ఐసోటోప్‌లు విభిన్న సంఖ్యలో వస్తువులను కలిగి ఉంటాయి. రసాయన శాస్త్రంలో ఐసోటోప్‌లు అంటే ఏమిటి? నిర్వచనం, నిర్మాణం

ప్రకృతిలో కనిపించే ప్రతి రసాయన మూలకం ఐసోటోపుల మిశ్రమం అని నిర్ధారించబడింది (అందుకే అవి పాక్షిక పరమాణు ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉంటాయి). ఐసోటోపులు ఒకదానికొకటి ఎలా భిన్నంగా ఉన్నాయో అర్థం చేసుకోవడానికి, అణువు యొక్క నిర్మాణాన్ని వివరంగా పరిగణించడం అవసరం. ఒక అణువు ఒక న్యూక్లియస్ మరియు ఎలక్ట్రాన్ క్లౌడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. ఎలక్ట్రాన్ క్లౌడ్‌లోని ఆర్బిటాల్స్, న్యూట్రాన్‌లు మరియు న్యూక్లియస్‌ను రూపొందించే ప్రోటాన్‌ల ద్వారా అద్భుతమైన వేగంతో కదులుతున్న ఎలక్ట్రాన్ల ద్వారా అణువు యొక్క ద్రవ్యరాశి ప్రభావితమవుతుంది.

ఐసోటోపులు అంటే ఏమిటి

ఐసోటోపులురసాయన మూలకం యొక్క ఒక రకమైన అణువు. ఏ అణువులోనైనా సమాన సంఖ్యలో ఎలక్ట్రాన్లు మరియు ప్రోటాన్లు ఎల్లప్పుడూ ఉంటాయి. అవి వ్యతిరేక ఛార్జీలను కలిగి ఉంటాయి (ఎలక్ట్రాన్లు ప్రతికూలంగా ఉంటాయి మరియు ప్రోటాన్లు సానుకూలంగా ఉంటాయి), అణువు ఎల్లప్పుడూ తటస్థంగా ఉంటుంది (ఈ ప్రాథమిక కణం ఛార్జ్ని కలిగి ఉండదు, ఇది సున్నా). ఎలక్ట్రాన్ కోల్పోయినప్పుడు లేదా సంగ్రహించబడినప్పుడు, ఒక అణువు తటస్థతను కోల్పోతుంది, ఇది ప్రతికూల లేదా సానుకూల అయాన్‌గా మారుతుంది.
న్యూట్రాన్‌లకు ఛార్జ్ ఉండదు, కానీ అదే మూలకం యొక్క పరమాణు కేంద్రకంలో వాటి సంఖ్య మారవచ్చు. ఇది ఏ విధంగానూ అణువు యొక్క తటస్థతను ప్రభావితం చేయదు, కానీ అది దాని ద్రవ్యరాశి మరియు లక్షణాలను ప్రభావితం చేస్తుంది. ఉదాహరణకు, హైడ్రోజన్ అణువు యొక్క ఏదైనా ఐసోటోప్ ఒక ఎలక్ట్రాన్ మరియు ఒక ప్రోటాన్‌ను కలిగి ఉంటుంది. కానీ న్యూట్రాన్ల సంఖ్య భిన్నంగా ఉంటుంది. ప్రోటియంలో కేవలం 1 న్యూట్రాన్, డ్యూటెరియంలో 2 న్యూట్రాన్లు, ట్రిటియంలో 3 న్యూట్రాన్లు ఉన్నాయి. ఈ మూడు ఐసోటోప్‌లు లక్షణాలలో ఒకదానికొకటి భిన్నంగా ఉంటాయి.

ఐసోటోపుల పోలిక

ఐసోటోపులు ఎలా విభిన్నంగా ఉంటాయి? అవి వేర్వేరు సంఖ్యలో న్యూట్రాన్లు, వేర్వేరు ద్రవ్యరాశి మరియు విభిన్న లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. ఐసోటోపులు ఎలక్ట్రాన్ షెల్స్ యొక్క ఒకే విధమైన నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటాయి. దీని అర్థం రసాయన లక్షణాలలో అవి చాలా పోలి ఉంటాయి. అందువల్ల, వారికి ఆవర్తన పట్టికలో ఒక స్థానం ఇవ్వబడింది.
స్థిరమైన మరియు రేడియోధార్మిక (అస్థిర) ఐసోటోపులు ప్రకృతిలో కనుగొనబడ్డాయి. రేడియోధార్మిక ఐసోటోపుల పరమాణువుల కేంద్రకాలు ఆకస్మికంగా ఇతర కేంద్రకాలుగా రూపాంతరం చెందగలవు. రేడియోధార్మిక క్షయం ప్రక్రియలో, అవి వివిధ కణాలను విడుదల చేస్తాయి.
చాలా మూలకాలు రెండు డజనుకు పైగా రేడియోధార్మిక ఐసోటోపులను కలిగి ఉంటాయి. అదనంగా, రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్‌లు ఖచ్చితంగా అన్ని మూలకాల కోసం కృత్రిమంగా సంశ్లేషణ చేయబడతాయి. ఐసోటోపుల సహజ మిశ్రమంలో, వాటి కంటెంట్ కొద్దిగా మారుతూ ఉంటుంది.
ఐసోటోప్‌ల ఉనికి, కొన్ని సందర్భాల్లో, తక్కువ పరమాణు ద్రవ్యరాశి కలిగిన మూలకాలు అధిక పరమాణు ద్రవ్యరాశి ఉన్న మూలకాల కంటే ఎక్కువ పరమాణు సంఖ్యను ఎందుకు కలిగి ఉంటాయో అర్థం చేసుకోవడం సాధ్యం చేసింది. ఉదాహరణకు, ఆర్గాన్-పొటాషియం జతలో, ఆర్గాన్ భారీ ఐసోటోప్‌లను కలిగి ఉంటుంది మరియు పొటాషియం తేలికపాటి ఐసోటోప్‌లను కలిగి ఉంటుంది. అందువల్ల, ఆర్గాన్ ద్రవ్యరాశి పొటాషియం కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.

ఐసోటోపుల మధ్య తేడాలు ఈ క్రింది విధంగా ఉన్నాయని ImGist నిర్ధారించింది:

అవి వేర్వేరు న్యూట్రాన్‌లను కలిగి ఉంటాయి.
ఐసోటోపులు వేర్వేరు పరమాణు ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉంటాయి.
అయాన్ అణువుల ద్రవ్యరాశి విలువ వాటి మొత్తం శక్తి మరియు లక్షణాలను ప్రభావితం చేస్తుంది.

రేడియోధార్మికత యొక్క దృగ్విషయాన్ని అధ్యయనం చేయడం, 20వ శతాబ్దం మొదటి దశాబ్దంలో శాస్త్రవేత్తలు. పెద్ద సంఖ్యలో రేడియోధార్మిక పదార్ధాలను కనుగొన్నారు - సుమారు 40. బిస్మత్ మరియు యురేనియం మధ్య మూలకాల యొక్క ఆవర్తన పట్టికలో ఖాళీ స్థలాల కంటే వాటిలో చాలా ఎక్కువ ఉన్నాయి. ఈ పదార్ధాల స్వభావం వివాదాస్పదమైంది. కొంతమంది పరిశోధకులు వాటిని స్వతంత్ర రసాయన మూలకాలుగా పరిగణించారు, అయితే ఈ సందర్భంలో ఆవర్తన పట్టికలో వాటి స్థానం యొక్క ప్రశ్న కరగనిదిగా మారింది. ఇతరులు సాధారణంగా వాటిని శాస్త్రీయ కోణంలో మూలకాలుగా పిలవబడే హక్కును తిరస్కరించారు. 1902లో, ఆంగ్ల భౌతిక శాస్త్రవేత్త D. మార్టిన్ అటువంటి పదార్ధాలను రేడియో ఎలిమెంట్స్ అని పిలిచారు. వాటిని అధ్యయనం చేసినప్పుడు, కొన్ని రేడియోధార్మిక మూలకాలు సరిగ్గా అదే రసాయన లక్షణాలను కలిగి ఉన్నాయని స్పష్టమైంది, అయితే పరమాణు ద్రవ్యరాశిలో తేడా ఉంది. ఈ పరిస్థితి ఆవర్తన చట్టంలోని ప్రాథమిక నిబంధనలకు విరుద్ధంగా ఉంది. ఆంగ్ల శాస్త్రవేత్త F. Soddy వైరుధ్యాన్ని పరిష్కరించారు. 1913లో, అతను రసాయనికంగా సారూప్యమైన రేడియో ఎలిమెంట్లను ఐసోటోప్‌లు అని పిలిచాడు (గ్రీకు పదాల నుండి "ఒకే" మరియు "స్థలం" అని అర్ధం), అంటే, అవి ఆవర్తన పట్టికలో ఒకే స్థానాన్ని ఆక్రమించాయి. రేడియోధార్మిక మూలకాలు సహజ రేడియోధార్మిక మూలకాల ఐసోటోప్‌లుగా మారాయి. అవన్నీ మూడు రేడియోధార్మిక కుటుంబాలుగా మిళితం చేయబడ్డాయి, వీటి పూర్వీకులు థోరియం మరియు యురేనియం యొక్క ఐసోటోప్‌లు.

ఆక్సిజన్ యొక్క ఐసోటోపులు. పొటాషియం మరియు ఆర్గాన్ యొక్క ఐసోబార్లు (ఐసోబార్లు ఒకే ద్రవ్యరాశి సంఖ్యతో విభిన్న మూలకాల పరమాణువులు).

సరి మరియు బేసి మూలకాల కోసం స్థిరమైన ఐసోటోపుల సంఖ్య.

ఇతర స్థిరమైన రసాయన మూలకాలు కూడా ఐసోటోప్‌లను కలిగి ఉన్నాయని త్వరలోనే స్పష్టమైంది. వారి ఆవిష్కరణకు ప్రధాన క్రెడిట్ ఆంగ్ల భౌతిక శాస్త్రవేత్త F. ఆస్టన్‌కు చెందినది. అతను అనేక మూలకాల యొక్క స్థిరమైన ఐసోటోపులను కనుగొన్నాడు.

ఆధునిక దృక్కోణం నుండి, ఐసోటోప్‌లు రసాయన మూలకం యొక్క అణువుల రకాలు: అవి వేర్వేరు పరమాణు ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉంటాయి, కానీ అదే అణు ఛార్జ్.

వాటి కేంద్రకాలు ఒకే సంఖ్యలో ప్రోటాన్‌లను కలిగి ఉంటాయి, అయితే వేర్వేరు సంఖ్యలో న్యూట్రాన్‌లు ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, Z = 8 తో ఆక్సిజన్ సహజ ఐసోటోప్‌లు వాటి కేంద్రకాలలో వరుసగా 8, 9 మరియు 10 న్యూట్రాన్‌లను కలిగి ఉంటాయి. ఐసోటోప్ యొక్క కేంద్రకంలోని ప్రోటాన్లు మరియు న్యూట్రాన్ల సంఖ్యల మొత్తాన్ని ద్రవ్యరాశి సంఖ్య A అంటారు. తత్ఫలితంగా, సూచించిన ఆక్సిజన్ ఐసోటోపుల ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలు 16, 17 మరియు 18. ఈ రోజుల్లో, ఐసోటోప్‌ల కోసం క్రింది హోదా ఆమోదించబడింది: మూలకం చిహ్నం యొక్క ఎడమ వైపున Z విలువ ఇవ్వబడింది, A విలువ ఎగువ ఎడమ వైపున ఇవ్వబడింది. ఉదాహరణకు: 16 8 O, 17 8 O, 18 8 O.

కృత్రిమ రేడియోధార్మికత యొక్క దృగ్విషయాన్ని కనుగొన్నప్పటి నుండి, 1 నుండి 110 వరకు Z ఉన్న మూలకాల కోసం అణు ప్రతిచర్యలను ఉపయోగించి సుమారు 1,800 కృత్రిమ రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్‌లు ఉత్పత్తి చేయబడ్డాయి. కృత్రిమ రేడియో ఐసోటోప్‌లలో ఎక్కువ భాగం చాలా తక్కువ అర్ధ-జీవితాన్ని కలిగి ఉంటాయి, వీటిని సెకన్లలో మరియు సెకనుల భిన్నాలలో కొలుస్తారు. ; కొద్దిమంది మాత్రమే సాపేక్షంగా దీర్ఘకాల ఆయుర్దాయం కలిగి ఉంటారు (ఉదాహరణకు, 10 Be - 2.7 10 6 సంవత్సరాలు, 26 Al - 8 10 5 సంవత్సరాలు, మొదలైనవి).

స్థిరమైన మూలకాలు ప్రకృతిలో సుమారు 280 ఐసోటోప్‌ల ద్వారా సూచించబడతాయి. అయినప్పటికీ, వాటిలో కొన్ని భారీ అర్ధ-జీవితాలతో బలహీనంగా రేడియోధార్మికతగా మారాయి (ఉదాహరణకు, 40 K, 87 Rb, 138 La, l47 Sm, 176 Lu, 187 Re). ఈ ఐసోటోపుల జీవితకాలం చాలా పొడవుగా ఉంటుంది, అవి స్థిరంగా పరిగణించబడతాయి.

స్థిరమైన ఐసోటోపుల ప్రపంచంలో ఇంకా చాలా సవాళ్లు ఉన్నాయి. అందువల్ల, వివిధ అంశాలలో వాటి సంఖ్య ఎందుకు ఎక్కువగా మారుతుందో అస్పష్టంగా ఉంది. దాదాపు 25% స్థిరమైన మూలకాలు (Be, F, Na, Al, P, Sc, Mn, Co, As, Y, Nb, Rh, I, Cs, Pt, Tb, Ho, Tu, Ta, Au) ఇందులో ఉన్నాయి ప్రకృతి ఒకే రకమైన అణువు. ఇవి ఒకే మూలకాలు అని పిలవబడేవి. అవన్నీ (B తప్ప) బేసి Z విలువలను కలిగి ఉండటం ఆసక్తికరంగా ఉంటుంది.సాధారణంగా, బేసి మూలకాల కోసం స్థిరమైన ఐసోటోపుల సంఖ్య రెండు కంటే ఎక్కువ ఉండదు. దీనికి విరుద్ధంగా, కొన్ని సరి-Z మూలకాలు పెద్ద సంఖ్యలో ఐసోటోప్‌లను కలిగి ఉంటాయి (ఉదాహరణకు, Xeకి 9, Snకి 10 స్థిరమైన ఐసోటోప్‌లు ఉన్నాయి).

ఇచ్చిన మూలకం యొక్క స్థిరమైన ఐసోటోపుల సమితిని గెలాక్సీ అంటారు. గెలాక్సీలో వాటి కంటెంట్ తరచుగా చాలా హెచ్చుతగ్గులకు గురవుతుంది. ఈ నియమానికి మినహాయింపులు ఉన్నప్పటికీ, అత్యధిక కంటెంట్ నాలుగు (12 C, 16 O, 20 Ca, మొదలైనవి) యొక్క గుణిజాలు కలిగిన ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలతో కూడిన ఐసోటోప్‌లు అని గమనించడం ఆసక్తికరంగా ఉంది.

స్థిరమైన ఐసోటోప్‌ల ఆవిష్కరణ పరమాణు ద్రవ్యరాశి యొక్క దీర్ఘకాల రహస్యాన్ని పరిష్కరించడానికి సాధ్యపడింది - మొత్తం సంఖ్యల నుండి వాటి విచలనం, గెలాక్సీలోని మూలకాల యొక్క స్థిరమైన ఐసోటోపుల యొక్క వివిధ శాతాల ద్వారా వివరించబడింది.

అణు భౌతిక శాస్త్రంలో "ఐసోబార్లు" అనే భావన తెలుసు. ఐసోబార్‌లు ఒకే ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలను కలిగి ఉండే విభిన్న మూలకాల (అంటే వేర్వేరు Z విలువలతో) ఐసోటోప్‌లు. ఐసోబార్ల అధ్యయనం పరమాణు కేంద్రకాల యొక్క ప్రవర్తన మరియు లక్షణాలలో అనేక ముఖ్యమైన నమూనాల స్థాపనకు దోహదపడింది. ఈ నమూనాలలో ఒకటి సోవియట్ రసాయన శాస్త్రవేత్త S. A. షుకరేవ్ మరియు జర్మన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త I. మట్టౌచ్ రూపొందించిన నియమం ద్వారా వ్యక్తీకరించబడింది. ఇది ఇలా చెబుతోంది: రెండు ఐసోబార్లు Z విలువలలో 1 తేడాతో ఉంటే, వాటిలో ఒకటి ఖచ్చితంగా రేడియోధార్మికత కలిగి ఉంటుంది. ఒక జత ఐసోబార్‌లకు ఒక అద్భుతమైన ఉదాహరణ 40 18 Ar - 40 19 K. ఇందులో పొటాషియం ఐసోటోప్ రేడియోధార్మికత కలిగి ఉంటుంది. టెక్నీషియం (Z = 43) మరియు ప్రోమేథియం (Z = 61) మూలకాలలో స్థిరమైన ఐసోటోప్‌లు ఎందుకు లేవని షుకరేవ్-మట్టౌచ్ నియమం వివరించింది. అవి బేసి Z విలువలను కలిగి ఉన్నందున, వాటికి రెండు కంటే ఎక్కువ స్థిరమైన ఐసోటోప్‌లు ఆశించబడవు. కానీ టెక్నీషియం మరియు ప్రోమేథియం యొక్క ఐసోబార్‌లు వరుసగా మాలిబ్డినం (Z = 42) మరియు రుథేనియం (Z = 44), నియోడైమియం (Z = 60) మరియు సమారియం (Z = 62) యొక్క ఐసోటోప్‌లు స్థిరంగా ప్రకృతిలో ప్రాతినిధ్యం వహిస్తాయని తేలింది. ద్రవ్యరాశి సంఖ్యల విస్తృత శ్రేణిలో అణువుల రకాలు. అందువలన, భౌతిక చట్టాలు టెక్నీషియం మరియు ప్రోమేథియం యొక్క స్థిరమైన ఐసోటోపుల ఉనికిని నిషేధిస్తాయి. అందుకే ఈ మూలకాలు వాస్తవానికి ప్రకృతిలో లేవు మరియు కృత్రిమంగా సంశ్లేషణ చేయబడాలి.

ఐసోటోపుల యొక్క ఆవర్తన వ్యవస్థను అభివృద్ధి చేయడానికి శాస్త్రవేత్తలు చాలా కాలంగా ప్రయత్నిస్తున్నారు. వాస్తవానికి, ఇది మూలకాల యొక్క ఆవర్తన పట్టిక ఆధారంగా కాకుండా విభిన్న సూత్రాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. కానీ ఈ ప్రయత్నాలు ఇంకా సంతృప్తికరమైన ఫలితాలకు దారితీయలేదు. నిజమే, పరమాణు కేంద్రకాలలో ప్రోటాన్ మరియు న్యూట్రాన్ షెల్‌లను నింపే క్రమం సూత్రప్రాయంగా, పరమాణువులలోని ఎలక్ట్రాన్ షెల్‌లు మరియు సబ్‌షెల్‌ల నిర్మాణాన్ని పోలి ఉంటుందని భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు నిరూపించారు (అటామ్ చూడండి).

ఇచ్చిన మూలకం యొక్క ఐసోటోపుల ఎలక్ట్రాన్ షెల్లు సరిగ్గా అదే విధంగా నిర్మించబడ్డాయి. అందువల్ల, వాటి రసాయన మరియు భౌతిక లక్షణాలు దాదాపు ఒకేలా ఉంటాయి. హైడ్రోజన్ ఐసోటోపులు (ప్రోటియం మరియు డ్యూటెరియం) మరియు వాటి సమ్మేళనాలు మాత్రమే లక్షణాలలో గుర్తించదగిన వ్యత్యాసాలను ప్రదర్శిస్తాయి. ఉదాహరణకు, భారీ నీరు (D 2 O) +3.8 వద్ద ఘనీభవిస్తుంది, 101.4 ° C వద్ద మరుగుతుంది, 1.1059 g/cm 3 సాంద్రత కలిగి ఉంటుంది మరియు జంతువులు మరియు వృక్ష జీవుల జీవితానికి మద్దతు ఇవ్వదు. హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్‌గా నీరు విద్యుద్విశ్లేషణ సమయంలో, ప్రధానంగా H 2 0 అణువులు కుళ్ళిపోతాయి, అయితే భారీ నీటి అణువులు ఎలక్ట్రోలైజర్‌లో ఉంటాయి.

ఇతర మూలకాల ఐసోటోపులను వేరు చేయడం చాలా కష్టమైన పని. అయినప్పటికీ, అనేక సందర్భాల్లో, సహజ సమృద్ధితో పోలిస్తే గణనీయంగా మార్చబడిన సమృద్ధితో వ్యక్తిగత మూలకాల యొక్క ఐసోటోప్‌లు అవసరం. ఉదాహరణకు, పరమాణు శక్తి సమస్యను పరిష్కరించేటప్పుడు, 235 U మరియు 238 U ఐసోటోప్‌లను వేరు చేయడం అవసరం అయింది. ఈ ప్రయోజనం కోసం, మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ పద్ధతిని మొదట ఉపయోగించారు, దీని సహాయంతో మొదటి కిలోగ్రాముల యురేనియం-235 పొందబడింది. 1944లో USAలో. అయితే, ఈ పద్ధతి చాలా ఖరీదైనదని నిరూపించబడింది మరియు UF 6ని ఉపయోగించే గ్యాస్ డిఫ్యూజన్ పద్ధతి ద్వారా భర్తీ చేయబడింది. ఐసోటోప్‌లను వేరు చేయడానికి ఇప్పుడు అనేక పద్ధతులు ఉన్నాయి, కానీ అవన్నీ చాలా క్లిష్టమైనవి మరియు ఖరీదైనవి. మరియు ఇంకా "విడదీయరాని విభజన" సమస్య విజయవంతంగా పరిష్కరించబడుతోంది.

ఒక కొత్త శాస్త్రీయ క్రమశిక్షణ ఉద్భవించింది - ఐసోటోప్ కెమిస్ట్రీ. రసాయన ప్రతిచర్యలు మరియు ఐసోటోప్ మార్పిడి ప్రక్రియలలో రసాయన మూలకాల యొక్క వివిధ ఐసోటోపుల ప్రవర్తనను ఆమె అధ్యయనం చేస్తుంది. ఈ ప్రక్రియల ఫలితంగా, ఇచ్చిన మూలకం యొక్క ఐసోటోపులు ప్రతిచర్య పదార్థాల మధ్య పునఃపంపిణీ చేయబడతాయి. ఇక్కడ సరళమైన ఉదాహరణ: H 2 0 + HD = HD0 + H 2 (ఒక నీటి అణువు డ్యూటెరియం అణువు కోసం ప్రోటియం అణువును మార్పిడి చేస్తుంది). ఐసోటోపుల జియోకెమిస్ట్రీ కూడా అభివృద్ధి చెందుతోంది. ఆమె భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లోని వివిధ మూలకాల యొక్క ఐసోటోపిక్ కూర్పులోని వైవిధ్యాలను అధ్యయనం చేస్తుంది.

అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించబడేవి లేబుల్ చేయబడిన పరమాణువులు - స్థిరమైన మూలకాల యొక్క కృత్రిమ రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్‌లు లేదా స్థిరమైన ఐసోటోప్‌లు. ఐసోటోపిక్ సూచికల సహాయంతో - లేబుల్ చేయబడిన పరమాణువులు - అవి నిర్జీవ మరియు జీవన స్వభావంలోని మూలకాల కదలిక మార్గాలను, వివిధ వస్తువులలో పదార్థాలు మరియు మూలకాల పంపిణీ యొక్క స్వభావాన్ని అధ్యయనం చేస్తాయి. అణు సాంకేతికతలో ఐసోటోపులు ఉపయోగించబడతాయి: అణు రియాక్టర్ల నిర్మాణానికి పదార్థాలుగా; అణు ఇంధనంగా (థోరియం, యురేనియం, ప్లూటోనియం యొక్క ఐసోటోపులు); థర్మోన్యూక్లియర్ ఫ్యూజన్లో (డ్యూటెరియం, 6 లీ, 3 హీ). రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్‌లు కూడా రేడియేషన్ మూలాలుగా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.

రేడియోధార్మిక మూలకాల లక్షణాలను అధ్యయనం చేసినప్పుడు, ఒకే రసాయన మూలకం వివిధ అణు ద్రవ్యరాశితో అణువులను కలిగి ఉంటుందని కనుగొనబడింది. అదే సమయంలో, అవి ఒకే అణు ఛార్జ్ని కలిగి ఉంటాయి, అనగా, ఇవి విదేశీ పదార్ధాల మలినాలను కలిగి ఉండవు, కానీ అదే పదార్ధం.

ఐసోటోపులు అంటే ఏమిటి మరియు అవి ఎందుకు ఉన్నాయి?

మెండలీవ్ యొక్క ఆవర్తన పట్టికలో, ఈ మూలకం మరియు వివిధ అణు ద్రవ్యరాశి కలిగిన పదార్ధం యొక్క అణువులు రెండూ ఒక కణాన్ని ఆక్రమిస్తాయి. పైన పేర్కొన్నదాని ఆధారంగా, అదే పదార్ధం యొక్క అటువంటి రకాలు "ఐసోటోప్స్" (గ్రీకు ఐసోస్ నుండి - ఒకేలా మరియు టోపోస్ - స్థలం) అనే పేరు ఇవ్వబడ్డాయి. కాబట్టి, ఐసోటోపులు- ఇవి ఇచ్చిన రసాయన మూలకం యొక్క రకాలు, పరమాణు కేంద్రకాల ద్రవ్యరాశిలో భిన్నంగా ఉంటాయి.

అంగీకరించిన ప్రకారం న్యూక్లియస్ యొక్క న్యూట్రాన్-ప్రోటాన్ నమూనాఐసోటోపుల ఉనికిని ఈ క్రింది విధంగా వివరించడం సాధ్యమైంది: ఒక పదార్ధంలోని కొన్ని పరమాణువుల కేంద్రకాలు వేర్వేరు సంఖ్యలో న్యూట్రాన్‌లను కలిగి ఉంటాయి, అయితే అదే సంఖ్యలో ప్రోటాన్‌లు ఉంటాయి. వాస్తవానికి, ఒక మూలకం యొక్క ఐసోటోపుల అణు ఛార్జ్ ఒకేలా ఉంటుంది, కాబట్టి, న్యూక్లియస్‌లోని ప్రోటాన్‌ల సంఖ్య ఒకే విధంగా ఉంటుంది. న్యూక్లియైలు ద్రవ్యరాశిలో విభిన్నంగా ఉంటాయి; తదనుగుణంగా, అవి వేర్వేరు న్యూట్రాన్‌లను కలిగి ఉంటాయి.

స్థిరమైన మరియు అస్థిర ఐసోటోపులు

ఐసోటోప్‌లు స్థిరంగా లేదా అస్థిరంగా ఉండవచ్చు. ఈ రోజు వరకు, సుమారు 270 స్థిరమైన ఐసోటోపులు మరియు 2000 కంటే ఎక్కువ అస్థిరమైనవి. స్థిరమైన ఐసోటోపులు- ఇవి చాలా కాలం పాటు స్వతంత్రంగా ఉండే రసాయన మూలకాల రకాలు.

చాలా వరకు అస్థిర ఐసోటోపులుకృత్రిమంగా పొందబడింది. అస్థిర ఐసోటోపులు రేడియోధార్మికత, వాటి కేంద్రకాలు రేడియోధార్మిక క్షయం ప్రక్రియకు లోబడి ఉంటాయి, అనగా, ఇతర కేంద్రకాలుగా ఆకస్మికంగా పరివర్తన చెందుతాయి, కణాల ఉద్గారం మరియు/లేదా రేడియేషన్‌తో కలిసి ఉంటాయి. దాదాపు అన్ని రేడియోధార్మిక కృత్రిమ ఐసోటోప్‌లు చాలా తక్కువ అర్ధ-జీవితాన్ని కలిగి ఉంటాయి, సెకన్లలో లేదా సెకన్లలో కూడా కొలుస్తారు.

ఒక కేంద్రకం ఎన్ని ఐసోటోప్‌లను కలిగి ఉంటుంది?

న్యూక్లియస్ ఏకపక్ష సంఖ్యలో న్యూట్రాన్‌లను కలిగి ఉండదు. దీని ప్రకారం, ఐసోటోపుల సంఖ్య పరిమితం. ప్రోటాన్ల సరి సంఖ్యమూలకాలు, స్థిరమైన ఐసోటోపుల సంఖ్య పదికి చేరుకోవచ్చు. ఉదాహరణకు, టిన్‌లో 10 ఐసోటోప్‌లు, జినాన్‌లో 9, పాదరసం 7, మొదలైనవి.

ఆ అంశాలు ప్రోటాన్ల సంఖ్య బేసి, రెండు స్థిరమైన ఐసోటోపులను మాత్రమే కలిగి ఉంటుంది. కొన్ని మూలకాలు ఒకే ఒక స్థిరమైన ఐసోటోప్‌ను కలిగి ఉంటాయి. ఇవి బంగారం, అల్యూమినియం, భాస్వరం, సోడియం, మాంగనీస్ మరియు ఇతర పదార్థాలు. వివిధ మూలకాల యొక్క స్థిరమైన ఐసోటోపుల సంఖ్యలో ఇటువంటి వైవిధ్యాలు న్యూక్లియస్ యొక్క బైండింగ్ శక్తిపై ప్రోటాన్లు మరియు న్యూట్రాన్ల సంఖ్య యొక్క సంక్లిష్ట ఆధారపడటంతో సంబంధం కలిగి ఉంటాయి.

ప్రకృతిలోని దాదాపు అన్ని పదార్ధాలు ఐసోటోపుల మిశ్రమం రూపంలో ఉంటాయి. ఒక పదార్ధంలోని ఐసోటోపుల సంఖ్య పదార్ధం రకం, పరమాణు ద్రవ్యరాశి మరియు ఇచ్చిన రసాయన మూలకం యొక్క స్థిరమైన ఐసోటోపుల సంఖ్యపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

"కెమిస్ట్రీ యొక్క ప్రాథమిక అంశాలు" అంశం యొక్క ప్రధాన అంశాలను పునరావృతం చేయండి మరియు ప్రతిపాదిత సమస్యలను పరిష్కరించండి. 6-17 సంఖ్యలను ఉపయోగించండి.

ప్రాథమిక నిబంధనలు

1. పదార్ధం(సరళమైన మరియు సంక్లిష్టమైనది) అనేది ఒక నిర్దిష్ట స్థితిలో ఉన్న పరమాణువులు మరియు అణువుల సమాహారం.

వాటి కూర్పు మరియు (లేదా) నిర్మాణంలో మార్పులతో కూడిన పదార్ధాల రూపాంతరాలు అంటారు రసాయన ప్రతిచర్యలు .

2. నిర్మాణ యూనిట్లు పదార్థాలు:

· అణువు- రసాయన మూలకం లేదా సాధారణ పదార్ధం యొక్క అతి చిన్న విద్యుత్ తటస్థ కణం, దాని అన్ని రసాయన లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది మరియు తరువాత భౌతికంగా మరియు రసాయనికంగా విభజించబడదు.

· అణువు- ఒక పదార్ధం యొక్క అతి చిన్న విద్యుత్ తటస్థ కణం, దాని అన్ని రసాయన లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది, భౌతికంగా విభజించబడదు, కానీ రసాయనికంగా విభజించబడుతుంది.

3. రసాయన మూలకం - ఇది ఒక నిర్దిష్ట అణు ఛార్జ్ కలిగిన ఒక రకమైన అణువు.

4. సమ్మేళనం అణువు :

5. సమ్మేళనం పరమాణు కేంద్రకం :

కేంద్రకం ప్రాథమిక కణాలను కలిగి ఉంటుంది ( న్యూక్లియోన్లు) –

ప్రోటాన్లు(1 1 p ) మరియు న్యూట్రాన్లు(1 0 n ).

· ఎందుకంటే పరమాణువు యొక్క దాదాపు మొత్తం ద్రవ్యరాశి కేంద్రకం మరియు కేంద్రకంలో కేంద్రీకృతమై ఉంటుంది m p ≈ m n≈ 1 అము, ఆ గుండ్రని విలువఎ ఆర్ఒక రసాయన మూలకం కేంద్రకంలోని మొత్తం న్యూక్లియాన్‌ల సంఖ్యకు సమానం.

7. ఐసోటోపులు- ఒకే రసాయన మూలకం యొక్క వివిధ రకాల అణువులు, వాటి ద్రవ్యరాశిలో మాత్రమే ఒకదానికొకటి భిన్నంగా ఉంటాయి.

· ఐసోటోపిక్ సంజ్ఞామానం: మూలకం చిహ్నం యొక్క ఎడమ వైపున మూలకం యొక్క ద్రవ్యరాశి సంఖ్య (పైభాగం) మరియు పరమాణు సంఖ్య (దిగువ)

· ఐసోటోప్‌లు వేర్వేరు ద్రవ్యరాశిని ఎందుకు కలిగి ఉంటాయి?

అసైన్‌మెంట్: క్లోరిన్ ఐసోటోపుల పరమాణు కూర్పును నిర్ణయించండి: 35 17Clమరియు 37 17Cl?

· ఐసోటోప్‌లు వాటి కేంద్రకాలలోని వివిధ సంఖ్యలో న్యూట్రాన్‌ల కారణంగా వేర్వేరు ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉంటాయి.

8. ప్రకృతిలో, రసాయన మూలకాలు ఐసోటోపుల మిశ్రమాల రూపంలో ఉంటాయి.

అదే రసాయన మూలకం యొక్క ఐసోటోపిక్ కూర్పులో వ్యక్తీకరించబడింది పరమాణు భిన్నాలు(ω వద్ద.), ఇచ్చిన ఐసోటోప్ యొక్క పరమాణువుల సంఖ్య, ఇచ్చిన మూలకం యొక్క అన్ని ఐసోటోపుల పరమాణువుల మొత్తం సంఖ్యతో ఏ భాగాన్ని తయారు చేస్తుందో సూచిస్తుంది, ఒకటి లేదా 100%గా తీసుకోబడుతుంది.

ఉదాహరణకి:

ω వద్ద (35 17 Cl) = 0.754

ω వద్ద (37 17 Cl) = 0.246

9. ఆవర్తన పట్టిక రసాయన మూలకాల యొక్క సాపేక్ష పరమాణు ద్రవ్యరాశి యొక్క సగటు విలువలను చూపుతుంది, వాటి ఐసోటోపిక్ కూర్పును పరిగణనలోకి తీసుకుంటుంది. కాబట్టి, పట్టికలో సూచించబడిన Ar పాక్షికంగా ఉంటుంది.

ఎ ఆర్బుధ= ω వద్ద.(1) ∙ అర్ (1) + … + ω వద్ద.(n ) ∙ అర్ ( n )

ఉదాహరణకి:

ఎ ఆర్బుధ(Cl) = 0.754 ∙ 35 + 0.246 ∙ 37 = 35.453

10. పరిష్కరించాల్సిన సమస్య:

నం. 1. 10 బి ఐసోటోప్ యొక్క మోలార్ భిన్నం 19.6% మరియు 11 బి ఐసోటోప్ 80.4% అని తెలిస్తే బోరాన్ యొక్క సాపేక్ష పరమాణు ద్రవ్యరాశిని నిర్ణయించండి.

11. పరమాణువులు మరియు అణువుల ద్రవ్యరాశి చాలా చిన్నవి. ప్రస్తుతం, భౌతిక శాస్త్రం మరియు రసాయన శాస్త్రంలో ఏకీకృత కొలత విధానం అవలంబించబడింది.

1 అము =m(a.u.m.) = 1/12 m(12 సి) = 1.66057 ∙ 10 -27 కిలోలు = 1.66057 ∙ 10 -24 గ్రా.

కొన్ని పరమాణువుల సంపూర్ణ ద్రవ్యరాశి:

m( సి) =1.99268 ∙ 10 -23 గ్రా

m( హెచ్) =1.67375 ∙ 10 -24 గ్రా

m( ఓ) =2.656812 ∙ 10 -23 గ్రా

ఎ ఆర్- ఇచ్చిన పరమాణువు 12 C అణువులో 1/12 కంటే ఎన్ని రెట్లు ఎక్కువగా ఉందో చూపిస్తుంది. శ్రీ∙ 1.66 ∙ 10 -27 కిలోలు

13. పదార్ధాల యొక్క సాధారణ నమూనాలలో అణువులు మరియు అణువుల సంఖ్య చాలా పెద్దది, కాబట్టి, ఒక పదార్ధం మొత్తాన్ని వర్గీకరించేటప్పుడు, కొలత యూనిట్ ఉపయోగించబడుతుంది -పుట్టుమచ్చ .

· పుట్టుమచ్చ (ν)- 12 గ్రా ఐసోటోప్‌లో అణువులు ఉన్నట్లే అదే సంఖ్యలో కణాలు (అణువులు, అణువులు, అయాన్లు, ఎలక్ట్రాన్లు) కలిగి ఉన్న పదార్ధం యొక్క పరిమాణం యొక్క యూనిట్ 12 సి

· 1 పరమాణువు ద్రవ్యరాశి 12 సి 12 అముకు సమానం, కాబట్టి 12 గ్రా ఐసోటోప్‌లోని పరమాణువుల సంఖ్య 12 సిసమానం:

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

· భౌతిక పరిమాణం N Aఅని పిలిచారు అవగాడ్రో స్థిరంగా ఉంటుంది (అవోగాడ్రో సంఖ్య) మరియు పరిమాణం [N A] = mol -1 కలిగి ఉంటుంది.

14. ప్రాథమిక సూత్రాలు:

ఎం = శ్రీ = ρ ∙ Vm(ρ – సాంద్రత; V m – సున్నా స్థాయిలో వాల్యూమ్)

స్వతంత్రంగా పరిష్కరించాల్సిన సమస్యలు

నం. 1. 10% నత్రజని కాని మలినాలను కలిగి ఉన్న 100 గ్రా అమ్మోనియం కార్బోనేట్‌లోని నైట్రోజన్ అణువుల సంఖ్యను లెక్కించండి.

సంఖ్య 2. సాధారణ పరిస్థితుల్లో, అమ్మోనియా మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్తో కూడిన 12 లీటర్ల గ్యాస్ మిశ్రమం 18 గ్రా ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉంటుంది. మిశ్రమంలో ఎన్ని లీటర్ల వాయువు ఉంటుంది?

సంఖ్య 3. అదనపు హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లానికి గురైనప్పుడు, 8.24 గ్రా మాంగనీస్ ఆక్సైడ్ మిశ్రమం (IV) తెలియని ఆక్సైడ్ MO 2 తో, ఇది హైడ్రోక్లోరిక్ యాసిడ్‌తో చర్య తీసుకోదు, పరిసర పరిస్థితులలో 1.344 లీటర్ల వాయువు పొందబడింది. మరొక ప్రయోగంలో, మాంగనీస్ ఆక్సైడ్ యొక్క మోలార్ నిష్పత్తి (IV) తెలియని ఆక్సైడ్ 3:1. తెలియని ఆక్సైడ్ యొక్క సూత్రాన్ని నిర్ణయించండి మరియు మిశ్రమంలో దాని ద్రవ్యరాశి భిన్నాన్ని లెక్కించండి.