Изобары

Поделись знанием:
Перейти к: навигация, поиск

Изоба́ры (в ед.ч. изоба́р; др.-греч. ἴσος (isos) — «одинаковый» + βάρος (baros) — «вес») — нуклиды разных элементов, имеющие одинаковое массовое число; например, изобарами являются 40Ar, 40K, 40Ca.





В ядерной физике

Описание

Хотя массовое число (то есть число нуклонов) A = N + Z в ядрах-изобарах одинаково, числа протонов Z и нейтронов N различаются: <math>Z_1 \ne Z_2</math>, <math>N_1 \ne N_2</math>. Совокупность нуклидов с одинаковым A, но разным Z называют изобарической цепочкой. В то время как массовое число изобаров одинаково, их атомные массы совпадают лишь приближённо. Зависимость атомной массы (или избытка массы) от Z в изобарической цепочке показывает направление возможных бета-распадов. Эта зависимость в первом приближении представляет собой параболу (см. формула Вайцзеккера) — сечение долины стабильности плоскостью A = const.

Те виды радиоактивного распада, которые не изменяют массовое число (бета-распад, двойной бета-распад, изомерный переход), переводят одно ядро-изобар в другое. Поскольку распады такого рода происходят в направлении уменьшения избытка массы, последовательность таких распадов заканчивается на ядре, представляющем энергетический минимум в данной изобарической цепочке (бета-стабильное ядро). Для ядер с чётным массовым числом таких локальных минимумов на изобарической цепочке может быть от 1 до 3, поскольку чётно-чётные ядра (Z и N чётны) благодаря энергии спаривания имеют бо́льшую энергию связи, чем нечётно-нечётные ядра с тем же массовым числом. Локальные минимумы отличаются зарядом ядра на 2 единицы (<math>\Delta Z = \plusmn 2</math>), поэтому прямые бета-переходы между основными состояниями таких ядер невозможны (бета-распад изменяет заряд ядра на единицу). Переходы из локальных минимумов цепочки в глобальный возможны лишь благодаря двойным бета-процессам, которые являются процессами второго порядка по константе связи слабого взаимодействия и поэтому сильно подавлены: периоды полураспада превышают 1019 лет. Таким образом, для нечётных A существует один бета-стабильный изобар, для чётных A — от одного до трёх. Если альфа-распад (и другие виды распада, изменяющие массовое число) для бета-стабильного изотопа запрещён или сильно подавлен, то этот изотоп присутствует в природной смеси изотопов.

Для изобаров справедливо правило Щукарева — Маттауха, объясняющее, в частности, отсутствие стабильных изотопов у технеция[1].

Примордиальные изобарные пары и триады

Существуют 59 примордиальных изобарных пар и 9 примордиальных изобарных триад, которые в основном включают в себя стабильные изотопы элементов с чётными Z, отличающимися на 2 единицы. Если учитывать только стабильные нуклиды, то существуют 48 изобарных пар и 1 изобарная триада:

Примордиальные изобарные пары
Массовое число Изобарная пара Массовое число Изобарная пара Массовое число Изобарная пара
1 36 <math>\mathsf{_{16}S \ \ _{18}Ar}</math> 21 104 <math>\mathsf{_{44}Ru \ \ _{46}Pd}</math> 41 150 <math>\mathsf{_{60}Nd}</math> (2β) <math>\mathsf{_{62}Sm}</math>
2 46 <math>\mathsf{_{20}Ca \ \ _{22}Ti}</math> 22 106 <math>\mathsf{_{46}Pd \ \ _{48}Cd}</math> 42 152 <math>\mathsf{_{62}Sm \ \ _{64}Gd}</math> (α)
3 48 <math>\mathsf{_{20}Ca}</math> (2β) <math>\mathsf{_{22}Ti}</math> 23 108 <math>\mathsf{_{46}Pd \ \ _{48}Cd}</math> 43 154 <math>\mathsf{_{62}Sm \ \ _{64}Gd}</math>
4 54 <math>\mathsf{_{24}Cr \ \ _{26}Fe}</math> 24 110 <math>\mathsf{_{46}Pd \ \ _{48}Cd}</math> 44 156 <math>\mathsf{_{64}Gd \ \ _{66}Dy}</math>
5 58 <math>\mathsf{_{26}Fe \ \ _{28}Ni}</math> 25 112 <math>\mathsf{_{48}Cd \ \ _{50}Sn}</math> 45 158 <math>\mathsf{_{64}Gd \ \ _{66}Dy}</math>
6 64 <math>\mathsf{_{28}Ni \ \ _{30}Zn}</math> 26 113 <math>\mathsf{_{48}Cd}</math> (β)<math>\mathsf{_{49}In}</math> 46 160 <math>\mathsf{_{64}Gd \ \ _{66}Dy}</math>
7 70 <math>\mathsf{_{30}Zn \ \ _{32}Ge}</math> 27 114 <math>\mathsf{_{48}Cd \ \ _{50}Sn}</math> 47 162 <math>\mathsf{_{66}Dy \ \ _{68}Er}</math>
8 74 <math>\mathsf{_{32}Ge \ \ _{34}Ge}</math> 28 115 <math>\mathsf{_{49}In}</math> (β) <math>\mathsf{_{50}Sn}</math> 48 164 <math>\mathsf{_{66}Dy \ \ _{68}Er}</math>
9 76 <math>\mathsf{_{32}Ge}</math> (2β) <math>\mathsf{_{34}Se}</math> 29 116 <math>\mathsf{_{48}Cd}</math> (2β) <math>\mathsf{_{50}Sn}</math> 49 168 <math>\mathsf{_{68}Er \ \ _{70}Yb}</math>
10 78 <math>\mathsf{_{34}Se \ \ _{36}Kr}</math> 30 120 <math>\mathsf{_{50}Sn \ \ _{52}Te}</math> 50 170 <math>\mathsf{_{68}Er \ \ _{70}Yb}</math>
11 80 <math>\mathsf{_{34}Se \ \ _{36}Kr}</math> 31 122 <math>\mathsf{_{50}Sn \ \ _{52}Te}</math> 51 174 <math>\mathsf{_{70}Yb \ \ _{72}Hf}</math> (α)
12 82 <math>\mathsf{_{34}Se}</math> (2β) <math>\mathsf{_{36}Kr}</math> 32 123 <math>\mathsf{_{51}Sb \ \ _{52}Te}</math> 52 184 <math>\mathsf{_{74}W \ \ _{76}Os}</math>
13 84 <math>\mathsf{_{36}Kr \ \ _{36}Sr}</math> 33 126 <math>\mathsf{_{52}Te \ \ _{54}Xe}</math> 53 186 <math>\mathsf{_{74}W \ \ _{76}Os}</math> (α)
14 86 <math>\mathsf{_{36}Kr \ \ _{38}Sr}</math> 34 128 <math>\mathsf{_{52}Te}</math> (2β) <math>\mathsf{_{54}Xe}</math> 54 187 <math>\mathsf{_{75}Re}</math> (β, α) <math>\mathsf{_{76}Os}</math>
15 87 <math>\mathsf{_{37}Rb}</math> (β) <math>\mathsf{_{38}Sr}</math> 35 132 <math>\mathsf{_{54}Xe \ \ _{56}Ba}</math> 55 190 <math>\mathsf{_{76}Os \ \ _{78}Pt}</math> (α)
16 92 <math>\mathsf{_{40}Zr \ \ _{42}Mo}</math> 36 134 <math>\mathsf{_{54}Xe \ \ _{56}Ba}</math> 56 192 <math>\mathsf{_{76}Os \ \ _{78}Pt}</math>
17 94 <math>\mathsf{_{40}Kr \ \ _{42}Mo}</math> 37 142 <math>\mathsf{_{58}Ce \ \ _{60}Nd}</math> 57 196 <math>\mathsf{_{78}Pt \ \ _{80}Hg}</math>
18 98 <math>\mathsf{_{42}Mo \ \ _{44}Ru}</math> 38 144 <math>\mathsf{_{60}Nd}</math> (α) <math>\mathsf{_{62}Sm}</math> 58 198 <math>\mathsf{_{78}Pt \ \ _{80}Hg}</math>
19 100 <math>\mathsf{_{42}Mo}</math> (2β) <math>\mathsf{_{44}Ru}</math> 39 146 <math>\mathsf{_{60}Nd \ \ _{62}Sm}</math> (α) 59 204 <math>\mathsf{_{80}Hg \ \ _{82}Pb}</math>
20 102 <math>\mathsf{_{44}Ru \ \ _{46}Pd}</math> 40 148 <math>\mathsf{_{60}Nd \ \ _{62}Sm}</math> (α)
Примордиальные изобарные триады
Массовое число Изобарная триада
1 40 <math>\mathsf{_{18}Ar \ \ _{19}K}</math> (β+, β, ε) <math>\mathsf{_{20}Ca}</math>
2 50 <math>\mathsf{_{22}Ti \ \ _{23}V}</math> (β+, β) <math>\mathsf{_{24}Cr}</math>
3 96 <math>\mathsf{_{40}Zr}</math> (2β) <math>\mathsf{_{42}Mo \ \ _{44}Ru}</math>
4 124 <math>\mathsf{_{50}Sn \ \ _{52}Te \ \ _{54}Xe}</math>
5 130 <math>\mathsf{_{52}Te}</math> (2β) <math>\mathsf{_{54}Xe \ \ _{56}Ba}</math> (2ε)
6 136 <math>\mathsf{_{54}Xe}</math> (2β) <math>\mathsf{_{56}Ba \ \ _{58}Ce}</math>
7 138 <math>\mathsf{_{56}Ba \ \ _{57}La}</math> (ε, β) <math>\mathsf{_{58}Ce}</math>
8 176 <math>\mathsf{_{70}Yb \ \ _{71}Lu}</math> (β) <math>\mathsf{_{72}Hf}</math>
9 180 <math>\mathsf{_{72}Hf \ \ _{73}Ta}</math> (изомер) <math>\mathsf{_{74}W}</math> (α)

В масс-спектрометрии

В масс-спектрометрии изобарами называются как ядра с одинаковым массовым числом, так и молекулы с (приблизительно) одинаковой молекулярной массой. Так, молекулы 16O1H2H (полутяжёлой воды) являются молекулярными изобарами к атому 19F. Ионы таких молекул и атомов имеют почти одинаковое отношение масса/заряд (при равном заряде) и, следовательно, движутся в электромагнитных полях масс-спектрометра по почти одинаковой траектории, являясь источником фона для своих изобар.

См. также

Напишите отзыв о статье "Изобары"

Примечания

  1. Изотопы // Энциклопедический словарь юного химика. 2-е изд. / Сост. В. А. Крицман, В. В. Станцо. — М.: Педагогика, 1990. — С. 89—91. — ISBN 5-7155-0292-6.

Литература

  • Б. М. Яворский, А. А. Детлаф, А. К. Лебедев. Справочник по физике. — М.: «ОНИКС», «Мир и Образование», 2006. — 1056 с. — 7 000 экз. — ISBN 5-488-00330-4.
В Викисловаре есть статья «изобар»

Отрывок, характеризующий Изобары

– Нездорова, что ли? От страха министра, как нынче этот болван Алпатыч сказал.
– Нет, mon pere. [батюшка.]
Как ни неудачно попала m lle Bourienne на предмет разговора, она не остановилась и болтала об оранжереях, о красоте нового распустившегося цветка, и князь после супа смягчился.
После обеда он прошел к невестке. Маленькая княгиня сидела за маленьким столиком и болтала с Машей, горничной. Она побледнела, увидав свекора.
Маленькая княгиня очень переменилась. Она скорее была дурна, нежели хороша, теперь. Щеки опустились, губа поднялась кверху, глаза были обтянуты книзу.
– Да, тяжесть какая то, – отвечала она на вопрос князя, что она чувствует.
– Не нужно ли чего?
– Нет, merci, mon pere. [благодарю, батюшка.]
– Ну, хорошо, хорошо.
Он вышел и дошел до официантской. Алпатыч, нагнув голову, стоял в официантской.
– Закидана дорога?
– Закидана, ваше сиятельство; простите, ради Бога, по одной глупости.
Князь перебил его и засмеялся своим неестественным смехом.
– Ну, хорошо, хорошо.
Он протянул руку, которую поцеловал Алпатыч, и прошел в кабинет.
Вечером приехал князь Василий. Его встретили на прешпекте (так назывался проспект) кучера и официанты, с криком провезли его возки и сани к флигелю по нарочно засыпанной снегом дороге.
Князю Василью и Анатолю были отведены отдельные комнаты.
Анатоль сидел, сняв камзол и подпершись руками в бока, перед столом, на угол которого он, улыбаясь, пристально и рассеянно устремил свои прекрасные большие глаза. На всю жизнь свою он смотрел как на непрерывное увеселение, которое кто то такой почему то обязался устроить для него. Так же и теперь он смотрел на свою поездку к злому старику и к богатой уродливой наследнице. Всё это могло выйти, по его предположению, очень хорошо и забавно. А отчего же не жениться, коли она очень богата? Это никогда не мешает, думал Анатоль.
Он выбрился, надушился с тщательностью и щегольством, сделавшимися его привычкою, и с прирожденным ему добродушно победительным выражением, высоко неся красивую голову, вошел в комнату к отцу. Около князя Василья хлопотали его два камердинера, одевая его; он сам оживленно оглядывался вокруг себя и весело кивнул входившему сыну, как будто он говорил: «Так, таким мне тебя и надо!»
– Нет, без шуток, батюшка, она очень уродлива? А? – спросил он, как бы продолжая разговор, не раз веденный во время путешествия.
– Полно. Глупости! Главное дело – старайся быть почтителен и благоразумен с старым князем.
– Ежели он будет браниться, я уйду, – сказал Анатоль. – Я этих стариков терпеть не могу. А?
– Помни, что для тебя от этого зависит всё.
В это время в девичьей не только был известен приезд министра с сыном, но внешний вид их обоих был уже подробно описан. Княжна Марья сидела одна в своей комнате и тщетно пыталась преодолеть свое внутреннее волнение.
«Зачем они писали, зачем Лиза говорила мне про это? Ведь этого не может быть! – говорила она себе, взглядывая в зеркало. – Как я выйду в гостиную? Ежели бы он даже мне понравился, я бы не могла быть теперь с ним сама собою». Одна мысль о взгляде ее отца приводила ее в ужас.
Маленькая княгиня и m lle Bourienne получили уже все нужные сведения от горничной Маши о том, какой румяный, чернобровый красавец был министерский сын, и о том, как папенька их насилу ноги проволок на лестницу, а он, как орел, шагая по три ступеньки, пробежал зa ним. Получив эти сведения, маленькая княгиня с m lle Bourienne,еще из коридора слышные своими оживленно переговаривавшими голосами, вошли в комнату княжны.
– Ils sont arrives, Marieie, [Они приехали, Мари,] вы знаете? – сказала маленькая княгиня, переваливаясь своим животом и тяжело опускаясь на кресло.
Она уже не была в той блузе, в которой сидела поутру, а на ней было одно из лучших ее платьев; голова ее была тщательно убрана, и на лице ее было оживление, не скрывавшее, однако, опустившихся и помертвевших очертаний лица. В том наряде, в котором она бывала обыкновенно в обществах в Петербурге, еще заметнее было, как много она подурнела. На m lle Bourienne тоже появилось уже незаметно какое то усовершенствование наряда, которое придавало ее хорошенькому, свеженькому лицу еще более привлекательности.
– Eh bien, et vous restez comme vous etes, chere princesse? – заговорила она. – On va venir annoncer, que ces messieurs sont au salon; il faudra descendre, et vous ne faites pas un petit brin de toilette! [Ну, а вы остаетесь, в чем были, княжна? Сейчас придут сказать, что они вышли. Надо будет итти вниз, а вы хоть бы чуть чуть принарядились!]
Маленькая княгиня поднялась с кресла, позвонила горничную и поспешно и весело принялась придумывать наряд для княжны Марьи и приводить его в исполнение. Княжна Марья чувствовала себя оскорбленной в чувстве собственного достоинства тем, что приезд обещанного ей жениха волновал ее, и еще более она была оскорблена тем, что обе ее подруги и не предполагали, чтобы это могло быть иначе. Сказать им, как ей совестно было за себя и за них, это значило выдать свое волнение; кроме того отказаться от наряжения, которое предлагали ей, повело бы к продолжительным шуткам и настаиваниям. Она вспыхнула, прекрасные глаза ее потухли, лицо ее покрылось пятнами и с тем некрасивым выражением жертвы, чаще всего останавливающемся на ее лице, она отдалась во власть m lle Bourienne и Лизы. Обе женщины заботились совершенно искренно о том, чтобы сделать ее красивой. Она была так дурна, что ни одной из них не могла притти мысль о соперничестве с нею; поэтому они совершенно искренно, с тем наивным и твердым убеждением женщин, что наряд может сделать лицо красивым, принялись за ее одеванье.
– Нет, право, ma bonne amie, [мой добрый друг,] это платье нехорошо, – говорила Лиза, издалека боком взглядывая на княжну. – Вели подать, у тебя там есть масака. Право! Что ж, ведь это, может быть, судьба жизни решается. А это слишком светло, нехорошо, нет, нехорошо!
Нехорошо было не платье, но лицо и вся фигура княжны, но этого не чувствовали m lle Bourienne и маленькая княгиня; им все казалось, что ежели приложить голубую ленту к волосам, зачесанным кверху, и спустить голубой шарф с коричневого платья и т. п., то всё будет хорошо. Они забывали, что испуганное лицо и фигуру нельзя было изменить, и потому, как они ни видоизменяли раму и украшение этого лица, само лицо оставалось жалко и некрасиво. После двух или трех перемен, которым покорно подчинялась княжна Марья, в ту минуту, как она была зачесана кверху (прическа, совершенно изменявшая и портившая ее лицо), в голубом шарфе и масака нарядном платье, маленькая княгиня раза два обошла кругом нее, маленькой ручкой оправила тут складку платья, там подернула шарф и посмотрела, склонив голову, то с той, то с другой стороны.