Izotopi bora
| ||||||||||||
| Standardna atomska masa Ar, standard(B) |
| |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Trenutno je poznanih 16 borovih izotopov, od 6B do 21B ter pet izomerov.10B in 11B sta edina stabilna izotopa in tudi edina, ki se pojavljata na Zemlji. Glavni izotop je 11B, ki predstavlja skoraj točno štiri petine vseh atomov. Kljub temu se razmerje med izotopoma glede na vire nekoliko razlikuje, tako da odstotek 11Be niha med 79,6 in 81,1. 10B je eden izmed redkih stabilnih izotopov z lihim številom tako protonov kot nevtronov. Ostali izotopi so zelo nestabilni; najstabilnejši izmed njih, 8B, ima razpolovno dobo le 770 milisekund. Izredno nestabilen je 9B in čeprav ima sodo število nevtronov, ima veliko težnjo, da izvrže proton ter nato razpade na dva helija-4. Bor zaradi tega ni najboljši primer za prikaz, da so nuklidi s sodim številom protonov in nevtronov stabilnejši.
Poleg stabilnih izotopov se v vesolju pojavlja tudi 8B; pojavlja se v zvezdah, na Zemlji pa ga še nismo zaznali. O njegovem obstoju vemo, saj oddaja veliko nevtrinov.[1][2]
Uvod
[uredi | uredi kodo]
Vsak element ima točno določeno število protonov,[a] lahko pa se njegovi atomi razlikujejo v številu nevtronov. Nuklidom, ki imajo isto število protonov, vendar se razlikujejo v številu nevtronov, pravimo izotopi. Če se še bolj poglobimo, lahko za nekatere izotope ločimo tudi njegove izomere.[b] V grobem imajo različni izotopi elementa enake kemijske lastnosti, vendar se razlikujejo v fizikalnih lastnostih.[c] Običajno razmerje med nevtroni in protoni je pri nižjih elementih približno 1, vendar ko se približujemo težjim elementom, se razmerje začne večati.[3] Kljub temu poznamo izotope, ki imajo dvakrat toliko nevtronov, kolikor protonov.[4] Če moramo označiti, da nekje potrebujemo točno določen izotop elementa, se njegovo masno število zapiše nadčrtano pred simbolom, na primer, atom helija z masnim številom 3 bi zapisali kot 3He, ali helij-3, kar je bolj pogosta zapisa izotopa v besedilu.
V naravi najbolj razširjeni izotopi elementov so po večini stabilni, vendar predstavljajo le majhen delež vseh izotopov. Za vsak element poznamo tudi radioaktivne izotope – tako poznamo radioaktiven ogljik, radioaktivno železo, radioaktivno zlato. Čeprav se od teh elementov v naravi pojavlja radioaktivni izotop ogljika, 14C, in železa, 60Fe, ju je v naravi zelo malo in je nevarnost minimalna.[d] Radioaktivni izotopi zlata so bili ustvarjeni le v laboratorijih, zato je vse naravno zlato stabilno.
Za izračun relativne atomske mase elementa moramo poznati atomske mase vseh izotopov, ki se pojavljajo v naravi ter njihovo razširjenost. Večini izotopov, ki se pojavljajo v naravi se da določiti izmed koliko atomi elementa bomo našli ta izotop. Tako dobimo podatke o razširjenosti izotopov, ki bi se morali sešteti do 1.[e] Pri nekaterih elementih se razmerje med izotopi med kraji razlikuje, zato sta podani dve številki – minimalna in maksimalna vrednost. Nekaterim izotopom, ki se v naravi pojavljajo v izredno majhnih količinah, ne moremo natančno določiti, zato je podan le podatek, da se element pojavlja v sledovih. Teh izotopov se v izračunu ne upošteva, saj bi v vsakem primeru imeli zelo majhen vpliv. Taki izotopi so radioaktivni in običajno nastanejo s kozmičnim sevanjem ali razpadom radioaktivnih izotopov. Izotopi, ki se v naravi ne pojavljajo, so sintetični in se jih v izračun ne vključuje. Atomsko maso elementa se izračuna tako, da se atomsko maso vsakega izotopa pomnoži z njegovo razširjenostjo v naravi in jih nato seštejemo. Tako dobimo povprečno atomsko maso vseh atomov elementa, ki se pojavljajo v naravi.
Umetne izotope dobimo tako, da naravnim izotopom dodamo ali odvzamemo protone ali nevtrone ali celo večje dele nuklida. Umeten izotop lahko opazimo tudi pri razpadu drugih umetnih izotopov; najbolj poznana izotopa, pridobljena na tak način, sta 2Nt in 2He.[5][6] Umetni izotopi so vsi radioaktivni in zelo hitro razpadejo. Izotopi lahko razpadejo na več načinov. Glavni trije razpadi so alfa, beta in gama razpad, obstajajo pa tudi drugi. Kako bo razpadel nek izotop je odvisno od tega, kakšno je njegovo razmerje med nevtroni in protoni. Če je premalo nevtronov, bo razpadel na takšen način, da se bo znebil protona. Tak je na primer beta plus razpad, ki proton spremeni v nevtron. Če je nevtronov preveč, se bo želel znebiti nevtrona, na primer z beta minus razpadom. Če je razmerje hudo preveliko ali premajhno, lahko izotop izvrže enega ali več nevtronov oz. protonov. Če je izotop na splošno pretežak (težji od svinca, ki je najtežji stabilni izotop), se želi znebiti tako protonov kot nevtronov, zato izvrže jedro helija-4 (2 protona in 2 nevtrona), kar je znano kot razpad alfa. Ker ta način zmanjša vrstno število le za 2, se pri mnogih izotopih to mora zgoditi večkrat, da postanejo stabilni. Tako dobimo razpadne verige izotopov, ki kažejo razpad določenega izotopa. Pri nizkem masnem številu so verige sorazmeroma krajše, za supertežke izotope pa so najdaljše. Isti izotop lahko razpade tudi na več načinov – tako govorimo o vejah razpadne verige.
Pri določanju možnosti, ali je izotop stabilen, poleg razmerja med protoni in nevtroni upoštevamo tudi, dva druga dejavnika: prvi je t. i. magična števila, pri katerih je večja možnost za stabilnost. Ta števila so 2, 8, 20, 28, 50 in 82 za protone in nevtrone ter še 126 za število nevtronov.[7] Izotopi s takim številom nevtronov in protonov bi morali biti bolj stabilni od ostalih. Ta števila so vsa parna, saj na splošno velja, da je izotop s sodim številom nevtronov in protonov bolj stabilen kot tisti z lihim. V bistvu obstajajo le štirje stabilni izotopi z lihim številom tako protonov kot nevtronov.[f]
Izotopov elementa se običajno ne poimenuje, vendar so kljub temu nekateri poimenovani. Drugo ime za 1H je protij, za 2H devterij in za 3H tritij. Ti trije vodikovi izotopi so tudi edini, ki imajo svoje simbole (P, D in T). Poleg teh so poimenovani tudi izotopi, izključno iz nevtronov ali protonov. Tako poznamo mononevtron (1Nt), dinevtron (2Nt) … ter monoproton (1H), diproton (2He) itd. 1H ima tako dve poimenovanji, protij in monoproton.
Seznam
[uredi | uredi kodo]| B – [10,806; 10,821][g] | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Izotop[h] | Z | N | Ar (amu)[i] | Evez/A (keV)[j] | Spin[k] | Leto odkritja | Razpad[l] | Pojavljanje v naravi | ||||||
| t½[m] | Vrsta | %[n] | Takojšnji produkti[o] | Stabilni produkti[p] | %[q] | CIAAW | ||||||||
| 6B | 5 | 1 | 6,050800 ± 0,00215 | −470 ± 330 | 2− | ? | ? | 2p | 100 | 4Li, 1H | 3He, 1H | sintetičen | ||
| 7B | 5 | 2 | 7,029712 ± 0,000027 | 3559 ± 4 | (3/2)− | 1967 | 570 ± 140 ys | p | 100 | 6Be, 1H | 4He, 1H | sintetičen | ||
| 8B | 5 | 3 | 8,0246073 ± 0,0000011 | 4717,15 ± 0,12 | 2+ | 1950 | 770 ± 3 ms | β+, ɑ | 100 | 4He | 4He | sintetičen | ||
| 9B | 5 | 4 | 9,0133296 ± 0,000001 | 6257,07 ± 0,1 | 3/2− | 1940 | 800 ± 300 zs | p | 100 | 8Be, 1H | 4He, 1H | sintetičen | ||
| 10B | 5 | 5 | 10,012936862 ± 0,000000016 | 6475,083 ± 0,002 | 3+ | 1920 | Stabilen | 19,9 ± 7 | [0,189; 0,204] | |||||
| 11B | 5 | 6 | 11,009305167 ± 0,000000013 | 6927,732 ± 0,001 | 3/2− | 1920 | Stabilen | 80,1 ± 7 | [0,796; 0,811] | |||||
| 12B | 5 | 7 | 12,0143526 ± 0,0000014 | 6631,22 ± 0,11 | 1+ | 1935 | 20,20 ± 0,02 ms | β− | 98,4 ± 3 | 12C | 12C | sintetičen | ||
| β−, ɑ | 1,6 ± 3 | 8Be, 4He | 4He | |||||||||||
| 13B | 5 | 8 | 13,0177800 ± 0,0000011 | 6496,42 ± 0,08 | 3/2− | 1956 | 17,33 ± 0,17 ms | β− | 99,72 ± 4 | 13C | 13C | sintetičen | ||
| β−, n | 0,28 ± 4 | 12C | 12C | |||||||||||
| 14B | 5 | 9 | 14,025404 ± 0,000023 | 6101,6 ± 1,5 | 2− | 1966 | 12,5 ± 0,5 ms | β−, n | 6,04 ± 23 | 13C, 1Nt | 13C, 1H | sintetičen | ||
| β− | ? | 14C | 14N | |||||||||||
| β−, 2n | ? | 12C, 1Nt | 12C, 1H | |||||||||||
| 15B | 5 | 10 | 15,031088 ± 0,000023 | 5880,0 ± 1,4 | 3/2− | 1966 | 9,93 ± 0,07 ms | β−, n | 93,6 ± 12 | 14C, 1Nt | 14N, 1H | sintetičen | ||
| β− | 6 ± 12 | 15C | 15N | |||||||||||
| β−, 2n | 0,4 ± 2 | 13C, 1Nt | 13C, 1H | |||||||||||
| 16B | 5 | 11 | 16,061670 ± 0,00018 | 4285 ± 10 | 0− | 2000 | < 190 ps | n | 100 | 15B, 1Nt | 15N, 14N, 13C, 1H | sintetičen | ||
| 17B | 5 | 12 | 17,046930 ± 0,00022 | 5270 ± 12 | 3/2− | 1973 | 5,08 ± 0,05 ms | β−, n | 63 ± 1 | 16C, 1Nt | 16O, 15N, 12C, 4He, 1H | sintetičen | ||
| β− | 22 ± 7 | 17C | 17O, 16O, 15N, 13C, 12C, 4He, 1H | |||||||||||
| β−, 2n | 11 ± 7 | 15C, 1Nt | 15N, 1H | |||||||||||
| β−, 3n | 3,5 ± 7 | 14C, 1Nt | 14N, 1H | |||||||||||
| β−, 4n | 0,4 ± 5 | 13C, 1Nt | 13C, 1H | |||||||||||
| 18B | 5 | 13 | 18,055600 ± 0,00022 | 4977 ± 11 | (2−) | 2010 | < 26 ns | n | 100 | 17B, 1Nt | 17O, 16O, 15N, 14N, 13C, 12C, 4He, 1H | sintetičen | ||
| 19B | 5 | 14 | 19,064170 ± 0,00056 | 4720 ± 28 | 3/2− | 1984 | 2,92 ± 0,13 ms | β−, n | 71 ± 9 | 18C, 1Nt | 18O, 17O, 16O, 15N, 14N, 13C, 12C, 4He, 1H | sintetičen | ||
| β−, 2n | 17 ± 5 | 17C, 1Nt | 17O, 16O, 15N, 13C, 12C, 4He, 1H | |||||||||||
| β−, 3n | < 9,1 | 16C, 1Nt | 16O, 15N, 12C, 4He, 1H | |||||||||||
| β− | > 3 | 19C | 19F, 18O, 17O, 16O, 14N, 13C, 4He, 1H | |||||||||||
| 20B | 5 | 15 | 20,073480 ± 0,00086 | 4450 ± 40 | ? | ? | ? | n | ? | 19B, 1Nt | 19F, 18O, 17O, 16O, 15N, 14N, 13C, 12C, 4He, 1H | sintetičen | ||
| β−, n | ? | 19C, 1Nt | 19F, 18O, 17O, 16O, 14N, 13C, 4He, 1H | |||||||||||
| β−, 2n | ? | 18C, 1Nt | 18O, 17O, 16O, 15N, 14N, 13C, 12C, 4He, 1H | |||||||||||
| 21B | 5 | 16 | 21,083020 ± 0,000097 | 4200 ± 40 | 3/2− | ? | < 260 ns | n | 100 | 20B, 1Nt | 19F, 18O, 17O, 16O, 15N, 14N, 13C, 12C, 4He, 1H | sintetičen | ||
Izomeri
[uredi | uredi kodo]| Izomer | Ekscitacijska energija | Spin | Leto odkritja | Razpad | Pojavljanje v naravi | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| t½ | Vrsta | % | Takojšnji produkti | Stabilni produkti | % | CIAAW | ||||
| 8B* | 10624 ± 8 | 2+ | 1975 | ? | ? | 100 | sintetičen | |||
| 9B* | 27071,1 ± 2,3 | 3/2− | ? | ? | ? | 100 | sintetičen | |||
| 10B* | 1740,05 ± 0,04 | 0+ | ? | ? | IT | 100 | 10B | 10B | sintetičen | |
| 11B* | 12560 ± 9 | 1/2+ | 1963 | ? | ? | 100 | sintetičen | |||
| 12B* | 12719 ± 19 | 0+ | ? | ? | ? | 100 | sintetičen | |||
Opombe
[uredi | uredi kodo]- ↑ Vsakemu elementu pripada točno določeno vrstno število, ta pa označuje število protonov v jedru.
- ↑ Izomer nekega nuklida je nuklid, ki ima enako število nevtronov in protonov.
- ↑ Nevtroni pri kemičnih reakcijah niso pomembni zato neposredno ne spreminjajo lastnosti izotopa. Večina sprememb kemijskih lastnosti se pojavi zaradi spina nuklida, saj to določa, ali je izotop bozon ali fermion
- ↑ 14C se pojavlja približno en delec na trilijon, 60Fe pa se pojavlja le v sledovih.
- ↑ V tabelah je podan podatek v odstotkih. Delež dobimo tako, da vse vrednosti delimo s 100.
- ↑ To so 2H, 6Li, 10B in 14N.
- ↑ podatki, napisani ležeče, so deloma pridobljeni računsko
- ↑ Krepko – izotop je stabilen; ležeče – izotop še ni potrjen; zvezdica (*) – izomer v vzbujenem stanju; siv – izotop je predviden
- ↑ merska napaka podana v amu
- ↑ merska napaka podana v keV
- ↑ celo število spina – izotop je bozon, liho število spina – izotop je fermion
- ↑ ɑ – razpad alfa, β+ – beta plus razpad, β− – beta minus razpad, p – emisija protona, n – emisija nevtrona, e+ – emisija pozitrona, EC – zajetje elektrona, d – emisija devterona, t – emisija tritija, SF – spontana fisija, IT – notranja sprememba, γ – razpad gama
- ↑ merska napaka podana v ‰
- ↑ merska napaka podana v ‰
- ↑ stabilni produkti napisani krepko
- ↑ vsi stabilni produkti razpadne verige izotopa
- ↑ sled – izotop se v naravi pojavlja v tako majhnih količinah, da mu ne moremo natančno določiti vrednosti; sint. – izotop se ne pojavlja v naravi, proizveden je le v laboratorijih; merska napaka podana v ‰
Sklici
[uredi | uredi kodo]- ↑ Nunokawa, Hiroshi; Parke, Stephen; Funchal, Renata Zukanovich (24. julij 2006). »What fraction of boron-8 solar neutrinos arrive at the Earth as a ν 2 mass eigenstate?«. Physical Review D (v angleščini). Zv. 74, št. 1. str. 013006. doi:10.1103/PhysRevD.74.013006. ISSN 1550-7998.
- ↑ Rusu, Vadim (2003). Measurement of the total boron-8 solar neutrino flux at the Sudbury Neutrino Observatory (v angleščini). Pridobljeno 7. februarja 2021.
- ↑ »Copernicium«. Chemistry (v angleščini). 9. april 2012. Pridobljeno 31. januarja 2021.
- ↑ ChoJul. 20, Adrian; 2018; Am, 9:00 (20. julij 2018). »How many neutrons can you cram into an atom? More than physicists thought«. Science | AAAS (v angleščini). Pridobljeno 31. januarja 2021.
{{navedi splet}}: Vzdrževanje CS1: številska imena: seznam avtorjev (povezava) - ↑ »Dineutron emission seen for the first time«. Physics World (v britanski angleščini). 14. marec 2012. Pridobljeno 31. januarja 2021.
- ↑ »INSPIRE«. inspirehep.net. Pridobljeno 31. januarja 2021.
- ↑ »The Magic Numbers for Nuclear Isotope Stability«. www.sjsu.edu. Arhivirano iz prvotnega spletišča dne 21. aprila 2021. Pridobljeno 31. januarja 2021.
Viri
[uredi | uredi kodo]- »BORON« (v angleščini). CIAAW. 2003. Pridobljeno 7. februarja 2021.
- »The AME2016 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references« (PDF) (v angleščini). Iop Science. 17. maj 2017. Pridobljeno 3. februarja 2021.
- »Table I. The NUBASE 2012 table of nuclear and decay properties« (PDF) (v angleščini). Chinese Physics C (HEP & NP). 2012. str. 1176–1286. Pridobljeno 3. februarja 2021.
 | Ta članek o kemičnem elementu je škrbina. Pomagajte Wikipediji in ga razširite. |
