Přirozená hojnost - Natural abundance - Wikipedia
v fyzika, přirozená hojnost (NA) odkazuje na hojnost z izotopy a chemický prvek jak se přirozeně vyskytuje na a planeta. Relativní atomová hmotnost (vážený průměr, vážený vztahem molární zlomek početnosti) těchto izotopů je atomová hmotnost uvedené pro prvek v periodická tabulka. Množství izotopu se liší od planety k planetě a dokonce od místa k místu na Zemi, ale zůstává relativně konstantní v čase (v krátkodobém měřítku).
Jako příklad, uran má tři přirozeně se vyskytující izotopy: 238U, 235U a 234U. Jejich příslušné přirozené počty molárních zlomků jsou 99,2739–99,2752%, 0,7198–0,7202% a 0,0050–0,0059%.[1] Například kdyby bylo analyzováno 100 000 atomů uranu, dalo by se očekávat, že najdou přibližně 99 274 238Atomy U, přibližně 720 235Atomy U a velmi málo (pravděpodobně 5 nebo 6) 234Atomy U. To je proto, že 238U je mnohem stabilnější než 235U nebo 234U, jako poločas rozpadu každého izotopu odhaluje: 4 468 × 109 let pro 238U ve srovnání s 7,038 × 108 let pro 235U a 245 500 let pro 234U.
Přesně proto, že různé izotopy uranu mají různé poločasy, kdy byla Země mladší, izotopové složení uranu bylo jiné. Jako příklad 1,7 × 109 před lety NA 235U byl 3,1% ve srovnání s dnešními 0,7%, a proto přírodní jaderný štěpný reaktor byl schopen se formovat, něco, co se dnes nemůže stát.
Přirozená hojnost daného izotopu je však také ovlivněna pravděpodobností jeho vzniku v roce nukleosyntéza (jako v případě samarium; radioaktivní 147Sm a 148Sm jsou mnohem hojnější než stabilní 144Sm) a produkcí daného izotopu jako dcery přírodních radioaktivních izotopů (jako v případě radiogenních izotopy olova ).
Odchylky od přirozené hojnosti
Ze studia Slunce a primitivních meteoritů je nyní známo, že sluneční soustava byla zpočátku v izotopovém složení téměř homogenní. Odchylky od (vyvíjejícího se) galaktického průměru, lokálně vzorkované v době, kdy začalo jaderné spalování Slunce, lze obecně vysvětlit hromadnou frakcionací (viz článek o hmotnostně nezávislá frakcionace ) plus omezený počet procesů jaderného rozpadu a transmutace.[2] Existují také důkazy o injekcích krátkodobých (nyní vyhynulých) izotopů z blízké exploze supernovy, které mohly způsobit kolaps sluneční mlhoviny.[3] Odchylky od přirozeného výskytu na Zemi se proto často měří v částech na tisíc (promile nebo ‰ír), protože jsou menší než jedno procento (%).
Výjimku tvoří: presolární zrna nalezený v primitivních meteoritech. Tato malá zrna kondenzovala v odtoku vyvinutých („umírajících“) hvězd a unikla procesům míchání a homogenizace v mezihvězdném médiu a slunečním akrečním disku (také známém jako sluneční mlhovina nebo protoplanetární disk).[4][je zapotřebí objasnění ] Jako hvězdné kondenzáty („hvězdný prach“) nesou tato zrna izotopové podpisy specifických procesů nukleosyntézy, ve kterých byly jejich prvky vyrobeny.[5] V těchto materiálech se odchylky od „přirozené hojnosti“ někdy měří ve faktorech 100.[Citace je zapotřebí ][6]
Přirozená hojnost některých prvků
Následující tabulka uvádí pozemní distribuce izotopů pro některé prvky. Některé prvky jako fosfor a fluor existují pouze jako jediný izotop s přirozenou hojností 100%.
| Izotop | % nat. hojnost | atomová hmotnost |
|---|---|---|
| 1H | 99.985 | 1.007825 |
| 2H | 0.015 | 2.0140 |
| 12C | 98.89 | 12 (dříve podle definice) |
| 13C | 1.11 | 13.00335 |
| 14N | 99.64 | 14.00307 |
| 15N | 0.36 | 15.00011 |
| 16Ó | 99.76 | 15.99491 |
| 17Ó | 0.04 | 16.99913 |
| 18Ó | 0.2 | 17.99916 |
| 28Si | 92.23 | 27.97693 |
| 29Si | 4.67 | 28.97649 |
| 30Si | 3.10 | 29.97376 |
| 32S | 95.0 | 31.97207 |
| 33S | 0.76 | 32.97146 |
| 34S | 4.22 | 33.96786 |
| 35Cl | 75.77 | 34.96885 |
| 37Cl | 24.23 | 36.96590 |
| 79Br | 50.69 | 78.9183 |
| 81Br | 49.31 | 80.9163 |
Viz také
Poznámky pod čarou a odkazy
- ^ Uranové izotopy, vyvoláno 14. března 2012
- ^ Clayton, Robert N. (1978). "Izotopové anomálie v časné sluneční soustavě". Výroční přehled jaderné a částicové vědy. 28: 501–522. Bibcode:1978ARNPS..28..501C. doi:10.1146 / annurev.ns.28.120178.002441.
- ^ Zinner, Ernst (2003). „Izotopový pohled na ranou sluneční soustavu“. Věda. 300 (5617): 265–267. doi:10.1126 / science.1080300. PMID 12690180.
- ^ Anders, Edward a Ernst Zinner. „Mezihvězdná zrna v primitivních meteoritech: diamant, karbid křemíku a grafit.“ Meteoritika 28, č. 4 (1993): 490-514.
- ^ Zinner, Ernst (1998). „Stellar nucleosynthesis and the isotopic composition of presolar grains from primitive meteorites“. Výroční přehled o Zemi a planetárních vědách. 26: 147–188. Bibcode:1998AREPS..26..147Z. doi:10.1146 / annurev.earth.26.1.147.
- ^ Anders, Edward a Ernst Zinner. „Mezihvězdná zrna v primitivních meteoritech: diamant, karbid křemíku a grafit.“ Meteoritika 28, č. 4 (1993): 490-514.
- ^ Lide, D. R., ed. (2002). CRC Handbook of Chemistry and Physics (83. vydání). Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 0-8493-0483-0.