Естествен изотоп

В геохимията и ядрената физика, естествени изотопи или първични изотопи (наричани още естествени елементи, или първични елементи) са изотопи на химични елементи открити по Земята, съществуващи в тяхното сегашно състояние, още преди формирането на Земята. Естествените елементи са били налични в междузвездните среди преди формирането на Слънчевата система. Формирането им се е случило при Големия взрив, при нуклеосинтезa в звездите, при избухването на свръхнови, последвано от изхвърляне на голямо количество маса, както и при други космически процеси. Естествените елементи включват всички стабилни изотопи, както и някои изотопи на радиоактивни елементи с период на полуразпад по-дълъг от възрастта на Земята. Познати са 286 естествени изотопа.

Всички 253 стабилни изотопи са в категорията на естествените елементи, както и 33 радиоизотопа, които се смятат за естествени. Примери за такива радиоизотопи са:

Тъй като възрастта на Земята е около 4,6 милиарда години, това значи, че периода на полуразпад на посочените изотопи трябва да надвишава 1,00×10⁸ години (100 милиона години) от практически съображения. Например, за изотоп с период на полуразпад 60 милиона години, спрямо възрастта на Земята, означава че са минали 77 периода на полуразпад. В случая, от един мол на даден изотоп наличен при формирането на Земята, след 77 цикъла са останали само 4 атома.

Естествените елементи, често се срещат, като два или повече първични изотопа и затова се смята, че общият брой на естествените химични елементи е 83. Осемдесет от елементите имат поне един стабилен изотоп, а останалите три имат само радиоизотопи. Това са бисмута, тория, и урана.

Природно срещащи се нуклиди, които не са естествени

Някои нестабилни изотопи, които се срещат в природата, като ¹⁴С, ³H, ²³⁹Pu не са естествени, но биват постоянно възобновявани. Това възобновяване се случва, посредством космическа радиация, или при процесите на алфа- и бета-разпад (полоний, радон, радий, нептуний и т.н.) или трансмутация на естествени елементи, като урана и тория. Всички изотопи на елементи получени по този начин, имат много по-малък период на полуразпад, от тези на естествените елементи, от които са получени.

Около 51 нуклида, които са радиоактивни и се срещат в природата, не са естествени. С тях броят на наличните изотопи в Земята е около 340.

Естествени елементи

Има около 253 стабилни естествени нуклиди и 33 естествени радионуклиди, но само 80 стабилни естествени елемента (1 до 82 – от водород до олово, с изключение на елементите с номера 43 и 61 – технеций и прометий) и три радиоактивни естествени елемента – бисмут, торий и уран. Периодът на полуразпад на бисмута е толкова дълъг, че той често е смятан, като практически стабилен елемент. Неговата радиоактивност е твърде ниска, за да се смята за опасна. Броят на естествените елементи е по-малък от броя на естествените нуклиди, тъй като повечето елементи имат повече от един естествен нуклид.

Таблица на естествените радионуклиди и техните периоди на полуразпад

Както вече беше споменато по-горе има 33 радионуклиди, които са естествени. Някои химични елементи, като кадмия, неодима, самария, телура и урана имат по 2 естествени нуклида. Изброените радионуклиди са подредени по големина на периода на полуразпад, т.е. тези с най-дълъг период са първи в списъка. Тези радионуклиди са почти наравно по разпространеност спрямо стабилните изотопи на изброените елементи.

За три от елементите, радионуклидът надминава разпространеността на стабилния изотоп на дадения елемент. Такива нуклиди са тези на телура, индия и рения.

№	Нуклид	Енергия	Период на полуразпад	Начин на разпад	Енергия на разпад	Период на полуразпад спрямо възрастта на вселената
254	¹²⁸Te	8,743261	2,2 × 10²⁴	2 β⁻	2,530	160 трилиона
255	⁷⁸Kr	9,022349	9,2 × 10²¹	ЕЕ	2,846	670 милиарда
256	¹³⁶Xe	8,706805	2,165 × 10²¹	2 β⁻	2,462	150 милиарда
257	⁷⁶Ge	9,034656	1,8 × 10²¹	2 β⁻	2,039	130 милиарда
258	¹³⁰Ba	8,742574	1,2 × 10²¹	ЕЕ	2,620	90 милиарда
259	⁸²Se	9,017596	1,1 × 10²⁰	2 β⁻	2,995	8 милиарда
260	¹¹⁶Cd	8,836146	3,102 × 10¹⁹	2 β⁻	2,809	2 милиарда
261	⁴⁸Ca	8,992452	2,301 × 10¹⁹	2 β⁻	4,274	2 милиарда
262	⁹⁶Zr	8,961359	2,0 × 10¹⁹	2 β⁻	3,4	1 милиард
263	²⁰⁹Bi	8,158689	1,9 × 10¹⁹	α	3,137	1 милиард
264	¹³⁰Te	8,766578	8,806 × 10¹⁸	2 β⁻	0,868	600 милиона
265	¹⁵⁰Nd	8,562594	7,905 × 10¹⁸	2 β⁻	3,367	600 милиона
266	¹⁰⁰Mo	8,933167	7,804 × 10¹⁸	2 β⁻	3,035	600 милиона
267	¹⁵¹Eu	8,565759	5,004 × 10¹⁸	α	1,9644	300 милиона
268	¹⁸⁰W	8,347127	1,801 × 10¹⁸	α	2,509	100 милиона
269	⁵⁰V	9,055759	1,4 × 10¹⁷	β⁺ или β⁻	2,205; 1,038	10 милиона
270	¹¹³Cd	8,859372	7,7 × 10¹⁵	β⁻	0,321	600 000
271	¹⁴⁸Sm	8,607423	7,005 × 10¹⁵	α	1,986	500 000
272	¹⁴⁴Nd	8,652947	2,292 × 10¹⁵	α	1,905	200 000
273	¹⁸⁶Os	8,302508	2,002 × 10¹⁵	α	2,823	100 000
274	¹⁷⁴Hf	8,392287	2,002 × 10¹⁵	α	2,497	100 000
275	¹¹⁵In	8,849910	4,4 × 10¹⁴	β⁻	0,499	30 000
276	¹⁵²Gd	8,562868	1,1 × 10¹⁴	α	2,203	8000
277	¹⁹⁰Pt	8,267764	6,5 × 10¹¹	α	3,252	60
278	¹⁴⁷Sm	8,610593	1,061 × 10¹¹	α	2,310	8
279	¹³⁸La	8,698320	1,021 × 10¹¹	Е или β⁻	1,737; 1,044	7
280	⁸⁷Rb	9,043718	4,972 × 10¹⁰	β⁻	0,283	4
281	¹⁸⁷Re	8,291732	4,122 × 10¹⁰	β⁻ или α	0,0026; 1,653	3
282	¹⁷⁶Lu	8,374665	3,764 × 10¹⁰	β⁻	1,193	3
283	²³²Th	7,918533	1,406 × 10¹⁰	α или СД	4,083	1
284	²³⁸U	7,872551	4,471 × 10⁹	α или СД или 2 β⁻	4,270	0,3
285	⁴⁰K	8,909707	1,25 × 10⁹	β⁻ или Е или β⁺	1,311; 1,505; 1,505	0,09
286	²³⁵U	7,897198	7,04 × 10⁸	α или СД	4,679	0,05

Пояснение на таблицата

№

Текущият зададен номер на нуклида. Тези числа могат да варират, тъй като от смятаните за момента стабилни изотопи се очаква, да се открие такъв, който при по-задълбочено проучване може да се окаже нестабилен, т.е. радионуклид. Такъв пример от миналото е ²⁰⁹Bi, който дълго време е бил смятан за стабилен изотоп, но впоследствие през 2003 г. се разбира, че е радионуклид.

Нуклид

Нуклидното число представлява масовото число на съответния елемент.

Енергия

Тази колона отбелязва масата на ядрото на нуклида, спрямо масата на неутроните на нуклида.

Период на полуразпад

Всички дадени стойности са в години.

Начин на разпад

α	α разпад
β⁻	β⁻ разпад
Е	електронен захват
ЕЕ	двоен електронен захват
β⁺	β⁺ разпад
СД	спонтанно делене
2 β⁻	двоен β⁻ разпад
2 β⁺	двоен β⁺ разпад
И	изомерен преход
П	протонен разпад
Н	неутронен разпад

Енергия на разпада

Няколко различни стойности за енергията на разпад (MeV) са дадени за различните начини на разпад. Дадените стойности следват поредността на изброяване на начина на разпад.

Период на полуразпад спрямо възрастта на вселената

Дадените стойности са в пъти.

Вижте също

Източници

Тази страница частично или изцяло представлява превод на страницата Primordial nuclide в Уикипедия на английски. Оригиналният текст, както и този превод, са защитени от Лиценза „Криейтив Комънс – Признание – Споделяне на споделеното“, а за съдържание, създадено преди юни 2009 година – от Лиценза за свободна документация на ГНУ. Прегледайте историята на редакциите на оригиналната страница, както и на преводната страница, за да видите списъка на съавторите.

ВАЖНО: Този шаблон се отнася единствено до авторските права върху съдържанието на статията. Добавянето му не отменя изискването да се посочват конкретни източници на твърденията, които да бъдат благонадеждни.