Общие сведения об изотопах. Разновидности химического элемента с одинаковым числом протонов в ядре, но с разным числом нейтронов

Разновидности химического элемента с одинаковым числом протонов в ядре, но с разным числом нейтронов, называются изотопами. В природе известно около 300 стабильных изотопов и более 1200 радиоактивных.

Элементы, обладающие несколькими изотопами, могут иметь различное соотношение этих изотопов в различных природных объектах. Наибольшее число изотопов у олова (z=50) и равно 10.

Изотопы делятся на 2 группы:

1. Стабильные изотопы легких ядер (H, C, N, O, S и другие);

2. Тяжелые радиоактивные изотопы с zболее 82 (Sr, Pb и др.).

Изотопы H, B, C, N, O, S, Cl в природе разделяются в ходе геохимических процессов. Многочисленные изотопы образуются при ядерных превращениях. Таковы изотопы U, Pa, Ac, Ra, Rn, Po, Bi, Sm, Re, Lu, Rb, K, Pb, Os, Hf, Sr, Ca, Ar.

Вариации тяжелых изотопов определяются непрерывным и необратимым процессом их образования в результате радиоактивного распада рубидия, урана, тория. Происходит непрерывное увеличение числа атомов радиоактивных изотопов. Более важной причиной их сложного распада в природных объектах служат геологические процессы, приводящие к постоянному перемещению накопившихся изотопов.

Й.Хефс (1983г.) отмечает следующие общие закономерности геохимии стабильных изотопов.

1. Ощутимое фракционирование в соответствии с большей относительной разницей масс наблюдается особенно хорошо у элементов с Z≤40;

2. У элементов, образующий твердые, жидкие и газообразные соединения, тяжелые изотопы обычно накапливаются в твердой фазе, а также в молекулах, где элементы находятся в наиболее твердой фазе, а также в молекулах, где элементы находятся в наиболее окисленном состоянии;

3. В большинстве биологических систем легкие изотопы обычно накапливаются в продуктах реакции, например, фотосинтеза;

4. Существует и, вероятно, имеет большое значение корреляция отношений между стабильными и радиогенными изотопами.