Nuklidi

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun

Nuklidi on atomiydinlaji, jossa on tietty määrä protoneja ja neutroneja. Nuklidit, joissa on sama määrä protoneja, ovat saman alkuaineen eri isotooppeja.[1]

Protonien lukumäärä ytimessä on samalla alkuaineen järjestysluku jaksollisessa järjestelmässä. Sille käytetään merkintää Z ja neutronien lukumäärälle, neutroniluvulle merkintää N. Näiden lukujen summa on nuklidin, massaluku, jonka merkkinä on A.[1] Koska sekä protonin että neutronin massat ovat lähellä yhtä atomimassayksikköä, on massaluku samalla likiarvo ytimen massalle atomimassayksikköinä; erotus on nuklidin massaylijäämä.

Kukin nuklidi merkitään kirjoittamalla alkuaineen kemiallisen merkin eteen yläpuolelle nuklidin massaluku. Tarvittaessa voidaan lisäksi merkitä järjestysluku sen alapuolelle. Esimerkiksi 12C tai 126C tarkoittavat hiiliydintä, jossa on 6 protonia ja 6 neutronia, yhteensä 12 nukleonia.[1] Vaihtoehtoisesti voidaan massaluku kirjoittaa myös kemiallisen merkin tai alkuaineen nimen jälkeen yhdysviivalla erotettuna: C-12 tai hiili-12.

Useimmat nuklidit ovat radioaktiivisia. Kutakin massaluvun arvoa 1 ... 208 vastaa yleensä vain yksi, enintään kaksi stabiilia nuklidia. Muut ovat joko beeta-miinus- tai beeta-plus-aktiivisia. Niiden hajotessa yksi neutroni muuttuu protoniksi lähettäen samalla beetasäteilyä eli elektronin, tai päinvastoin protoni muuttuu neutroniksi lähettäen samalla beeta-plus-säteilyä eli positronin. Samalla alkuaine muuttuu toiseksi. Näin tapahtuu mahdollisesti useitakin kertoja, kunnes tuloksena on stabiili nuklidi.

Poikkeuksena edellisestä ovat muun muassa massaluvun arvot 5 ja 8. Niitä vastaavia stabiileja nuklideja ei ole[2], vaan helium-5 emittoi neutronin ja litium-5 protonin,[3] jolloin ytimen jäljelle jäänyt osa on He-4-atomin (42He) ydin eli alfahiukkanen. Beryllium-8, 84Be, taas hajoaa hyvin nopeasti kahdeksi alfahiukkaseksi.[3] Stabiileja nuklideja, joiden massaluku olisi suurempi kuin 208, ei myöskään ole. Näin raskaista ytimistä nekin, jotka eivät ole beeta-aktiivisia, hajoavat lähettäen alfasäteilyä. Ne muodostavat pitkiäkin hajoamis­sarjoja, jotka päättyvät stabiileihin lyijy-isotooppeihin.[4]

Kevyimmissä stabiileissa nuklideissa on usein yhtä monta protonia kuin neutroniakin tai protoneja yksi enemmän. Raskaammissa stabiileissa ytimissä neutroneja on jo selvästi enemmän kuin protoneja. Tämä johtuu siitä, että protonien välillä vaikuttaa sähköinen poistovoima, joka rajoittaa kovin monen protonin sijoittumista samaan ytimeen.[3]

Luonnossa esiintyy enimmäkseen stabiileja nuklideja. Lyhytikäiset radioaktiiviset nuklidit, sikäli niitä on joskus ollut, ovat yleensä aikoja sitten hajonneet loppuun.[5] Muutamat radionuklidit ovat kuitenkin niin pitkikäisiä, että siitä määrästä, mikä niitä oli Maan syntyessä, on vielä merkittävä osa jäljellä, samoin niistä alkavien hajoamissarjojen välijäseniä. Lisäksi esimerkiksi radiohiiltä 14C syntyy jatkuvasti kosmisen säteilyn vaikutuksesta. Ydinreaktioiden avulla on keinotekoisesti valmistettu hyvinkin monia sellaisia radioaktiivisia nuklideja, joita ei luonnossa esiinny, sekä myös transuraanisia alkuaineita.[5]

Nuklidikartta[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Nuklidit voidaan järjestää taulukoksi, nuklidikartaksi, jossa ovat esimerkiksi samalla vaakarivillä kaikki saman alkuaineen isotoopit ja samassa pystysarakkeessa nuklidit, joissa on sama määrä neutroneja. Stabiilit nuklidit muodostavat kaaviossa eräänlaisen jatkuvan uran, joka ulottuu vety-ytimestä eli pelkästä protonista lyijyisotooppiin Pb-208 saakka. Myöskään tunnetut radioaktiiviset nuklidit eivät ole tästä kovin kaukana. Kauempana urasta sijaitsevat nuklidit ovat todennäköisesti niin epästabiileja, ettei niitä ole pystytty valmistamaankaan.

Beeta-miinus-hajoamisessa tässä taulukossa siirrytään kulmittain alavasemmalle, beeta-plus-hajoamisessa kulmittain yläoikealle.

Esimerkki Gd
147Gd 1-10 päivää
146Gd 10-100 päivää
151Gd 100 päivää-10 vuotta
148Gd 10-10 000 vuotta
150Gd > 10 000 vuotta
152Gd Hyvin pitkäikäinen luonnollinen radionuklidi
154Gd Stabiili

Kehystettyjä ovat sellaiset nuklidit, joista on olemassa myös radioaktiivinen tai lyhytikäisempi ydinisomeeri.

Radioaktiiviset nuklidit, joiden puoliintumisaika on yhtä vuorokautta lyhempi, on jätetty tästä taulukosta pois. Astatiinin (Z=85), frankiumin (Z=87) sekä alkuaineiden nro:sta 102 eteenpäin kaikki isotoopit ovat näin lyhytikäisiä.

p n=0 n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6 n=7 n=8 n=9 n=10 n=11 n=12 n=13 n=14 n=15 n=16 n=17 n=18 n=10 n=20 n=21 n=22 n=23 n=24
1 1H 2D 3T
2 3He 4He
3 6Li 7Li
4 7Be 9Be 10Be
5 10B 11B
6 12C 13C 14C
7 14N 15N
8 16O 17O 18O
9 19F
10 20Ne 21Ne 22Ne
11 22Na 23Na
12 24Mg 25Mg 26Mg
13
26Al
27Al
14 28Si 29Si 30Si 32Si
15 31P 32P 33P
16 32S 33S 34S 35S 36S
17 35Cl 36Cl 37Cl
18 36Ar 37Ar 38Ar 39Ar 40Ar 42Ar
p n=0 n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6 n=7 n=8 n=9 n=10 n=11 n=12 n=13 n=14 n=15 n=16 n=17 n=18 n=19 n=20 n=21 n=22 n=23 n=24
p n=20 n=21 n=22 n=23 n=24 n=25 n=26 n=27 n=28 n=29 n=30 n=31 n=32 n=33 n=34 n=35 n=36 n=37 n=38 n=39 n=40 n=41 n=42 n=43 n=44 n=45 n=46 n=47 n=48 n=49 n=50
19 39K 40K 41K
20 40Ca 41Ca 42Ca 43Ca 44Ca 45Ca 46Ca 47Ca 48Ca
21 44Sc 45Sc
46Sc
47Sc 48Sc
22 44Ti 46Ti 47Ti 48Ti 49Ti 50Ti
23 48V 49V 50V 51V
24 50Cr 51Cr 52Cr 53Cr 54Cr
25
52Mn
53Mn 54Mn 55Mn
26 54Fe 55Fe 56Fe 57Fe 58Fe 59Fe 60Fe
27 56Co 57Co
58Co
59Co
60Co
28 56Ni 57Ni 58Ni 59Ni 60Ni 61Ni 62Ni 63Ni 64Ni 66Ni
29 63Cu 65Cu 67Cu
30 64Zn 65Zn 66Zn 67Zn 68Zn 70Zn 72Zn
31 67Ga 69Ga 71Ga
32 68Ge 69Ge 70Ge
71Ge
72Ge 73Ge 74Ge 76Ge
33 71As 72As 73As 74As 75As 76As 77As
34 72Se 74Se 75Se 76Se
77Se
78Se
79Se
80Se 82Se
35
77Br
79Br
81Br
82Br
36 78Kr
79Kr
80Kr
81Kr
82Kr 83Kr 84Kr
85Kr
86Kr
p n=20 n=21 n=22 n=23 n=24 n=25 n=26 n=27 n=28 n=29 n=30 n=31 n=32 n=33 n=34 n=35 n=36 n=37 n=38 n=39 n=40 n=41 n=42 n=43 n=44 n=45 n=46 n=47 n=48 n=49 n=50
p n=44 n=45 n=46 n=47 n=48 n=49 n=50 n=51 n=52 n=53 n=54 n=55 n=56 n=57 n=58 n=59 n=60 n=61 n=62 n=63 n=64 n=65 n=66 n=67 n=68
37 83Rb
84Rb
85Rb
86Rb
87Rb
38 82Sr
83Sr
84Sr
85Sr
87Sr
88Sr 89Sr 90Sr
39
87Y
88Y
89Y
90Y
91Y
40 88Zr
89Zr
90Zr
91Zr 92Zr 93Zr 94Zr 95Zr 96Zr
41
91Nb
92Nb
93Nb
94Nb
95Nb
42 92Mo
93Mo
94Mo 95Mo 96Mo 97Mo 98Mo 99Mo 100Mo
43
95Tc
96Tc
97Tc
98Tc
99Tc
44 96Ru 97Ru 98Ru 99Ru 100Ru 101Ru 102Ru 103Ru 104Ru 105Ru 106Ru
45
99Rh
101Rh
102Rh
103Rh
105Rh
46 100Pd 102Pd 103Pd 104Pd 105Pd 106Pd
107Pd
108Pd 110Pd
47
105Ag
106Ag
107Ag
108Ag
109Ag
110Ag
111Ag
48 106Cd 108Cd 109Cd 110Cd
111Cd
112Cd
113Cd
114Cd
115Cd
116Cd
49
111In
113In
114In
115In
50 112Sn
113Sn
114Sn 115Sn 116Sn
117Sn
118Sn
119Sn
120Sn
121Sn
122Sn
123Sn
124Sn
125Sn
126Sn
51 119Sb
120Sb
121Sb
122Sb
123Sb
124Sb
125Sb
126Sb
127Sb
52 118Te
119Te
120Te
121Te
122Te
123Te
124Te
125Te
126Te
127Te
128Te
129Te
130Te
131Te
132Te
53 124I 125I 126I 127I 129I 131I
54 124Xe 126Xe
127Xe
128Xe
129Xe
130Xe
131Xe
132Xe 133Xe 134Xe 136Xe
p n=44 n=45 n=46 n=47 n=48 n=49 n=50 n=51 n=52 n=53 n=54 n=55 n=56 n=57 n=58 n=59 n=60 n=61 n=62 n=63 n=64 n=65 n=66 n=67 n=68 n=69 n=70 n=71 n=72 n=73 n=74 n=75 n=76 n=77 n=78 n=79 n=80 n=81 n=82
p n=72 n=73 n=74 n=75 n=76 n=77 n=78 n=79 n=80 n=81 n=82 n=33 n=84 n=85 n=86 n=87 n=88 n=89 n=90 n=91 n=92 n=93 n=94 n=95 n=96 n=97 n=98 n=99 n=100 n=101 n=102 n=103 n=104 n=105 n=106
55 129Cs 131Cs 132Cs 133Cs
134Cs
135Cs
136Cs
137Cs
56 128Ba 130Ba
131Ba
132Ba
133Ba
134Ba
135Ba
136Ba
137Ba
138Ba 140Ba
57 137La 138La 139La 140La
58 134Ce 136Ce 137Ce 138Ce
139Ce
140Ce 141Ce 142Ce 143Ce 144Ce
59 141Pr 143Pr
60 140Nd 142Nd 143Nd 144Nd 145Nd 146Nd 147Nd 148Nd 150Nd
61 143Pm 144Pm 145Pm 146Pm 147Pm
148Pm
149Pm 151Pm
62 144Sm 145Sm 146Sm 147Sm 148Sm 149Sm 150Sm 151Sm 152Sm 153Sm 154Sm
63 145Eu 146Eu 147Eu 148Eu 149Eu
150Eu
151Eu
152Eu
153Eu
154Eu
155Eu 156Eu
64 146Gd 147Gd 148Gd 149Gd 150Gd 151Gd 152Gd 153Gd 154Gd 155Gd 156Gd 157Gd 158Gd 160Gd
65 153Tb 155Tb
156Tb
157Tb
158Tb
159Tb 160Tb 161Tb
66 154Dy 156Dy 158Dy 159Dy 160Dy 161Dy 162Dy 163Dy 164Dy 166Dy
67
163Ho
165Ho
166Ho
68 160Er 162Er 164Er 166Er
167Er
168Er 169Er 170Er 172Er
69 165Tm 167Tm 168Tm 169Tm 170Tm 171Tm 172Tm
70 166Yb 168Yb
169Yb
170Yb 171Yb 172Yb 173Yb 174Yb
175Yb
176Yb
p n=72 n=73 n=74 n=75 n=76 n=77 n=78 n=79 n=80 n=81 n=82 n=33 n=84 n=85 n=86 n=87 n=88 n=89 n=90 n=91 n=92 n=93 n=94 n=95 n=96 n=97 n=98 n=99 n=100 n=101 n=102 n=103 n=104 n=105 n=106
p n=98 n=99 n=100 n=101 n=102 n=103 n=104 n=105 n=106 n=107 n=108 n=109 n=110 n=111 n=112 n=113 n=114 n=115 n=116 n=117 n=118 n=119 n=120 n=121 n=122 n=123 n=124 n=125 n=126 n=127 n=128 n=129 n=130 n=131 n=132 n=133 n=134 n=135 n=136
71
169Lu
170Lu
171Lu
172Lu
173Lu 174Lu 175Lu
176Lu
177Lu
72 172Hf 174Hf 175Hf 176Hf
177Hf
178Hf
179Hf
180Hf
181Hf
182Hf
73 177Ta 179Ta
180Ta
181Ta
182Ta
183Ta
74 178W 180W 181W 182W
183W
184W
185W
186W 188W
75
182Re
183Re
184Re
185Re
186Re
187Re 189Re
76 184Os 185Os 186Os 187Os 188Os
189Os
190Os
192Os
193Os 194Os
77 188Ir 189Ir
190Ir
191Ir
192Ir
193Ir
78 188Pt 190Pt 191Pt 192Pt
193Pt
194Pt
195Pt
196Pt 198Pt
79 194Au
195Au
196Au
197Au
198Au 199Au
80 194Hg
195Hg
196Hg
197Hg
198Hg
199Hg 200Hg 201Hg 202Hg 203Hg 204Hg
81 200Tl 201Tl 202Tl 203Tl 204Tl 205Tl
82
202Pb
203Pb
204Pb
205Pb 206Pb
207Pb
208Pb 210Pb
83 205Bi 206Bi 207Bi 209Bi
210Bi
84 206Po 208Po 209Po 210Po
85
86 222Rn
p n=98 n=99 n=100 n=101 n=102 n=103 n=104 n=105 n=106 n=107 n=108 n=109 n=110 n=111 n=112 n=113 n=114 n=115 n=116 n=117 n=118 n=119 n=120 n=121 n=122 n=123 n=124 n=125 n=126 n=127 n=128 n=129 n=130 n=131 n=132 n=133 n=134 n=135 n=136
p n=135 n=136 n=137 n=138 n=139 n=140 n=141 n=142 n=143 n=144 n=145 n=146 n=147 n=148 n=149 n=150 n=151 n=152 n=153 n=154 n=155 n=156 n=157
87
88 223Ra 224Ra 225Ra 226Ra 228Ra
89 225Ac 226Ac 227Ac
90 227Th 228Th 229Th 230Th 231Th 232Th 234Th
91 229Pa 230Pa 231Pa 232Pa 233Pa
92 230U 231U 232U 233U 234U
235U
236U 237U 238U
93 234Np 235Np
236Np
237Np 238Np 239Np
94 236Pu 237Pu 238Pu 239Pu 240Pu 241Pu 242Pu 244Pu 246Pu
95 240Am 241Am
242Am
243Am
96 240Cm 241Cm 242Cm 243Cm 244Cm 245Cm 246Cm 247Cm 248Cm 250Cm
97 245Bk 246Bk 247Bk
248Bk
249Bk
98 246Cf 248Cf 249Cf 250Cf 251Cf 252Cf 253Cf 254Cf
99 251Es 252Es 253Es
254Es
255Es
100 252Fm 253Fm 257Fm
101 258Md
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
p n=135 n=136 n=137 n=138 n=139 n=140 n=141 n=142 n=143 n=144 n=145 n=146 n=147 n=148 n=149 n=150 n=151 n=152 n=153 n=154 n=155 n=156 n=157

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b c K. V. Laurikainen, Uuno Nurmi, Rolf Qvickström, Erkki Rosenberg, Matti Tiilikainen: Lukion fysiikka 3, s. 86-87. WSOY, 1974. ISBN 951-0-06318-5.
  2. Simon Singh: Big Bang, maailmankaikkeuden synty, s. 290. Suom. Veli-Pekka Ketola. Tammi, 2004. ISBN 9789513133603.
  3. a b c Lukion fysiikka 3, s. 90
  4. Lukion fysiikka 3, s. 102
  5. a b Lukion fysiikka, s. 106