Prvobitni nuklid

(Preusmerjeno s strani Prvobitni element)

Prvobitni nuklidi, znani tudi kot prvobitni izotopi, so v geokemiji, geofiziki in jedrski fiziki nuklidi, ki jih najdemo na Zemlji in obstajajo v sedanji obliki že od nastanka Zemlje. Prvobitni nuklidi so bili prisotni v medzvezdnem mediju, iz katerega je nastal sončni sistem in so nastali v ali po prapoku z nukleosintezo v zvezdah in supernovah. Obstajajo stabilni nuklidi in dolgoživi radionuklidi, ki so preživeli v predsončevi meglici do danes. Znanih je le 286 takih nuklidov.

Relativna številčnost kemičnih elementov v zgornji skorji celinske Zemlje na osnovi atoma

StabilnostUredi

Vsi znani 252 stabilni nuklidi in še 34 nuklidov, ki imajo razpolovno dobo dovolj dolgo, da so preživeli od nastanka Zemlje, so prvobitni nuklidi. Teh 34 prvobitnih radionuklidov predstavlja izotope 28-tih elementov. Kadmij, telur, ksenon, neodim, samarij in uran imajo po dva prvobitna radioizotopa (113
Cd
, 116
Cd
; 128
Te
, 130
Te
; 124
Xe
, 136
Xe
; 144
Nd
, 150
Nd
; 147
Sm
, 148
Sm
; in 235
U
, 238
U
).

Starost Zemlje znaša 4,58×109 let (4,6 milijarde let), zato mora iz praktičnih razlogov razpolovni čas podanih nuklidov biti večji od približno 108 let (100 milijonov let). Na primer. za nuklid z razpolovno dobo 6×107 let (60 milijonov let) to pomeni, da je razpolovni čas 77 potekel, kar pomeni, da za vsak mol (6,02×1023 atomov) tega nuklida, ki je bil prisoten pri nastanku Zemlje, danes ostanejo le še 4 atomi.

Štirje najmanj kratkoživi prvobitni nuklidi (tj. nuklidi z najkrajšim razpolovnim časom), ki so bili neizpodbitno eksperimentalno preverjeni, so 232
Th
(1,4 x 1010 let), 238
U
(4,5 x 109 let), 40
K
(1,25 x 109 let) in 235
U
(7,0 x 108 let).

To so 4 nuklidi z razpolovnimi časi, ki so primerljivi ali nekoliko manjši od ocenjene starosti vesolja. (232Th ima razpolovno dobo nekoliko daljšo od starosti vesolja.) Za celoten seznam 34 znanih prvobitnih radionuklidov, vključno s sledečimi 30-timi z razpolovnimi časi, ki so precej daljši od starosti vesolja, glej celotni seznam spodaj. Za praktične namene lahko nuklide z razpolovnimi časi, ki so veliko daljši od starosti vesolja, obravnavamo kot stabilne. 232Th in 238U imata razpolovni čas dovolj dolg, da je njihovo propadanje omejeno v geoloških časovnih skalah; 40K in 235U imata krajšo razpolovno dobo, vendar še vedno dovolj dolgoživa, da lahko se v naravi še nahajata.

Naslednji nabolj dolgoživi nuklid je 244
Pu
z razpolovno dobo 8,08×107 let. Poročali so, da v naravi obstaja kot prvobitni nuklid[1], čeprav ga kasnejše raziskave niso odkrile.[2] Drugi najbolj dolgoživi izotop, za katerega ni dokazano, da je prvobiten[3][4] je 146
Sm
, ki ima razpolovno dobo 6,8×107 let, približno dvakrat večjo kot tretji najbolj dolgoživi tak izotop 92
Nb
(3,5×107 let).[5] Ob upoštevanju, da morajo vsi ti nuklidi obstajati najmanj 4,6×109 let. mora 244Pu obstati 57 razpolovnih časov (in se zato zmanjša za faktor 257 ≈ 1,4×1017), 146Sm mora obstati 67 (in se zmanjša za 267 ≈ 1,5×1020), 92Nb pa mora obstati 130 (in se zmanjša za 2 130 ≈ 1,4×1039). Matematično bi bilo treba ob upoštevanju verjetne začetne pogostosti teh nuklidov prvobitna 244 Pu in 146 Sm obstajati nekje znotraj Zemlje, četudi jih ni mogoče identificirati v sorazmerno majhnem delu Zemljine skorje, ki je na voljo človeškim testom, medtem ko 92Nb in vsi kratkoživi nuklidi ne bi smeli obstajati. Nukleide, kot je 92Nb, ki so bili v prvotni sončni meglici, ampak so že davno popolnoma izginili, imenujemo izumrli radionuklidi, če nimajo drugega načina za regeneracijo.[6]

Ker so prvobitni kemični elementi pogosto sestavljeni iz več kot enega prvobitnega izotopa, obstaja samo 83 različnih prvobitnih kemičnih elementov.

Prvobitni elementiUredi

Obstaja 252 stabilnih in 34 radioaktivnih prvobitnih nuklidov, vendar le 80 prvobitnih stabilnih elementov (1 do 82, tj. od vodika do svinca, razen 43 in 61, tehnecij in prometij) in trije radioaktivni prvobitni elementi (bizmut, torij in uran). Bizmutov razpolovni čas je tako dolg, da ga pogosto uvrščamo med 80 prvobitnih stabilnih elementov, saj njegova radioaktivnost ni zaskrbljujoča. Število elementov je manjše od števila nuklidov, ker je veliko prvobitnih elementov predstavljenih z več izotopi.

Radioaktivni prvobitni nuklidiUredi

Št. Nuklid Energija Razpolovni-
čas
(leta)
Tip
razpada
Razpadna energija
(MeV)
Približno razmerje
razp.čas do
starosti vesolja
253 128Te 8,743261 2,2×1024 2 β 2,530 160 bilijonov
254 124Xe 8,778264 1,8×1022 KK 2,864 1 bilijon
255 78Kr 9,022349 9,2×1021 KK 2,846 670 milijard
256 136Xe 8,706805 2,165×1021 2 β 2,462 150 milijard
257 76Ge 9,034656 1,8×1021 2 β 2,039 130 milijard
258 130Ba 8,742574 1,2×1021 KK 2,620 90 milijard
259 82Se 9,017596 1,1×1020 2 β 2,995 8 milijard
260 116Cd 8,836146 3,102×1019 2 β 2,809 2 milijardi
261 48Ca 8,992452 2,301×1019 2 β 4,274; 0,0058 2 milijardi
262 209Bi 8,158689 2,01×1019 α 3,137 1 milijarda
263 96Zr 8,961359 2,0×1019 2 β 3,4 1 milijarda
264 130Te 8,766578 8,806×1018 2 β 0,868 600 milijonov
265 150Nd 8,562594 7,905×1018 2 β 3,367 600 milijonov
266 100Mo 8,933167 7,804×1018 2 β 3,035 600 milijonov
267 151Eu 8,565759 5,004×1018 α 1,9644 300 milijonov
268 180W 8,347127 1,801×1018 α 2,509 100 milijonov
269 50V 9,055759 1,4×1017 β+ ali β 2,205; 1,038 10 milijonov
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 47
278 147Sm 8,610593 1,061×1011 α 2,310 7,7
279 138La 8,698320 1,021×1011 K ali β 1,737; 1,044 7,4
280 87Rb 9,043718 4,972×1010 β 0,283 3,6
281 187Re 8,291732 4,122×1010 β 0,0026 3
282 176Lu 8,374665 3,764×1010 β 1,193 2,7
283 232Th 7,918533 1,405×1010 α ali SF 4,083 1
284 238U 7,872551 4,468×109 α ali SF ali 2 β 4,270 0,3
285 40K 8,909707 1,251×109 β ali K ali β+ 1,311; 1,505; 1,505 0,09
286 235U 7,897198 7,038×108 α ali SF 4,679 0,05

LegendaUredi

Št. (število)
Tekoče pozitivno število za namene sklicevanja. V prihodnosti se te številke lahko rahlo spremenijo, ker je danes klasificiranih 162 nuklidov kot stabilnih, ki pa so lahko teoretično nestabilni. Število se začne pri 253, ki sledi 252 stabilnim nuklidom.
Nuklid
Identifikator nuklida je podan z masnim številom A in simbolom kemijskega elementa.
Energija
Masa povprečnega nukleona tega nukleida ralativno na maso nevtrona (zato imajo vsi nuklidi imajo pozitivno vrednost) v MeV/c2, formalno: mnmnuklid / A.
Razpolovni čas
Vsi časi so podani v letih.
tip razpada
α α razpad
β β razpad
K zajetje elektrona
KK dvojno zajetje elektrona
β+ β+ razpad
SF spontana jedrska cepitev
2 β dvojni β razpad
2 β+ dvojni β+ razpad
I izomerski prehod
p emisija protona
n emisija nevtrona
Razpadna energija
Več vrednosti za (maksimalno) razpadno energijo v MeV so označene v vrstnem redu glede na tip razpada.

Glej tudiUredi

SkliciUredi

  1. Hoffman, D. C.; Lawrence, F. O.; Mewherter, J. L.; Rourke, F. M. (1971). "Detection of Plutonium-244 in Nature". Nature. 234 (5325): 132–134. Bibcode:1971Natur.234..132H. doi:10.1038/234132a0.
  2. Lachner, J.; et al. (2012). "Attempt to detect primordial 244Pu on Earth". Physical Review C. 85 (1): 015801. Bibcode:2012PhRvC..85a5801L. doi:10.1103/PhysRevC.85.015801.
  3. Samir Maji; et al. (2006). "Separation of samarium and neodymium: a prerequisite for getting signals from nuclear synthesis". Analyst. 131 (12): 1332–1334. Bibcode:2006Ana...131.1332M. doi:10.1039/b608157f. PMID 17124541.
  4. Kinoshita, N.; Paul, M.; Kashiv, Y.; Collon, P.; Deibel, C. M.; DiGiovine, B.; Greene, J. P.; Henderson, D. J.; Jiang, C. L.; Marley, S. T.; Nakanishi, T. (30 March 2012). "A Shorter 146Sm Half-Life Measured and Implications for 146Sm-142Nd Chronology in the Solar System". Science (angleščina). 335 (6076): 1614–1617. arXiv:1109.4805. Bibcode:2012Sci...335.1614K. doi:10.1126/science.1215510. ISSN 0036-8075. PMID 22461609.
  5. S. Maji; S. Lahiri; B. Wierczinski; G. Korschinek (2006). "Separation of samarium and neodymium: a prerequisite for getting signals from nuclear synthesis". Analyst. 131 (12): 1332–1334. Bibcode:2006Ana...131.1332M. doi:10.1039/b608157f. PMID 17124541.
  6. P. K. Kuroda (1979). "Origin of the elements: pre-Fermi reactor and plutonium-244 in nature". Accounts of Chemical Research. 12 (2): 73–78. doi:10.1021/ar50134a005.