды | 35 | Включая Bi, Th, U |
| Природные радионуклиды | ~61 | Космогенные и продукты распада |
Примечания
Дополнительно по теме
 | |
|---|---|
| В библиографических каталогах |
