Мир вокруг нас - "Этэрнус" - Страница 42

Рис. 178

Рис. 179

Следующий f-элемент, диспрозий, также можно получить, добавляя протоны двояко, см. последний его стабильный изотоп — диспрозий-164 ^[8], на рис. 180. В осуществлении выбора между различными возможными конфигурациями ядер, может помочь наблюдение (измерение) значений электрических квадрупольных моментов ядер, о чём, подробнее — позже.

Рис. 180

Итак, мы прошлись по вероятному строению ядер f-элементов, от первого элемента, церия, к элементу, расположенному в середине ряда f-элементов, гадолинию, и чуть далее, к диспрозию. Данных примеров, вероятно, вполне достаточно, для некоторого общего представления, хотя тут всё ещё сильно упрощено.

Далее, обратим внимание на то, что из представленных ядер, наибольшей симметрией между ближней и дальней частью ядра, обладал элемент церий, вернее, последний его стабильный изотоп, церий-142 (см. рис. 171). В этом, ядро церия-142 — оказывается схоже с ядром палладия-110 (рис. 170). При этом, у элемента церия, как и у элемента палладия — наблюдается минимальное число стабильных изотопов, по сравнению с соседними элементами — см. табл. 47 и 48. Причина этого минимума, очевидно — связана с симметрией.

Таблица 47 ^[8]

Число стабильных изотопов и изотопов с периодами полураспада более 13,8 млрд лет, а также изотопов с временем полураспада более года, у церия и смежных чётных элементов

Таблица 48 ^[8]

Число стабильных изотопов и изотопов с периодами полураспада более 13,8 млрд лет, а также изотопов с временем полураспада более года, у палладия и смежных чётных элементов

Следует смотреть, однако, не только на само наличие симметрии ядра, но и на её качество: так, у церия-142 — видно, что периферические части ядра — как бы перегружены протонами, и т. о. отнять от этого ядра (без потери ядром стабильности), можно только очень малое число нейтронов (см. табл. 44).

В противоположность церию-142, последний почти стабильный и симметричный изотоп элемента олова, олово-126 (см. табл. 49) — оказывается, наоборот, перегружен нейтронами, см. рис. 181. Как видно, на периферии этого ядра располагаются уравновешенные кластеры трития, т. о. олово-126 эффективно связывает, суммарно, столько же нейтронов сверх протонов, сколько и гораздо более тяжёлый, церий-142. Поэтому нейтроны от ядра олова-126 можно легко и долго отнимать (см. табл. 49). В итоге, можно объяснить, почему у элемента олова — самое большое число стабильных изотопов, среди всех элементов в таблице Менделеева — 10 (табл. 49).

Таблица 49 ^[8]

Стабильные изотопы и изотопы с периодом полураспада > времени от Большого Взрыва (1,38×10¹⁰ лет), а также изотопы с временем полураспада более года, олова

Рис. 181

Строение последних стабильных ядер элементов, расположенных между церием и оловом — показано на рис. 182. (Эти элементы — предшествуют f-элементам, и являются элементами второй половины 5-го ряда таблицы Менделеева, и начала 6-го ряда (барий), см. табл. 43).

Рис. 182

Идём далее:

Рассмотрим строение ядер элементов конца 6-го — начала 7-го рядов таблицы Менделеева, т. е. последних рядов этой таблицы, см. табл. 50.

Таблица 50

Таблица Менделеева (примечание: в отдельные строки внизу — вынесены лантаноиды (f-элементы) и (ниже) актиноиды (тоже f-элементы))

Начнём с такого примечательного элемента как свинец: Свинец — известен тем, что это последний тяжёлый элемент, у которого ещё имеются стабильные изотопы. Следующие за ним, элементы — полоний, радон, и все остальные (кроме тория (Th)), до самого конца таблицы Менделеева — не имеют стабильных / практически стабильных изотопов, т. е. являются в высокой степени радиоактивными.

Вероятное строение изотопов свинца-200 и -202, имеющих максимальную энергию связи среди изотопов свинца (см. табл. 51) — представлено на рис. 183. Как видно, на периферии самого энерговыгодного ядра, свинца-202, имеются кластеры трития, дающие эффективное связывание нейтронов, уравновешиваемых ими. Всего, в ядре свинца-202, эффективно связано — на 38 нейтронов больше, чем имеется протонов в ядре. Наглядная геометрия ядра соответствует именно такой способности ядра к связыванию нейтронов, т. е. все нейтроны тут связаны непосредственно, или в выгодных кластерах трития и в составе нейтронных мостов.

Таблица 51 ^[18]

Изотопы свинца, с наибольшей энергией связи, и смежные к ним

Примечание: в скобках — значения без округления

Рис. 183

Далее, обратим внимание, что свинец-202, несмотря на максимальную энергию связи — не является стабильным ядром, а оказывается протонизбыточным, см. табл. 52. Дело в том, что для стабилизации ядра — необходимо ещё больше нейтронов, но из структуры свинца-202 на рис. 183, видно, что дополнительные (т. е. добавляемые далее), нейтроны — уже не могут быть связаны непосредственно или в выгодных кластерах и мостах. Поэтому наиболее энерговыгодное ядро — оказывается вытеснено в область протоноизбыточных ядер.

Таблица 52 ^[8]

Стабильные изотопы и изотопы с периодом полураспада > времени от Большого Взрыва (1,38×10¹⁰ лет), а также изотопы с временем полураспада более года, свинца

Далее, идём от свинца-202, к наиболее энерговыгодному изотопу следующего элемента, полония — полонию-206 ^[18], см. рис. 184. Как видно, в этом ядре, на периферии, с одной стороны ядра — оказывается альфа-частица, что означает рост протонизбыточности. Роста же числа выгодно связываемых нейтронов — не наблюдается (вернее, связывается, дополнительно, столько же нейтронов, сколько и протонов, т. е. два, а значит, избыток нейтронов над протонами — не растёт, оставаясь на уровне 38 нейтронов). Нагромождение альфа-частиц в ближней части ядра — поддерживается одним нейтронным мостом, возможности которого стабилизировать эту часть ядра — весьма ограничены. Неудивительно, что у полония — нет стабильных изотопов, а наиболее долгоживущие имеют период полураспада считанные годы, см. табл. 53 и рис. 185.