Izotopi litija

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Jump to navigation Jump to search
Glavni izotopi litija (3Li)
Izo­top Razpad
pogo­stost razpolovna doba (t1/2) način pro­dukt
6Li 7.59% stabilen
7Li 92.41% stabilen
Odstotek 6Li je litiju v prodaji lahko tudi le 1.9%. Odstotek7Li je tako lahko tudi do 98.1%.
Standardna atomska masa Ar, standard(Li)
  • [6,938; 6,997][1]
  • Konvencionalna: 6,941
p · p · u · z


Trenutno je poznanih 10 litijevih izotopov, od 3Li do 13Li ter 5 izomerov. 6Li in 7Li sta edina stabilna izotopa. Litij-6 ima enako število protonov in nevtronov; je eden izmed štirih stabilnih izotopov z lihim številom tako protonov in nevtronov. Litij-7 spada v skupino bolj stabilne kombinacijega lihega števila protonov in sodega števila nevtronov. Nastaja tudi v proton-proton fuziji, z razpadom berilija-7.[2] Predstavlja približno 90% vsega litija, kar se pozna tudi v atomski masi litija, ki je blizu 7, vendar se, za razliko od vodika in helija, pozna tudi vpliv manj dominantnega izotopa. V naravi se pojavljata le stabilna izotopa, pomemben pa je tudi 5Li, ki je, kljub temu, da mu manjka le en nevtron, zelo nestabilen. Nestabilen je celo bolj kot 11Li, najtežji izotop, kateremu je bila natančno izmerjena razpolovna doba. Pomemben je, saj njegova nestabilnost razlaga, zakaj je v vesolju toliko vodika in helija v primerjavi z ostalimi elementi. Vsi izobari z atomsko maso 5 so zelo nestabilni in zato hitro razpadejo na helij. Pri velikem poku je bilo tako zelo težko preiti to vrzel; da bi jo lahko prešli, bi morali skupaj trčiti trije helijevi atomi naenkrat, kar se je zgodilo zelo redko.[3]

Ostali izotopi so bili narejeni sintenično. Na splošno so težji litijevi izotopi stabilnejši od lažjih. Tudi pri litiju je moč opaziti, da so izotopi s sodim številom nevtronov stabilnejši. Posebej dobro raziskan je 11Li, za katerega je znanih kar 7 razpadnih načinov. Vsi litijevi izomeri so zelo kratkoživi oz. njihove razpolovne dobe sploh niso znane.

Uvod[uredi | uredi kodo]

Najbolj poznani izotopi so najlažji trije vodikovi izotopiprotij, 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]

Li – [6,938; 6,997][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


3Li 3 0 3,030780 ± 0,00215 −2270 ± 670 ? 1969 ? p 100 2He, 1H 2H, 1H sintetičen
4Li 3 1 4,027190 ± 0,00023 1150 ± 50 2− 1965 91 ± 9 ys p 100 3He, 1H 3He, 1H sintetičen
5Li 3 2 5,012540 ± 0,00005 5266 ± 10 3/2− 1941 370 ± 30 ys p 100 4He, 1H 4He, 1H sintetičen
6Li 3 3 6,0151228874 ± 0,0000000015 5332,331 1+ 1921 Stabilen 7,59 ± 4 [0,019, 0,078]
7Li 3 4 7,016003437 ± 0,000000005 5606,439 ± 0,001 3/2− 1921 Stabilen 92,41 ± 4 [0,922, 0,981]
8Li 3 5 8,02248625 ± 0,00000005 5159,712 ± 0,006 2+ 1935 839,40 ± 0,36 ms β 100 8Be 4He sintetičen
9Li 3 6 9,02679019 ± 0,00002 5037,768 ± 0,021 3/2− 1951 178,3 ± 0,4 ms β, n 50,8 ± 2 8Be, 1Nt 4He, 1H sintetičen
β 49,2 ± 2 9Be 9Be
10Li 3 7 10,035483 ± 0,000014 4531,4 ± 1,3 (1−, 2−) 1975 2 ± 0,5 zs n 100 9Li, 1Nt 9Be, 4He, 1H sintetičen
11Li 3 8 11,0437236 ± 0,0000007 4155,38 ± 0,06 3/2− 1966 8,75 ± 0,14 ms β, n 86,3 ± 9 10Be, 1Nt 9Be, 1H sintetičen
β 6 ± 13 10Li 9Be, 4He, 1H
β, 2n 4,1 ± 4 9Be, 1Nt 9Be, 1H
β, 3n 1,9 ± 2 8Be, 1Nt 4He, 1H
β, ɑ 1,7 ± 3 7He, 4He 6Li, 4He, 2H, 1H
β, d 0,0130 ± 13 9Li, 2H 9Be, 4He, 2H
β, t 0,00938 ± 8 8Li, 3H 4He, 3He
12Li 3 9 12052610 ± 0,00003 3791,6 ± 2,5 ? 2008 < 10 ns n 100 11Li, 1Nt 9Be, 6Li, 4He, 3He, 2H, 1H sintetičen
13Li 3 10 13,061170 ± 0,00008 3508 ± 5 3/2− 2008 ? 2n 100 11Li, 1Nt 9Be, 6Li, 4He, 3He, 2H, 1H sintetičen

Izomeri[uredi | uredi kodo]

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


6Li* 3562,88 ± 0,10 0+ 1981 56 ± 14 as IT 100 6Li 6Li sintetičen
7Li* 11250 ± 30 3/2− ? ? ? 100 ? ? sintetičen
8Li* 10822 ± 5 0+ ? ? ? 100 ? ? sintetičen
10Li*1 200 ± 40 1+ 1994 3,7 ± 1,5 zs IT 100 10Li 9Be, 4He, 1H sintetičen
10Li*2 480 ± 40 (2+) 1993 1,35 ± 0,24 zs IT 100 10Li 9Be, 4He, 1H 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, βbeta 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. Meija, Juris; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
  2. Siegel, Ethan. "The Sun's Energy Doesn't Come From Fusing Hydrogen Into Helium (Mostly)". Forbes (angleščina). Pridobljeno dne 2021-02-05.
  3. "Windows of Creation". hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. Pridobljeno dne 2021-02-05.
  4. "Copernicium". Chemistry (angleščina). 2012-04-09. Pridobljeno dne 2021-01-31.
  5. ChoJul. 20, Adrian; 2018; Am, 9:00 (2018-07-20). "How many neutrons can you cram into an atom? More than physicists thought". Science | AAAS (angleščina). Pridobljeno dne 2021-01-31.
  6. "Dineutron emission seen for the first time". Physics World (angleščina). 2012-03-14. Pridobljeno dne 2021-01-31.
  7. "INSPIRE". inspirehep.net. Pridobljeno dne 2021-01-31.
  8. "The Magic Numbers for Nuclear Isotope Stability". www.sjsu.edu. Pridobljeno dne 2021-01-31.

Viri[uredi | uredi kodo]