Izotopi berilija

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Berilij-8 nastane v procesu zlivanja helijevih jeder in je vmesni produkt nastanka ogljika-12.
Glavni izotopi berilija (4Be)
Izo­top Razpad
pogo­stost razpolovna doba (t1/2) način pro­dukt
Standardna atomska masa Ar, standard(Be)
  • 9,012 1831(5)
p · p · u · z

Trenutno je poznanih 12 berilijevih izotopov, od 5Be do 16Be ter 8 izomerov. Berilij ima le en stabilni izotop, 9Be, ki je edini, ki se v naravi pojavlja v dovolj velikih količinah, da jih lahko izmerimo. Atomska masa berilija je tako ista kot atomska masa 9Be. Najstabilnejši izmed radioaktivnih izotopov je 10Be, ki ima razpolovno dobo milijon in pol let, v naravi pa se pojavlja v sledovih. Medtem ko ostali izotopi nimajo posebnih uporab, se 10Be uporablja za ocenjevanje starosti plasti ledu ter hitrosti akumulacije ali erozije.[1] Ostala dva izotopa, ki se pojavljata v naravi, imata prekratki razpolovni dobi, da bi lahko z njimi merili starost. 7Be nastaja pri proton-proton fuziji v zvezdah z združitvijo 3He in 4He.[2] 10Be in 7Be oba v naravi nastajata v atmosferi zaradi trkov med atomi v zraku in kozmičnimi žarki. Nastali berilij se nato raztopi v vodnih hlapih in tako pride na površje Zemlje. Obstajajo tudi nekateri dokazi, da uran razpade tudi na nekatere nuklide z atomsko maso 4–9. Podatki še posebej nakazujejo na razpad na 7Be in 8Be in naj bi se tako 8Be tudi v izredno majhnih količinah pojavljal v naravi.[3] Poleg tega se berilij-8 pojavlja v zvezdah, zmožnih zlivanja helija in je vmesni produkt nastanka ogljika-12. Pomemben izotop je trudi 16Be, saj je edini do sedaj znan izotop, ki naj bi razpadel z emisijo dinevtrona (2Nt).

Berilij je precej nestabilen glede na njegovo pozicijo v periodnem sistemu. Ima sodo število protonov, kar naj bi mu dalo prednost v stabilnosti pred sosednjima litijem in borom. Kljub temu imata tako litij kot bor dva stabilna izotopa, berilij pa le enega. Prav tako ni stabilen izotop z enakim številom protonov in nevtronov, 8Be, kar je značilno za vse druge izotope od vodika do kisika. 8Be je izredno nestabilen; bolj stabilna sta celo 7Be in 9Be, oba z lihim številom nevtronov. To je zaradi tega, ker je berilij-8 sestavljen iz dveh jeder helija-4 in zato ima veliko težnjo po temu, da razpade nanj. Berilij je prvi element, ki ima izotope, stabilnejše od nekaj let.

Količina zaznanega izotopa 7Be skozi leta na Japonskem.

Uvod[uredi | uredi kodo]

Najbolj poznani izotopi so najlažji trije vodikovi izotopi – protij, devterij in tritij. Vsak izmed njih ima en proton, vendar različno število nevtronov. Protonij nima nobenega, devterij ima enega in tritij ima 2.

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.[4] Kljub temu poznamo izotope, ki imajo dvakrat toliko nevtronov, kolikor protonov.[5] 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.[6][7] 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.[8] 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]

Be – 9,0121831(5)[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
5Be 4 1 5,039870 ± 0,002150 20 ± 400 ? ? p 100 4Li, 1H 3He, 1H sintetičen
6Be 4 2 6,019726 ± 0,000006 4487,2 ± 0,9 0+ 1958 5 ± 0,3 zs 2p 100 4He, 1H 4He, 1H sintetičen
7Be 4 3 7,01692872 ± 0,00000008 5371,548 ± 0,01 3/2− 1938 53,22 ± 0,06 dni EC 100 7Li 7Li v sledovih
8Be 4 4 8,00530510 ± 0,00000004 7062,435 ± 0,04 0+ 1932 81,9 ± 3,7 as ɑ 100 4He 4He v sledovih?
9Be 4 5 9,01218307 ± 0,00000008 6462,668 ± 0,009 3/2− 1921 Stabilen 100% 1
10Be 4 6 10,01353470 ± 0,00000009 6497,630 ± 0,008 0+ 1935 1,51 ± 0,04 mil. let β− 100 10B 10B v sledovih
11Be 4 7 11,02166108 ± 0,00000026 5952,540 ± 0,022 1/2+ 1958 13,76 ± 0,07 s β−, ɑ 2,9 ± 4 7Li, 4He 7Li, 4He sintetičen
β− ? 11B 11B
β−, n ? 10B, 1Nt 10B, 1H
12Be 4 8 12,0269221 ± 0,000002 5720,72 ± 0,16 0+ 1966 21,50 ± 0,04 ms β− 99,50 ± 3 12B 12C, 4He sintetičen
β−, n 0,50 ± 3 11B, 1Nt 11B, 1H
13Be 4 9 13,036135 ± 0,000011 5241,4 ± 0,8 (1/2−) 1983 1,0 ± 0,7 zs n 100 12Be 12C, 11B, 4He, 1H sintetičen
14Be 4 10 14,042890 ± 0,000014 4994 ± 9 0+ 1973 4,35 ± 0,17 ms β−, n 98 ± 2 13B, 1Nt 13C, 12C, 1H sintetičen
β−, 2n 0,8 ± 0,8 12B, 1Nt 12C, 4He, 1H
β− 0,8 ± 0,8 14B 14N, 13C, 1H
β−, 3n 0,2 ± 2 11B, 1Nt 11B, 1H
β−, t 0,02 ± 1 11Be, 3H 11B, 10B, 7Li, 4He, 3He, 1H
β−, ɑ < 0,004 10Li, 4He 9Be, 4He, 1H
15Be 4 11 15,053490 ± 0,00018 4541 ± 11 ? ? < 200 ns n 100 14Be, 1Nt 14N, 13C, 12C, 11B, 10B, 9Be, 7Li, 4He, 3He, 1H sintetičen
16Be 4 12 16,061670 ± 0,00018 4285 ± 10 0+ 2012 650 ± 130 ys 2n 100 14Be, 2Nt 14N, 13C, 12C, 11B, 10B, 9Be, 7Li, 4He, 3He, 1H sintetičen

Izomeri[uredi | uredi kodo]

Izomer Ekscitacijska energija Spin Leto odkritja Razpad Pojavljanje v naravi
t½ Vrsta % Takojšnji produkti Stabilni produkti % CIAAW


7Be* 10980 ± 30 3/2− ? ? p ? 6Li, 1H 6Li, 1H sintetičen
3He ? 4He, 3He 4He, 3He
ɑ ? 4He, 3He 4He, 3He
8Be*1 16626 ± 3 2+ 2004 ? ɑ 100 4He 4He sintetičen
8Be*2 27494,3 ± 2 0+ ? ? n 39,4 7Be, 1Nt 6Li, 1H sintetičen
d 27 6Li, 2H 6Li, 2H
? 14
t 11,7 5Li, 3H 4He, 3H, 1H
ɑ 7,9 4He 4He
9Be* 14390,5 ± 1,8 3/2− 1976 1,25 ± 0,1 ? 100 sintetičen
10Be* 21179 ± 20 (2−) ? ? n ? 9Be, 1Nt 9Be, 1H sintetičen
p ? 9Li, 1H 9Be, 4He, 1H
t ? 7Li, 3H 7Li, 3He
12Be* 2251 ± 1 0+ 2007 229 ± 8 ns IT 100 12Be 12C, 11B, 4He, 1H sintetičen
13Be* 1500 ± 50 (5/2−) 1992 ? ? 100 sintetičen
14Be* 1520 ± 150 (2+) 1995 ? ? 100 sintetičen

Opombe[uredi | uredi kodo]

  1. ↑ Vsakemu elementu pripada točno določeno vrstno število, ta pa označuje število protonov v jedru.
  2. ↑ Izomer nekega nuklida je nuklid, ki ima enako število nevtronov in protonov.
  3. ↑ 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
  4. ↑ 14C se pojavlja približno en delec na trilijon, 60Fe pa se pojavlja le v sledovih.
  5. ↑ V tabelah je podan podatek v odstotkih. Delež dobimo tako, da vse vrednosti delimo s 100.
  6. ↑ To so 2H, 6Li, 10B in 14N.
  7. ↑ podatki, napisani ležeče, so deloma pridobljeni računsko
  8. ↑ Krepko – izotop je stabilen; ležeče – izotop še ni potrjen; zvezdica (*) – izomer v vzbujenem stanju; siv – izotop je predviden
  9. ↑ merska napaka podana v amu
  10. ↑ merska napaka podana v keV
  11. ↑ celo število spina – izotop je bozon, liho število spina – izotop je fermion
  12. ↑ 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
  13. ↑ merska napaka podana v ‰
  14. ↑ merska napaka podana v ‰
  15. ↑ stabilni produkti napisani krepko
  16. ↑ vsi stabilni produkti razpadne verige izotopa
  17. ↑ 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]

  1. ↑ »Beryllium dating | Accelerator Mass Spectrometry Laboratory«. ams.arizona.edu. Arhivirano iz prvotnega spletišča dne 28. januarja 2021. Pridobljeno 6. februarja 2021.
  2. ↑ Siegel, Ethan. »The Sun's Energy Doesn't Come From Fusing Hydrogen Into Helium (Mostly)«. Forbes (v angleščini). Pridobljeno 6. februarja 2021.
  3. ↑ Cook, G. B. (april 1952). »Search for Beryllium-7 in Uranium Fission«. Nature (v angleščini). Zv. 169, št. 4302. str. 622–622. doi:10.1038/169622a0. ISSN 1476-4687.{{navedi revijo}}: Vzdrževanje CS1: samodejni prevod datuma (povezava)
  4. ↑ »Copernicium«. Chemistry (v angleščini). 9. april 2012. Pridobljeno 31. januarja 2021.
  5. ↑ 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)
  6. ↑ »Dineutron emission seen for the first time«. Physics World (v britanski angleščini). 14. marec 2012. Pridobljeno 31. januarja 2021.
  7. ↑ »INSPIRE«. inspirehep.net. Pridobljeno 31. januarja 2021.
  8. ↑ »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]

Stub icon

Ta članek o kemičnem elementu je škrbina. Pomagajte Wikipediji in ga razširite.

Pridobljeno iz »https://sl.wikipedia.org/w/index.php?title=Izotopi_berilija&oldid=5971366«