អ៊ីសូតូបមានលេខផ្សេងគ្នា។ តើអ៊ីសូតូបនៅក្នុងគីមីវិទ្យាគឺជាអ្វី? និយមន័យ, រចនាសម្ព័ន្ធ

វាត្រូវបានបង្កើតឡើងថារាល់ធាតុគីមីដែលរកឃើញក្នុងធម្មជាតិគឺជាល្បាយនៃអ៊ីសូតូប (ហេតុដូច្នេះហើយពួកវាមានម៉ាស់អាតូមប្រភាគ)។ ដើម្បីយល់ពីរបៀបដែលអ៊ីសូតូបខុសគ្នាពីគ្នាទៅវិញទៅមក ចាំបាច់ត្រូវពិចារណាលម្អិតអំពីរចនាសម្ព័ន្ធអាតូម។ អាតូមបង្កើតជាស្នូល និងពពកអេឡិចត្រុង។ ម៉ាស់អាតូមត្រូវបានជះឥទ្ធិពលដោយអេឡិចត្រុងដែលផ្លាស់ទីក្នុងល្បឿនដ៏គួរឱ្យភ្ញាក់ផ្អើលតាមរយៈគន្លងនៅក្នុងពពកអេឡិចត្រុង នឺត្រុង និងប្រូតុងដែលបង្កើតជាស្នូល។

តើអ្វីទៅជាអ៊ីសូតូប

អ៊ីសូតូបគឺជាប្រភេទអាតូមនៃធាតុគីមី។ វាតែងតែមានចំនួនស្មើគ្នានៃអេឡិចត្រុង និងប្រូតុងនៅក្នុងអាតូមណាមួយ។ ដោយសារពួកវាមានបន្ទុកផ្ទុយគ្នា (អេឡិចត្រុងគឺអវិជ្ជមាន ហើយប្រូតុងគឺវិជ្ជមាន) អាតូមតែងតែអព្យាក្រឹត (ភាគល្អិតបឋមនេះមិនផ្ទុកបន្ទុកទេ វាគឺសូន្យ)។ នៅពេលដែលអេឡិចត្រុងបាត់បង់ ឬចាប់យក អាតូមមួយបាត់បង់អព្យាក្រឹត ក្លាយជាអ៊ីយ៉ុងអវិជ្ជមាន ឬវិជ្ជមាន។
នឺត្រុងមិនមានបន្ទុកទេ ប៉ុន្តែចំនួនរបស់វានៅក្នុងស្នូលអាតូមិកនៃធាតុដូចគ្នាអាចប្រែប្រួល។ នេះមិនប៉ះពាល់ដល់អព្យាក្រឹតភាពនៃអាតូមទេ ប៉ុន្តែវាប៉ះពាល់ដល់ម៉ាស់ និងលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់វា។ ឧទាហរណ៍ អ៊ីសូតូបណាមួយនៃអាតូមអ៊ីដ្រូសែនមានអេឡិចត្រុងមួយ និងប្រូតុងមួយ។ ប៉ុន្តែចំនួននឺត្រុងគឺខុសគ្នា។ ប្រូទីយ៉ូមមាននឺត្រុងតែ ១ នឺត្រុង មាននឺត្រុង ២ ហើយទ្រីតយ៉ូមមាននឺត្រុង ៣ ។ អ៊ីសូតូបទាំងបីនេះ មានភាពខុសប្លែកគ្នាយ៉ាងខ្លាំងនៅក្នុងលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់វា។

ការប្រៀបធៀបអ៊ីសូតូប

តើអ៊ីសូតូបខុសគ្នាដូចម្តេច? ពួកវាមានលេខនឺត្រុងខុសៗគ្នា ម៉ាស់មិនស្មើគ្នា និង លក្ខណៈសម្បត្តិផ្សេងៗ. អ៊ីសូតូបមានរចនាសម្ព័ន្ធដូចគ្នាបេះបិទនៃសំបកអេឡិចត្រុង។ នេះ​មាន​ន័យ​ថា​ពួក​វា​គឺ​ស្រដៀង​គ្នា​ណាស់​នៅ​ក្នុង​លក្ខណៈ​សម្បត្តិ​គីមី​។ ដូច្នេះពួកគេត្រូវបានផ្តល់ឱ្យ តារាងតាមកាលកំណត់កន្លែងមួយ។
អ៊ីសូតូបដែលមានស្ថេរភាព និងវិទ្យុសកម្ម (មិនស្ថិតស្ថេរ) ត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងធម្មជាតិ។ ស្នូលនៃអាតូមនៃអ៊ីសូតូបវិទ្យុសកម្មមានសមត្ថភាពបំលែងដោយឯកឯងទៅជាស្នូលផ្សេងទៀត។ កំឡុងពេលដំណើរការបំបែកវិទ្យុសកម្ម ពួកវាបញ្ចេញភាគល្អិតផ្សេងៗ។
ធាតុភាគច្រើនមានអ៊ីសូតូបវិទ្យុសកម្មជាងពីរដប់។ លើសពីនេះទៀត អ៊ីសូតូបវិទ្យុសកម្មត្រូវបានសំយោគដោយសិប្បនិម្មិតសម្រាប់ធាតុទាំងអស់យ៉ាងពិតប្រាកដ។ នៅក្នុងល្បាយធម្មជាតិនៃអ៊ីសូតូបមាតិការបស់ពួកគេប្រែប្រួលបន្តិច។
អត្ថិភាពនៃអ៊ីសូតូបបានធ្វើឱ្យវាអាចយល់បានថាហេតុអ្វីបានជាក្នុងករណីខ្លះ ធាតុដែលមានម៉ាស់អាតូមទាបមានច្រើនជាង លេខ​សម្គាល់ជាងធាតុដែលមានម៉ាស់អាតូមខ្ពស់ជាង។ ឧទាហរណ៍នៅក្នុងគូ argon-ប៉ូតាស្យូម argon រួមបញ្ចូលអ៊ីសូតូបធ្ងន់ ហើយប៉ូតាស្យូមមានអ៊ីសូតូបស្រាល។ ដូច្នេះម៉ាស់ argon គឺធំជាងប៉ូតាស្យូម។

ImGist បានកំណត់ថាភាពខុសគ្នារវាងអ៊ីសូតូបមានដូចខាងក្រោម៖

ពួកគេមានចំនួននឺត្រុងផ្សេងគ្នា។
អ៊ីសូតូបមានម៉ាស់អាតូមខុសៗគ្នា។
តម្លៃនៃម៉ាស់អាតូមអ៊ីយ៉ុងប៉ះពាល់ដល់ពួកគេ។ ថាមពលពេញលេញនិងលក្ខណៈសម្បត្តិ។

ការសិក្សាអំពីបាតុភូតវិទ្យុសកម្ម អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រនៅទសវត្សរ៍ដំបូងនៃសតវត្សទី 20 ។ បានបើក មួយ​ចំនួន​ធំ​នៃសារធាតុវិទ្យុសកម្ម - ប្រហែល 40. មានច្រើនជាងនេះទៅទៀត។ កៅអីទំនេរនៅក្នុងតារាងកាលកំណត់នៃធាតុរវាងប៊ីស្មុត និងអ៊ុយរ៉ាញ៉ូម។ ធម្មជាតិនៃសារធាតុទាំងនេះមានភាពចម្រូងចម្រាស។ អ្នកស្រាវជ្រាវមួយចំនួនបានចាត់ទុកពួកវាជាធាតុគីមីឯករាជ្យ ប៉ុន្តែក្នុងករណីនេះសំណួរនៃការដាក់ពួកវានៅក្នុងតារាងតាមកាលកំណត់បានប្រែក្លាយទៅជាមិនអាចរលាយបាន។ អ្នកផ្សេងទៀតជាទូទៅបដិសេធពួកគេនូវសិទ្ធិត្រូវបានគេហៅថាធាតុនៅក្នុងន័យបុរាណ។ នៅឆ្នាំ 1902 រូបវិទូជនជាតិអង់គ្លេស D. Martin បានហៅសារធាតុទាំងនេះថាជាធាតុវិទ្យុសកម្ម។ ដូចដែលពួកគេត្រូវបានគេសិក្សា វាបានប្រែក្លាយថាធាតុវិទ្យុសកម្មមួយចំនួនពិតជាមានលក្ខណៈសម្បត្តិគីមីដូចគ្នា ប៉ុន្តែខុសគ្នានៅក្នុងទំហំ ម៉ាស់អាតូម. កាលៈទេសៈនេះផ្ទុយនឹងបទប្បញ្ញត្តិជាមូលដ្ឋាននៃច្បាប់តាមកាលកំណត់។ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រអង់គ្លេស F. Soddy បានដោះស្រាយភាពផ្ទុយគ្នា។ នៅឆ្នាំ 1913 គាត់បានហៅអ៊ីសូតូមវិទ្យុសកម្មដែលស្រដៀងគ្នាគីមី (ពី ពាក្យក្រិកមានន័យថា "ដូចគ្នា" និង "កន្លែង") ពោលគឺការកាន់កាប់កន្លែងដូចគ្នានៅក្នុងតារាងតាមកាលកំណត់។ ធាតុវិទ្យុសកម្មប្រែទៅជាអ៊ីសូតូបនៃធាតុវិទ្យុសកម្មធម្មជាតិ។ ពួកវាទាំងអស់ត្រូវបានបញ្ចូលគ្នាជាគ្រួសារវិទ្យុសកម្មចំនួនបីដែលជាបុព្វបុរសដែលជាអ៊ីសូតូបនៃថូរីយ៉ូមនិងអ៊ុយរ៉ាញ៉ូម។

អ៊ីសូតូបនៃអុកស៊ីសែន។ Isobars នៃប៉ូតាស្យូម និង argon (isobars គឺជាអាតូមនៃធាតុផ្សេងគ្នាដែលមានចំនួនម៉ាស់ដូចគ្នា)។

ចំនួនអ៊ីសូតូបស្ថិរភាពសម្រាប់ធាតុគូ និងសេស។

មិនយូរប៉ុន្មានវាបានក្លាយទៅជាច្បាស់ថានៅសល់នៃស្ថេរភាព ធាតុគីមីវាក៏មានអ៊ីសូតូបផងដែរ។ ឥណទានសំខាន់សម្រាប់ការរកឃើញរបស់ពួកគេជាកម្មសិទ្ធិរបស់អ្នករូបវិទ្យាជនជាតិអង់គ្លេស F. Aston ។ គាត់បានរកឃើញអ៊ីសូតូបដែលមានស្ថេរភាពនៃធាតុជាច្រើន។

តាមទស្សនៈទំនើប អ៊ីសូតូប គឺជាប្រភេទអាតូមនៃធាតុគីមី៖ ពួកវាមានម៉ាស់អាតូមខុសៗគ្នា ប៉ុន្តែបន្ទុកនុយក្លេអ៊ែរដូចគ្នា។

ដូច្នេះ នឺត្រុង​របស់​វា​មាន​ចំនួន​ប្រូតុង​ដូចគ្នា ប៉ុន្តែ​ចំនួន​នឺត្រុង​ខុស​គ្នា។ ឧទាហរណ៍ អ៊ីសូតូបធម្មជាតិនៃអុកស៊ីសែនដែលមាន Z = 8 មាននឺត្រុង 8, 9 និង 10 នៅក្នុងស្នូលរៀងៗខ្លួន។ ផលបូកនៃចំនួនប្រូតុង និងនឺត្រុងនៅក្នុងស្នូលនៃអ៊ីសូតូបត្រូវបានគេហៅថា លេខម៉ាស់ A។ ដូច្នេះហើយ លេខម៉ាស់នៃអ៊ីសូតូបអុកស៊ីហ្សែនដែលបានចង្អុលបង្ហាញគឺ 16, 17 និង 18។ សព្វថ្ងៃនេះ ការកំណត់ខាងក្រោមសម្រាប់អ៊ីសូតូបត្រូវបានទទួលយក៖ តម្លៃ Z ត្រូវបានផ្តល់ឱ្យខាងក្រោមនៅខាងឆ្វេងនៃនិមិត្តសញ្ញាធាតុ តម្លៃ A ត្រូវបានផ្តល់ទៅខាងឆ្វេងខាងលើឧទាហរណ៍: 16 8 O, 17 8 O, 18 8 O ។

បន្ទាប់ពីការរកឃើញនៃបាតុភូតនៃវិទ្យុសកម្មសិប្បនិម្មិតដោយប្រើ ប្រតិកម្មនុយក្លេអ៊ែរអ៊ីសូតូមវិទ្យុសកម្មសិប្បនិម្មិតប្រហែល 1800 ត្រូវបានគេទទួលបានសម្រាប់ធាតុដែលមាន Z ពី 1 ដល់ 110 ។ ភាគច្រើននៃអ៊ីសូតូមវិទ្យុសកម្មសិប្បនិម្មិតមានពាក់កណ្តាលជីវិតខ្លីណាស់ វាស់វែងជាវិនាទី និងប្រភាគនៃវិនាទី។ មានតែពីរបីប៉ុណ្ណោះដែលមានទំនាក់ទំនង រយៈពេលវែងជាងជីវិត (ឧទាហរណ៍ 10 Be - 2.7 10 6 ឆ្នាំ 26 Al - 8 10 5 ឆ្នាំ ។ ល។ ) ។

ធាតុដែលមានស្ថេរភាពត្រូវបានតំណាងនៅក្នុងធម្មជាតិដោយប្រហែល 280 អ៊ីសូតូប។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ពួកវាមួយចំនួនបានប្រែក្លាយទៅជាវិទ្យុសកម្មខ្សោយ ដោយមានពាក់កណ្តាលជីវិតដ៏ធំ (ឧទាហរណ៍ 40 K, 87 Rb, 138 La, l47 Sm, 176 Lu, 187 Re) ។ អាយុកាលនៃអ៊ីសូតូបទាំងនេះគឺវែងណាស់ដែលពួកគេអាចចាត់ទុកថាមានស្ថេរភាព។

វានៅតែមានបញ្ហាប្រឈមជាច្រើននៅក្នុងពិភពនៃអ៊ីសូតូបដែលមានស្ថេរភាព។ ដូច្នេះវាមិនច្បាស់ទេថាហេតុអ្វីបានជាចំនួនរបស់ពួកគេប្រែប្រួលយ៉ាងខ្លាំងក្នុងចំណោមធាតុផ្សេងៗគ្នា។ ប្រហែល 25% នៃធាតុស្ថិរភាព (Be, F, Na, Al, P, Sc, Mn, Co, As, Y, Nb, Rh, I, Cs, Pt, Tb, Ho, Tu, Ta, Au) មានវត្តមាននៅក្នុង ធម្មជាតិមានតែអាតូមមួយប្រភេទ។ ទាំងនេះ​ហើយ​ដែល​ហៅថា​ធាតុ​តែមួយ។ វាគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ដែលថាពួកវាទាំងអស់ (លើកលែងតែ Be) មានតម្លៃសេស Z ជាទូទៅសម្រាប់ធាតុសេសចំនួនអ៊ីសូតូបដែលមានស្ថេរភាពមិនលើសពីពីរ។ ផ្ទុយទៅវិញ ធាតុមួយចំនួនដែលមានសូម្បីតែ Z មាន ចំនួន​ច្រើនអ៊ីសូតូប (ឧទាហរណ៍ Xe មាន 9, Sn - 10 អ៊ីសូតូបស្ថិរភាព) ។

សំណុំនៃអ៊ីសូតូបដែលមានស្ថេរភាពនៃធាតុដែលបានផ្តល់ឱ្យត្រូវបានគេហៅថាកាឡាក់ស៊ី។ មាតិការបស់ពួកគេនៅក្នុងកាឡាក់ស៊ីជារឿយៗប្រែប្រួលយ៉ាងខ្លាំង។ វាគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ក្នុងការកត់សម្គាល់ថាមាតិកាខ្ពស់បំផុតគឺជាអ៊ីសូតូបដែលមានលេខម៉ាស់ដែលគុណនឹងបួន (12 C, 16 O, 20 Ca ។ ល។ ) ទោះបីជាមានករណីលើកលែងចំពោះច្បាប់នេះក៏ដោយ។

របកគំហើញនៃអ៊ីសូតូបដែលមានស្ថេរភាពបានធ្វើឱ្យវាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីដោះស្រាយអាថ៌កំបាំងដ៏យូរអង្វែងនៃម៉ាស់អាតូម - គម្លាតរបស់ពួកគេពីចំនួនទាំងមូលដែលពន្យល់ដោយភាពខុសគ្នា ភាគរយអ៊ីសូតូបមានស្ថេរភាពនៃធាតុនៅក្នុងកាឡាក់ស៊ី។

នៅក្នុងរូបវិទ្យានុយក្លេអ៊ែរ គំនិតនៃ "isobars" ត្រូវបានគេស្គាល់។ Isobars គឺជាអ៊ីសូតូបនៃធាតុផ្សេងៗ (ឧ អត្ថន័យផ្សេងគ្នា Z) មានលេខម៉ាស់ដូចគ្នា។ ការសិក្សាអំពី isobars បានរួមចំណែកដល់ការបង្កើតគំរូសំខាន់ៗជាច្រើននៅក្នុងឥរិយាបថ និងលក្ខណៈសម្បត្តិនៃនុយក្លេអ៊ែរអាតូមិក។ គំរូមួយក្នុងចំណោមគំរូទាំងនេះត្រូវបានបង្ហាញដោយច្បាប់ដែលបង្កើតឡើងដោយអ្នកគីមីវិទ្យាសូវៀត S.A. Shchukarev និងរូបវិទូអាល្លឺម៉ង់ I. Mattauch ។ វានិយាយថា: ប្រសិនបើ isobars ពីរខុសគ្នានៅក្នុងតម្លៃ Z ដោយ 1 នោះមួយក្នុងចំណោមពួកគេប្រាកដជាមានវិទ្យុសកម្ម។ ឧទាហរណ៍បុរាណនៃ isobars មួយគូគឺ 40 18 Ar - 40 19 K. នៅក្នុងនោះ អ៊ីសូតូបប៉ូតាស្យូមគឺជាវិទ្យុសកម្ម។ ច្បាប់ Shchukarev-Mattauch បានធ្វើឱ្យវាអាចពន្យល់ពីមូលហេតុដែលមិនមានអ៊ីសូតូបស្ថេរភាពនៅក្នុងធាតុ technetium (Z = 43) និង promethium (Z = 61) ។ ដោយសារពួកវាមានតម្លៃសេស Z អ៊ីសូតូបដែលមានស្ថេរភាពច្រើនជាងពីរមិនអាចរំពឹងទុកសម្រាប់ពួកវាបានទេ។ ប៉ុន្តែវាបានប្រែក្លាយថា isobars នៃ technetium និង promethium រៀងគ្នាអ៊ីសូតូបនៃ molybdenum (Z = 42) និង ruthenium (Z = 44), neodymium (Z = 60) និង samarium (Z = 62) ត្រូវបានតំណាងនៅក្នុងធម្មជាតិដោយស្ថេរភាព។ ប្រភេទនៃអាតូមនៅក្នុងជួរដ៏ធំទូលាយនៃចំនួនម៉ាស់។ ដូច្នេះ ច្បាប់រូបវន្តហាមឃាត់អត្ថិភាពនៃអ៊ីសូតូបស្ថេរភាពនៃ technetium និង promethium ។ នេះ​ជា​មូលហេតុ​ដែល​ធាតុ​ទាំង​នេះ​ពិត​ជា​មិន​មាន​នៅ​ក្នុង​ធម្មជាតិ ហើយ​ត្រូវ​បាន​សំយោគ​ដោយ​សិប្បនិម្មិត។

អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានព្យាយាមបង្កើតប្រព័ន្ធអ៊ីសូតូបតាមកាលកំណត់។ ជាការពិតណាស់ វាត្រូវបានផ្អែកលើគោលការណ៍ផ្សេងគ្នាជាងមូលដ្ឋាននៃតារាងតាមកាលកំណត់នៃធាតុ។ ប៉ុន្តែ​ការ​ព្យាយាម​ទាំង​នេះ​មិន​ទាន់​បាន​នាំ​ឱ្យ​មាន​លទ្ធផល​គួរ​ឱ្យ​ពេញ​ចិត្ត​នៅ​ឡើយ​ទេ។ ជាការពិត អ្នករូបវិទ្យាបានបង្ហាញថា លំដាប់នៃការបំពេញសំបកប្រូតុង និងនឺត្រុងនៅក្នុងស្នូលអាតូម ជាគោលការណ៍ស្រដៀងទៅនឹងការសាងសង់សែលអេឡិចត្រុង និងស្រទាប់រងនៅក្នុងអាតូម (សូមមើលអាតូម)។

សែលអេឡិចត្រុងនៃអ៊ីសូតូបនៃធាតុដែលបានផ្តល់ឱ្យត្រូវបានសាងសង់តាមរបៀបដូចគ្នា។ ដូច្នេះសារធាតុគីមីនិង លក្ខណៈសម្បត្តិរាងកាយ. មានតែអ៊ីសូតូមអ៊ីដ្រូសែន (ប្រូទីយ៉ូម និងឌីតេទ្រូម) និងសមាសធាតុរបស់វាបង្ហាញភាពខុសគ្នាគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៅក្នុងលក្ខណៈសម្បត្តិ។ ឧទាហរណ៍ ទឹកធ្ងន់ (D 2 O) បង្កកនៅ +3.8 ឆ្អិននៅ 101.4 ° C មានដង់ស៊ីតេ 1.1059 g/cm 3 និងមិនទ្រទ្រង់ជីវិតរបស់សត្វ និងសារពាង្គកាយរុក្ខជាតិ។ កំឡុងពេល electrolysis នៃទឹកចូលទៅក្នុងអ៊ីដ្រូសែន និងអុកស៊ីសែន ម៉ូលេគុល H 2 0 ភាគច្រើនត្រូវបាន decomposed ខណៈពេលដែលម៉ូលេគុលទឹកធ្ងន់នៅតែមាននៅក្នុង electrolyzer ។

ការបំបែកអ៊ីសូតូបនៃធាតុផ្សេងទៀតគឺជាកិច្ចការដ៏លំបាកបំផុត។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ក្នុងករណីជាច្រើន អ៊ីសូតូបនៃធាតុនីមួយៗដែលមានការផ្លាស់ប្តូរយ៉ាងច្រើនបើប្រៀបធៀបទៅនឹងភាពសម្បូរបែបធម្មជាតិគឺត្រូវបានទាមទារ។ ជាឧទាហរណ៍ នៅពេលដោះស្រាយបញ្ហាថាមពលអាតូមិច វាចាំបាច់ត្រូវបំបែកអ៊ីសូតូប 235 U និង 238 U. សម្រាប់គោលបំណងនេះ វិធីសាស្ត្រម៉ាស់ត្រូវបានប្រើប្រាស់ជាលើកដំបូង ដោយមានជំនួយពីអ៊ុយរ៉ាញ៉ូម-235 គីឡូក្រាមដំបូងត្រូវបានទទួល។ នៅសហរដ្ឋអាមេរិកក្នុងឆ្នាំ 1944 ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វិធីសាស្ត្រនេះបង្ហាញថាមានតម្លៃថ្លៃពេក ហើយត្រូវបានជំនួសដោយវិធីសាស្ត្របំភាយឧស្ម័ន ដែលប្រើ UF 6 ។ ឥឡូវនេះមានវិធីសាស្រ្តជាច្រើនសម្រាប់ការបំបែកអ៊ីសូតូប ប៉ុន្តែពួកវាទាំងអស់ពិតជាស្មុគស្មាញ និងមានតម្លៃថ្លៃ។ ហើយបញ្ហានៃ "ការបែងចែកដែលមិនអាចបំបែកបាន" កំពុងត្រូវបានដោះស្រាយដោយជោគជ័យ។

វិន័យវិទ្យាសាស្ត្រថ្មីមួយបានលេចចេញមក - គីមីវិទ្យាអ៊ីសូតូប។ នាងសិក្សាអំពីឥរិយាបទនៃអ៊ីសូតូបផ្សេងៗនៃធាតុគីមីនៅក្នុង ប្រតិកម្មគីមីនិងដំណើរការផ្លាស់ប្តូរអ៊ីសូតូប។ ជាលទ្ធផលនៃដំណើរការទាំងនេះ អ៊ីសូតូបនៃធាតុដែលបានផ្តល់ឱ្យត្រូវបានចែកចាយឡើងវិញរវាងសារធាតុប្រតិកម្ម។ នៅទីនេះ ឧទាហរណ៍សាមញ្ញបំផុត។: H 2 0 + HD = HD0 + H 2 (ម៉ូលេគុលទឹកផ្លាស់ប្តូរអាតូមប្រូទីយ៉ូមសម្រាប់អាតូម deuterium) ។ ភូមិសាស្ត្រគីមីវិទ្យានៃអ៊ីសូតូបក៏កំពុងអភិវឌ្ឍផងដែរ។ នាងសិក្សាពីការប្រែប្រួលនៃសមាសធាតុអ៊ីសូតូមនៃធាតុផ្សេងៗគ្នានៅក្នុងសំបកផែនដី។

ការប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយបំផុត ត្រូវបានគេហៅថា អាតូមដែលមានស្លាក - អ៊ីសូតូមវិទ្យុសកម្មសិប្បនិម្មិតនៃធាតុស្ថេរភាព ឬអ៊ីសូតូបមានស្ថេរភាព។ ដោយមានជំនួយពីសូចនាករអ៊ីសូតូម - អាតូមដែលមានស្លាក - ពួកគេសិក្សាពីផ្លូវនៃចលនានៃធាតុនៅក្នុងធម្មជាតិគ្មានជីវិតនិងធម្មជាតិនៃការចែកចាយសារធាតុនិងធាតុនៅក្នុងវត្ថុផ្សេងៗ។ អ៊ីសូតូបត្រូវបានប្រើនៅក្នុងបច្ចេកវិទ្យានុយក្លេអ៊ែរ: ជាវត្ថុធាតុដើមសម្រាប់ការសាងសង់ម៉ាស៊ីនប្រតិកម្មនុយក្លេអ៊ែរ; ជាឥន្ធនៈនុយក្លេអ៊ែរ (អ៊ីសូតូបនៃ thorium, uranium, plutonium); នៅក្នុងការលាយបញ្ចូលគ្នានៃទែរម៉ូនុយក្លេអ៊ែ (deuterium, 6 Li, 3 He) ។ អ៊ីសូតូមវិទ្យុសកម្មក៏ត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយជាប្រភពវិទ្យុសកម្មផងដែរ។

នៅពេលសិក្សាពីលក្ខណៈសម្បត្តិនៃធាតុវិទ្យុសកម្ម គេបានរកឃើញថាធាតុគីមីដូចគ្នាអាចមានអាតូមដែលមានម៉ាស់នុយក្លេអ៊ែរខុសៗគ្នា។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ពួកគេមានបន្ទុកនុយក្លេអ៊ែរដូចគ្នា ពោលគឺវាមិនមែនជាសារធាតុមិនបរិសុទ្ធ សារធាតុភាគីទីបីប៉ុន្តែសារធាតុដូចគ្នា។

តើអ៊ីសូតូបជាអ្វី ហើយហេតុអ្វីបានជាពួកវាមាន?

នៅក្នុងតារាងតាមកាលកំណត់របស់ Mendeleev ទាំងធាតុនេះ និងអាតូមនៃសារធាតុដែលមានម៉ាស់នុយក្លេអ៊ែរខុសៗគ្នាកាន់កាប់កោសិកាមួយ។ ដោយផ្អែកលើខាងលើ ពូជនៃសារធាតុដូចគ្នានេះត្រូវបានគេដាក់ឈ្មោះថា "អ៊ីសូតូប" (ពីភាសាក្រិក អ៊ីសូស - ដូចគ្នាបេះបិទ និងតូប - កន្លែង) ។ ដូច្នេះ អ៊ីសូតូប- ទាំងនេះគឺជាប្រភេទនៃធាតុគីមីដែលបានផ្តល់ឱ្យ ខុសគ្នានៅក្នុងម៉ាស់អាតូមិក។

នេះបើយោងតាមការទទួលយក គំរូនឺត្រុង-ប្រូតុងនៃស្នូលគេអាចពន្យល់ពីអត្ថិភាពនៃអ៊ីសូតូបដូចខាងក្រោមៈ ស្នូលនៃអាតូមមួយចំនួននៃសារធាតុមួយមានលេខនឺត្រុងខុសៗគ្នា ប៉ុន្តែចំនួនប្រូតុងដូចគ្នា។ តាមពិត ការចោទប្រកាន់នុយក្លេអ៊ែរនៃអ៊ីសូតូបនៃធាតុមួយគឺដូចគ្នា ដូច្នេះចំនួនប្រូតុងនៅក្នុងស្នូលគឺដូចគ្នា។ នឺត្រុង​មាន​ម៉ាស់​ខុស​គ្នា​តាម​នោះ ពួកវា​មាន​ចំនួន​នឺត្រុង​ខុសៗ​គ្នា។

អ៊ីសូតូបដែលមានស្ថេរភាពនិងមិនស្ថិតស្ថេរ

អ៊ីសូតូបអាចមានស្ថេរភាព ឬមិនស្ថិតស្ថេរ។ រហូតមកដល់បច្ចុប្បន្ន អ៊ីសូតូបដែលមានស្ថេរភាពប្រហែល 270 និងអ៊ីសូតូបមិនស្ថិតស្ថេរជាង 2000 ត្រូវបានគេស្គាល់។ អ៊ីសូតូបមានស្ថេរភាព- ទាំងនេះគឺជាប្រភេទនៃធាតុគីមីដែលអាចមានដោយឯករាជ្យក្នុងរយៈពេលយូរ។

ភាគច្រើន អ៊ីសូតូបមិនស្ថិតស្ថេរត្រូវបានទទួលដោយសិប្បនិម្មិត។ អ៊ីសូតូបមិនស្ថិតស្ថេរ វិទ្យុសកម្មនុយក្លេអ៊ែរបស់ពួកគេត្រូវទទួលរងនូវដំណើរការនៃការពុកផុយវិទ្យុសកម្ម ពោលគឺការផ្លាស់ប្តូរដោយឯកឯងទៅជាស្នូលផ្សេងទៀត អមដោយការបំភាយនៃភាគល្អិត និង/ឬវិទ្យុសកម្ម។ ស្ទើរតែគ្រប់អ៊ីសូតូមសិប្បនិម្មិតវិទ្យុសកម្មទាំងអស់ មានអាយុកាលពាក់កណ្តាលខ្លីបំផុត វាស់វែងជាវិនាទី ឬសូម្បីតែប្រភាគនៃវិនាទី។

តើ​អ៊ីសូតូប​មួយ​អាច​ផ្ទុក​បាន​ប៉ុន្មាន?

នឺត្រុងមិនអាចផ្ទុកនូវចំនួននឺត្រុងតាមអំពើចិត្តបានទេ។ ដូច្នោះហើយ ចំនួនអ៊ីសូតូបមានកំណត់។ ចំនួនប្រូតុងធាតុចំនួននៃអ៊ីសូតូបដែលមានស្ថេរភាពអាចឈានដល់ដប់។ ឧទាហរណ៍ សំណប៉ាហាំងមានអ៊ីសូតូប 10, xenon មាន 9, បារតមាន 7 ហើយដូច្នេះនៅលើ។

ធាតុទាំងនោះ ចំនួនប្រូតុងគឺសេសអាចមានអ៊ីសូតូបថេរពីរ។ ធាតុខ្លះមានអ៊ីសូតូបថេរតែមួយ។ ទាំងនេះគឺជាសារធាតុដូចជាមាស អាលុយមីញ៉ូម ផូស្វ័រ សូដ្យូម ម៉ង់ហ្គាណែស និងផ្សេងៗទៀត។ ការប្រែប្រួលបែបនេះនៅក្នុងចំនួនអ៊ីសូតូបដែលមានស្ថេរភាពនៃធាតុផ្សេងៗគ្នាត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងការពឹងផ្អែកស្មុគស្មាញនៃចំនួនប្រូតុងនិងនឺត្រុងនៅលើថាមពលចងនៃស្នូល។

សារធាតុស្ទើរតែទាំងអស់នៅក្នុងធម្មជាតិមាននៅក្នុងទម្រង់នៃល្បាយនៃអ៊ីសូតូប។ ចំនួនអ៊ីសូតូបនៅក្នុងសារធាតុមួយអាស្រ័យទៅលើប្រភេទសារធាតុ ម៉ាស់អាតូម និងចំនួនអ៊ីសូតូបស្ថិរភាពនៃធាតុគីមីដែលបានផ្តល់ឱ្យ។

ធ្វើម្តងទៀតនូវចំណុចសំខាន់នៃប្រធានបទ "គោលគំនិតគីមីវិទ្យា" និងដោះស្រាយបញ្ហាដែលបានស្នើឡើង។ ប្រើលេខ 6-17 ។

បទប្បញ្ញត្តិជាមូលដ្ឋាន

1. សារធាតុ(សាមញ្ញ និងស្មុគ្រស្មាញ) គឺជាការប្រមូលផ្តុំនៃអាតូម និងម៉ូលេគុលណាមួយដែលស្ថិតនៅក្នុងស្ថានភាពជាក់លាក់នៃការប្រមូលផ្តុំ។

ការផ្លាស់ប្តូរនៃសារធាតុដែលអមដោយការផ្លាស់ប្តូរសមាសភាពនិង (ឬ) រចនាសម្ព័ន្ធរបស់ពួកគេត្រូវបានគេហៅថា ប្រតិកម្មគីមី .

2. ឯកតារចនាសម្ព័ន្ធ សារធាតុ:

· អាតូម- ភាគល្អិតអព្យាក្រឹតអគ្គិសនីតូចបំផុតនៃធាតុគីមី ឬសារធាតុសាមញ្ញ ដែលមានទាំងអស់របស់វា។ លក្ខណៈសម្បត្តិគីមីនិងមិនអាចបំបែកបានទាំងរូបរាងកាយ និងគីមី។

· ម៉ូលេគុល- ភាគល្អិតអព្យាក្រឹតអគ្គិសនីតូចបំផុតនៃសារធាតុមួយ មានលក្ខណៈសម្បត្តិគីមីរបស់វាទាំងអស់ មិនអាចបំបែកបានតាមរាងកាយ ប៉ុន្តែអាចបែងចែកដោយគីមី។

3. ធាតុគីមី - នេះគឺជាប្រភេទអាតូមដែលមានបន្ទុកនុយក្លេអ៊ែរជាក់លាក់។

4. សមាសធាតុ អាតូម :

5. សមាសធាតុ ស្នូលអាតូមិច :

·ស្នូលរួមមាន ភាគល្អិតបឋម (នុយក្លេអុង) –

ប្រូតុង(11 ទំ) និង នឺត្រុង(10 ន) ។

· ដោយសារតែ ម៉ាស់ស្ទើរតែទាំងអស់នៃអាតូមមួយត្រូវបានប្រមូលផ្តុំនៅក្នុងស្នូល និង m ទំ ≈ m n≈ 1 amu, នោះ។ តម្លៃរាងមូលក rនៃធាតុគីមីគឺស្មើនឹងចំនួនសរុបនៃ nucleon នៅក្នុង nucleus ។

7. អ៊ីសូតូប- ភាពខុសគ្នានៃអាតូមនៃធាតុគីមីដូចគ្នា, ខុសគ្នាពីគ្នាទៅវិញទៅមកតែនៅក្នុងម៉ាស់របស់ពួកគេ។

· សញ្ញាសម្គាល់អ៊ីសូតូប៖ នៅខាងឆ្វេងនៃនិមិត្តសញ្ញាធាតុ បង្ហាញពីចំនួនម៉ាស់ (កំពូល) និងលេខអាតូមិកនៃធាតុ (ខាងក្រោម)

· ហេតុអ្វីបានជាអ៊ីសូតូបមានម៉ាស់ខុសៗគ្នា?

កិច្ចការ៖ កំណត់សមាសធាតុអាតូមនៃអ៊ីសូតូបក្លរីនៈ ៣៥ ១៧Clនិង 37 17Cl?

· អ៊ីសូតូបមានម៉ាស់ខុសៗគ្នា ដោយសារចំនួននឺត្រុងខុសៗគ្នានៅក្នុងស្នូលរបស់វា។

8. នៅក្នុងធម្មជាតិ ធាតុគីមីមាននៅក្នុងទម្រង់នៃល្បាយនៃអ៊ីសូតូប។

សមាសធាតុអ៊ីសូតូមនៃធាតុគីមីដូចគ្នាត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុង ប្រភាគអាតូម(ω នៅ។ )ដែលបង្ហាញថាផ្នែកណាជាចំនួនអាតូមនៃអ៊ីសូតូបដែលបានផ្តល់ឱ្យ ចំនួនសរុបអាតូមនៃអ៊ីសូតូបទាំងអស់នៃធាតុដែលបានផ្តល់ឱ្យ យកជាមួយ ឬ 100% ។

ឧទាហរណ៍:

ω នៅ (៣៥ ១៧ Cl) = 0.754

ω នៅ (៣៧ ១៧ Cl) = 0.246

9. តារាងតាមកាលកំណត់បង្ហាញពីតម្លៃមធ្យមនៃម៉ាស់អាតូមដែលទាក់ទងនៃធាតុគីមីដោយគិតគូរពីសមាសភាពអ៊ីសូតូមរបស់វា។ ដូច្នេះ Ar ដែលបង្ហាញក្នុងតារាងគឺប្រភាគ។

ក rថ្ងៃពុធ= ω នៅ.(1) ∙ អា (1) + … + ω នៅ។(ន ) ∙ អា ( ន )

ឧទាហរណ៍:

ក rថ្ងៃពុធ(Cl) = 0.754 ∙ 35 + 0.246 ∙ 37 = 35.453

10. បញ្ហាដែលត្រូវដោះស្រាយ៖

លេខ 1 ។ កំណត់ម៉ាស់អាតូមដែលទាក់ទងនៃ boron ប្រសិនបើគេដឹងថាប្រភាគម៉ូលនៃអ៊ីសូតូប 10 B គឺ 19.6% ហើយអ៊ីសូតូប 11 B គឺ 80.4% ។

11. ម៉ាស់អាតូម និងម៉ូលេគុលគឺតូចណាស់។ បច្ចុប្បន្ននេះ ប្រព័ន្ធរង្វាស់បង្រួបបង្រួមមួយត្រូវបានអនុម័តក្នុងរូបវិទ្យា និងគីមីវិទ្យា។

1 អាមូ =ម(ព្រឹក) = 1/12 ម(12 គ) = 1.66057 ∙ 10 -27 គីឡូក្រាម = 1.66057 ∙ 10 -24 ក្រាម។

ម៉ាស់ដាច់ខាតនៃអាតូមមួយចំនួន៖

ម( គ) = 1.99268 ∙ 10 -23 ក្រាម។

ម( ហ) = 1.67375 ∙ 10 -24 ក្រាម។

ម( អូ) = 2.656812 ∙ 10 -23 ក្រាម។

ក r- បង្ហាញចំនួនអាតូមដែលបានផ្តល់គឺធ្ងន់ជាង 1/12 នៃអាតូម 12 C ។ លោក∙ 1.66 ∙ 10 -27 គីឡូក្រាម

13. ចំនួនអាតូម និងម៉ូលេគុលនៅក្នុងសំណាកធម្មតានៃសារធាតុគឺមានទំហំធំណាស់ ដូច្នេះនៅពេលកំណត់លក្ខណៈបរិមាណនៃសារធាតុ ឯកតារង្វាស់ត្រូវបានប្រើ -ប្រជ្រុយ .

· ម៉ូល (ν)- ឯកតានៃបរិមាណនៃសារធាតុដែលមានចំនួនភាគល្អិតដូចគ្នា (ម៉ូលេគុល អាតូម អ៊ីយ៉ុង អេឡិចត្រុង) ដោយសារមានអាតូមក្នុង 12 ក្រាមនៃអ៊ីសូតូប 12 គ

· ម៉ាស់ 1 អាតូម 12 គគឺស្មើនឹង 12 amu ដូច្នេះចំនួនអាតូមក្នុង 12 ក្រាមនៃអ៊ីសូតូប 12 គស្មើ៖

N A= 12 ក្រាម / 12 ∙ 1.66057 ∙ 10 -24 ក្រាម = 6.0221 ∙ 10 23

· បរិមាណរូបវិទ្យា N Aហៅ ថេររបស់ Avogadro (លេខរបស់ Avogadro) និងមានវិមាត្រ [N A] = mol -1 ។

14. រូបមន្តមូលដ្ឋាន៖

ម = លោក = ρ ∙ វម(ρ - ដង់ស៊ីតេ; V m - កម្រិតសំឡេងនៅកម្រិតសូន្យ)

បញ្ហាដែលត្រូវដោះស្រាយដោយឯករាជ្យ

លេខ 1 ។ គណនាចំនួនអាតូមអាសូតក្នុង 100 ក្រាមនៃអាម៉ូញ៉ូមកាបូនដែលមាន 10% នៃសារធាតុមិនបរិសុទ្ធមិនមែនអាសូត។

លេខ 2 ។ នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌធម្មតា 12 លីត្រនៃល្បាយឧស្ម័នដែលមានអាម៉ូញាក់និង កាបូន​ឌីអុកស៊ីតមានម៉ាស 18g តើល្បាយឧស្ម័ននីមួយៗមានប៉ុន្មានលីត្រ?

លេខ 3 ។ នៅពេលដែលប៉ះពាល់នឹងអាស៊ីត hydrochloric លើស 8.24 ក្រាមនៃល្បាយនៃម៉ង់ហ្គាណែសអុកស៊ីដ (IV) ជាមួយនឹងអុកស៊ីដ MO 2 ដែលមិនស្គាល់ដែលមិនមានប្រតិកម្មជាមួយអាស៊ីត hydrochloric ឧស្ម័ន 1.344 លីត្រត្រូវបានទទួលនៅលក្ខខណ្ឌជុំវិញ។ នៅក្នុងការពិសោធន៍មួយផ្សេងទៀត វាត្រូវបានបង្កើតឡើងថា សមាមាត្រថ្គាមនៃម៉ង់ហ្គាណែសអុកស៊ីដ (IV) ទៅអុកស៊ីដមិនស្គាល់គឺ 3: 1 ។ កំណត់រូបមន្តនៃអុកស៊ីដដែលមិនស្គាល់ហើយគណនាវា។ ប្រភាគម៉ាសនៅក្នុងល្បាយ។