Примордијални нуклид
У геохемији, геофизици и нуклеарној физици, примордијални нуклиди, такође познати као примордијални изотопи, су нуклиди пронађени на Земљи који постоје у свом садашњем облику од пре него што је Земља формирана. Примордијални нуклиди су били присутни у међузвезданом медијуму из којег је формиран Сунчев систем, и формирани су током или после Великог праска, нуклеосинтезом у звездама и суперновама праћеном избацивањем масе, спалацијом космичких зрака и потенцијално из других процеса. Они су стабилни нуклиди, као и дуговечни део радионуклида који преживљава у примордијалној соларној магли кроз акрецију планета. Познато је 286 таквих нуклида.
Стабилност
[уреди | уреди извор]Свих познатих 251 стабилних нуклида, плус још 35 нуклида који имају период полураспада довољно дуг да преживе од формирања Земље, јављају се као примордијални нуклиди. Ових 35 примордијалних радионуклида представљају изотопе 28 засебних елемената. Кадмијум, телур, ксенон, неодимијум, самаријум, осмијум и уранијум имају по два примордијална радиоизотопа (113Цд, 116Цд; 128Те, 130Те; 124Xе, 136Xе; 144Нд, 150Нд; 147См, 148См; 184Ос, 186Ос; анд 235У, 238У).
Пошто је старост Земље 4,58×109 yеарс (4,6 милијарди година), време полураспада датих нуклида мора бити веће од око 108 година (100 милиона година) из практичних разлога. На пример, за нуклид са временом полураспада 6×107 година (60 милиона година), то значи да је прошло 77 полуживота, што значи да је за сваки мол (6,02×1023 атомс атома) тог нуклида присутан при формирању Земље данас остало само 4 атома.
Седам најкраће живућих примордијалних нуклида (тј. нуклида са најкраћим полуживотом) који су експериментално верификовани су 87Рб (5,0×1010 yеарс), 187Ре (4,1×1010 yеарс), 176Лу (3,8×1010 yеарс), 232Тх (1,4×1010 yеарс), 238У (4,5×109 yеарс), 40К (1,25×109 yеарс), и 235У (7,0×108 yеарс). Ово је седам нуклида са периодом полураспада који је упоредив са или нешто мањим од процењене старости универзума. (87Рб, 187Ре, 176Лу, и 232Тх имају време полураспада нешто дуже од старости универзума.) За комплетну листу од 35 познатих примордијалних радионуклида, укључујући преосталих 28 са полураспадом много дужим од старости универзума, погледајте комплетну листу. У практичне сврхе, нуклиди са полураспадом много дужим од старости универзума могу се третирати као да су стабилни. 87Рб, 187Ре, 176Лу, 232Тх, и 238У имају довољно дуго време полураспада да је њихово распадање ограничено на геолошким временским скалама; 40К и 235У имају краће време полураспада и стога су озбиљно исцрпљени, али су и даље довољно дуговечни да значајно опстану у природи.
Најдуговечнији изотоп за који није доказано да је примордијални[1] је 146См, који има време полураспада од 1,03×108 година, затим 244Пу (8,08×107 yеарс) и 92Нб (3,5×107 yеарс). Пријављено је да 244Пу постоји у природи као примордијални нуклид,[2] иако га каснија студија није открила.[3] Узимајући у обзир да сви ови нуклиди морају постојати најмање 4,6×109 година, 146См мора преживјети 45 периода полураспада (и самим тим бити редукован за 245 ≈ 4×1013), 244Пу мора преживети 57 (и бити редукован за фактор од 257 ≈ 1×1017), а 92Нб мора преживети 130 (и бити редукован за 2130 ≈ 1×1039). Математички, узимајући у обзир вероватне почетне количине ових нуклида, примордијални 146См и 244Пу би требало да опстану негде унутар Земље до данас, чак и ако се не могу идентификовати у релативно малом делу Земљине коре доступном људским тестовима, док 92Нб и сви нуклиди краћег века не би требало. Нуклиди као што је 92Нб који су били присутни у примордијалној соларној магли, али су се одавно потпуно распали, и називају се изумрли радионуклиди ако немају другог начина да се регенеришу.[4]
Пошто се примордијални хемијски елементи често састоје од више од једног првобитног изотопа, постоје само 83 различита примордијална хемијска елемента. Од њих 80 има најмање један опсервационо стабилан изотоп, а три додатна примордијална елемента имају само радиоактивне изотопе (бизмут, торијум и уранијум).
Референце
[уреди | уреди извор]- ^ Самир Маји; et al. (2006). „Сепаратион оф самариум анд неодyмиум: а пререqуисите фор геттинг сигналс фром нуцлеар сyнтхесис”. Аналyст. 131 (12): 1332—1334. Бибцоде:2006Ана...131.1332М. ПМИД 17124541. дои:10.1039/б608157ф.
- ^ Хоффман, D. C.; Лаwренце, Ф. О.; Меwхертер, Ј. L.; Роурке, Ф. M. (1971). „Детецтион оф Плутониум-244 ин Натуре”. Натуре. 234 (5325): 132—134. Бибцоде:1971Натур.234..132Х. С2ЦИД 4283169. дои:10.1038/234132а0.
- ^ Лацхнер, Ј.; 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.
- ^ 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.
| Grupa | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Alkalni metali | Zemnoalkalni metali | Pniktogeni | Halkogeni | Halogeni | Plemeniti gasovi | ||||||||||||||
| Perioda |
|||||||||||||||||||
| 2 | |||||||||||||||||||
| 3 | |||||||||||||||||||
| 4 | |||||||||||||||||||
| 5 | |||||||||||||||||||
| 6 | 
|
||||||||||||||||||
| 7 | 
|
||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||
1 (црвена) = гасовито 3 (црна) = чврсто 80 (зелена) = течно 109 (сива) = непознато Боја атомског броја показује агрегатно стање (на 0 °C и 1 atm)
- Ca: 40,078 — формална кратка вредност, заокружено (нема несигурности)[2]
- Po: [209] — масени број најстабилнијег изотопа
Боја позадине показује поткатегорију у метално-металоидно-неметалном тренду:
| Метал | Металоид | Неметал | Непозната хемијска својства | |||||||
| Алкални метал | Земноалкални метал | Лантаноид | Актиноид | Прелазни метал | Постпрелазни метал | Полиатомски неметал | Диатомски неметал | Племенити гас | ||
- ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305.
- ^ IUPAC 2016, Tabela 2, 3 kombinovano; nesigurnost uklonjena.