Prezentace na téma „Jsem jedinečný člověk“. co je osobnost? Rozdíl mezi lidmi a zvířaty

Snímek 3

• Atom jakéhokoli chemického prvku se skládá z kladně nabitého jádra a oblaku záporně nabitých elektronů, které jej obklopují. Pozice chemického prvku v periodické tabulce Mendělejeva (jeho pořadové číslo) je určena nábojem jádra jeho atomů. Podle obrazného vyjádření F. Soddyho jsou atomy izotopů stejné „vně“, ale odlišné „uvnitř“.

Snímek 4

• V roce 1932 byl objeven neutron - částice, která nemá náboj, s hmotností blízkou hmotnosti jádra atomu vodíku - protonu a vznikl proton-neutronový model jádra.V důsledku toho věda stanovil konečnou moderní definici pojmu izotopy: izotopy jsou látky, jejichž atomová jádra se skládají ze stejného počtu protonů a liší se pouze počtem neutronů v jádře. Každý izotop je obvykle označen sadou symbolů, kde X je symbol chemického prvku, Z je náboj atomového jádra (počet protonů), A je hmotnostní číslo izotopu (celkový počet protonů a neutrony v jádře, A = Z + N). Protože se zdá, že jaderný náboj je jednoznačně spojen se symbolem chemického prvku, často se pro zkratku používá symbol AX.
• Ze všech nám známých izotopů mají své vlastní názvy pouze izotopy vodíku. Izotopy 2H a 3H se tedy nazývají deuterium a tritium.

Snímek 5

• V přírodě existují izotopy stabilní i nestabilní - radioaktivní, jejichž jádra atomů podléhají samovolné přeměně na jiná jádra za emise různých částic. Nyní je známo asi 270 stabilních izotopů. Počet nestabilních izotopů přesahuje 2000, naprostá většina z nich byla získána uměle v důsledku různých jaderné reakce. Počet radioaktivních izotopů mnoha prvků je velmi velký a může přesáhnout dva tucty. Počet stabilních izotopů je výrazně menší, některé chemické prvky se skládají pouze z jednoho stabilního izotopu (berylium, fluor, sodík, hliník, fosfor, mangan, zlato atd.). Největší číslo stabilní izotopy - 10 bylo nalezeno v cínu, například v železe jsou 4, ve rtuti - 7.

Snímek 6

Objev izotopů

• V roce 1808 anglický vědec přírodovědec John Dalton poprvé zavedl definici chemického prvku jako látky sestávající z atomů stejného typu. V roce 1869 objevil chemik D.I. Mendělejev periodický zákon chemické prvky. Jednou z obtíží při zdůvodňování konceptu prvku jako látky zaujímající určité místo v buňce periodické tabulky byly experimentálně pozorované neceločíselné atomové hmotnosti prvků. V roce 1866 předložil anglický fyzik a chemik Sir William Crookes hypotézu, že každý přírodní chemický prvek je určitou směsí látek, které jsou identické svými vlastnostmi, ale mají různé atomové hmotnosti, ale v té době takový předpoklad ještě neplatil. experimentální potvrzení.

Snímek 7

• Důležitým krokem k objevu izotopů byl objev fenoménu radioaktivity a hypotéza radioaktivního rozpadu formulovaná Ernstem Rutherfordem a Frederickem Soddym: radioaktivita není nic jiného než rozpad atomu na nabitou částici a atom jiného prvku. , lišící se svými chemickými vlastnostmi od původního. V důsledku toho vznikla myšlenka radioaktivních sérií nebo radioaktivních rodin, na jejichž začátku je první mateřský prvek, který je radioaktivní, a na konci - poslední stabilní prvek. Analýza řetězců přeměn ukázala, že během jejich průběhu se v jedné buňce periodického systému mohou objevit stejné radioaktivní prvky, které se liší pouze atomovou hmotností. Ve skutečnosti to znamenalo zavedení konceptu izotopů.

Snímek 8

• Nezávislé potvrzení existence stabilních izotopů pak bylo získáno v experimentech Thomsona a Astona v letech 1912–1920 se svazky kladně nabitých částic vycházejících z výbojky.
• V roce 1919 Aston zkonstruoval přístroj zvaný hmotnostní spektrograf.Jako zdroj iontů se stále používala výbojka, ale Aston našel metodu, při které sekvenční vychylování paprsku částic v elektrické a magnetické pole vedly k zaostření částic se stejným poměrem náboje k hmotnosti (bez ohledu na jejich rychlost) do stejného bodu na obrazovce. V důsledku následného použití a zdokonalení hmotnostních spektrometrů úsilím mnoha badatelů byla do roku 1935 sestavena téměř úplná tabulka izotopových složení chemických prvků.

Snímek 9

Aplikace izotopů

• V široké míře se používají různé izotopy chemických prvků vědecký výzkum, v různých oborech průmyslu a zemědělství, v nukleární energie, moderní biologie a lékařství ve výzkumu životní prostředí a další oblasti. Vědecký výzkum vyžaduje malá množství vzácných izotopů různých prvků, měřená v gramech a dokonce miligramech za rok. Přitom pro řadu izotopů široce používaných v jaderné energetice, medicíně a dalších průmyslových odvětvích může potřeba jejich výroby dosahovat mnoha kilogramů a dokonce i tun. Ve vědeckém výzkumu jsou stabilní a radioaktivní izotopy široce používány jako izotopové indikátory při studiu široké škály procesů probíhajících v přírodě. V zemědělství izotopy se používají například ke studiu procesů fotosyntézy, stravitelnosti hnojiv a ke zjišťování účinnosti rostlin pomocí dusíku, fosforu, mikroprvků a dalších látek.

Snímek 10

• Izotopové technologie jsou široce používány v medicíně. V USA se tak podle statistik denně provede více než 36 tisíc lékařských výkonů a zhruba 100 milionů laboratorních testů pomocí izotopů. Mezi nejběžnější postupy patří počítačová tomografie. Izotop uhlíku C13 obohacený na 99 % (přirozený obsah cca 1 %) se aktivně využívá při tzv. „diagnostickém monitorování dýchání“. Podstata testu je velmi jednoduchá. Obohacený izotop je zaveden do pacientovy potravy a poté, co se účastní metabolického procesu v různých orgánech těla, je uvolňován při vydechování pacientem oxid uhličitý CO2, který se shromažďuje a analyzuje pomocí spektrometru. Rozdíly v rychlostech procesů spojených s uvolňováním různých množství oxidu uhličitého, značeného izotopem C13, umožňují posoudit stav různých orgánů pacienta. V USA se počet pacientů, kteří podstoupí tento test, odhaduje na 5 milionů ročně. Nyní se k výrobě vysoce obohaceného izotopu C13 v průmyslovém měřítku používají metody laserové separace.

Popis prezentace po jednotlivých snímcích:

1 snímek

Popis snímku:

2 snímek

Popis snímku:

Definice Izotopy (ze starověké řečtiny ισος – „rovný“, „stejný“ a τόπος – „místo“) – odrůdy atomů (a jader) chemického prvku, které mají stejné atomové číslo, ale různá hmotnostní čísla. Název je způsoben tím, že všechny izotopy jednoho atomu jsou umístěny na stejném místě (v jedné buňce) periodické tabulky. Chemické vlastnosti atomu závisí na struktuře elektronového obalu, která je zase určena hlavně nábojem jádra Z (tedy počtem protonů v něm), a téměř nezávisí na jeho hmotnosti. číslo A (tedy celkový počet protonů Z a neutronů N) .

3 snímek

Popis snímku:

Objev izotopů První důkaz, že látky se stejným chemickým chováním mohou mít různé fyzikální vlastnosti, byl získán ze studia radioaktivních přeměn atomů těžkých prvků. V letech 1906-1907 se ukázalo, že produkt radioaktivního rozpadu uranu - ionium a produkt radioaktivního rozpadu thoria - radiothorium mají stejné chemické vlastnosti jako thorium, ale liší se od něj atomovou hmotností a charakteristikami radioaktivního rozpadu. Později se zjistilo, že všechny tři produkty měly stejné optické a rentgenová spektra. Takové látky, stejné v chemických vlastnostech, ale různé ve hmotnosti atomů a některých fyzikální vlastnosti, na návrh anglického vědce Soddyho začali od roku 1910 nazývat izotopy.

4 snímek

Popis snímku:

Izotopy v přírodě Předpokládá se, že izotopové složení většiny prvků na Zemi je ve všech materiálech stejné. Nějaký fyzikální procesy v přírodě vedou k narušení izotopového složení prvků (přirozená frakcionace izotopů, charakteristická pro lehké prvky, stejně jako izotopové posuny při rozpadu přirozených dlouhověkých izotopů). V jaderné geochronologii se využívá postupné hromadění jader v minerálech – produkty rozpadu některých dlouhověkých nuklidů. Zvláštní význam mají procesy tvorby izotopů uhlíku v horních vrstvách atmosféry pod vlivem kosmického záření. Tyto izotopy jsou distribuovány v atmosféře a hydrosféře planety a podílejí se na přeměně uhlíku živých bytostí (zvířat a rostlin). Studium distribuce izotopů uhlíku je základem radiokarbonového datování.

5 snímek

Popis snímku:

Získávání radioaktivních izotopů. Radioaktivní izotopy vznikají v jaderných reaktorech a urychlovačích elementární částice. V současnosti se výrobou izotopů zabývá velké průmyslové odvětví.

6 snímek

Popis snímku:

Aplikace v biologii a medicíně Jednou z nejvýznamnějších studií prováděných s použitím značených atomů bylo studium metabolismu v organismech. Je dokázáno, že v relativně krátké době prochází tělo téměř kompletní obnovou. Atomy, které ji tvoří, jsou nahrazeny novými. Pouze železo, jak ukázaly experimenty na izotopových studiích krve, je výjimkou z tohoto pravidla. Železo je součástí hemoglobinu červených krvinek. Když byly atomy radioaktivního železa zavedeny do potravin, bylo zjištěno, že se téměř nedostávají do krve. Teprve když jsou zásoby železa v těle vyčerpány, tělo začne železo vstřebávat. Pokud neexistují žádné radioaktivní izotopy s dlouhou životností, jako jsou izotopy kyslíku a dusíku, izotopové složení stabilních prvků se změní. Přidáním přebytku izotopu ke kyslíku se tedy zjistilo, že volný kyslík uvolněný během fotosyntézy byl původně součástí vody, nikoli oxidu uhličitého.

7 snímek

Popis snímku:

Průmyslové aplikace Jedním z příkladů je metoda monitorování opotřebení pístních kroužků ve spalovacích motorech. Tím, že ozařují pístní kroužek neutrony, vyvolávají v něm jaderné reakce a činí jej radioaktivním. Když motor běží, částice materiálu kroužků vstupují do mazacího oleje. Zkoumáním úrovně radioaktivity v oleji po určité době chodu motoru se zjišťuje opotřebení kroužků. Radioaktivní izotopy umožňují posuzovat difúzi kovů, procesy ve vysokých pecích apod. Silné záření radioaktivních léků se využívá pro výzkum vnitřní struktura kovové odlitky, aby se v nich odhalily vady.

8 snímek

Popis snímku:

Izotopy v zemědělství Radioaktivní izotopy se stále více používají v zemědělství. Ozařování semen rostlin (bavlník, zelí, ředkvičky atd.) malými dávkami -paprsků z radioaktivních drog vede ke znatelnému zvýšení výnosu. Velké dávky záření způsobují v rostlinách a mikroorganismech mutace, které v některých případech vede ke vzniku mutantů s novými cennými vlastnostmi (radiová selekce). Tak byly vyvinuty cenné odrůdy pšenice, fazolí a dalších plodin a byly získány vysoce produktivní mikroorganismy používané při výrobě antibiotik. Gama záření z radioaktivních izotopů se také používá k hubení škodlivého hmyzu a ke konzervaci potravin.

Snímek 9

Popis snímku:

Izotopy v archeologii Zajímavá aplikace pro určování stáří starověkých předmětů organického původu(dřevo, dřevěné uhlí, tkaniny atd.) byl získán metodou radioaktivního uhlíku. Rostliny vždy obsahují radioaktivní izotop uhlíku s poločasem rozpadu T = 5700 let. Vzniká v zemské atmosféře v malém množství z dusíku pod vlivem neutronů. Ty vznikají v důsledku jaderných reakcí způsobených rychlými částicemi, které vstupují do atmosféry z vesmíru (kosmické záření).

10 snímek

Suchanova K.G. MGP-10

Snímek 2: Izotopy vodíku

Protium je název nejlehčího izotopu vodíku, označuje se symbolem 1 H. Jádro protia se skládá z jednoho protonu, odtud název izotopu. Protium tvoří 99,9885 ± 0,0070 % z celkového počtu atomů vodíku ve vesmíru a je nejběžnějším nuklidem v přírodě mezi izotopy všech chemických prvků. Deuterium (latinsky deuterium, ze starořec. δεύτερος „druhý“), těžký vodík, se označuje symboly D a 2 H - stabilní izotop vodíku s atomovou hmotností 2. Jádro (deuteron) se skládá z jednoho protonu a jednoho neutron. Tritium (starořecky τρίτος „třetí“), supertěžký vodík, je označeno symboly T a 3H - radioaktivní izotop vodíku. Jádro tritia se skládá z protonu a dvou neutronů, nazývá se triton a označuje se t. Vodík-4 je nestabilní izotop vodíku. Syntetizovaný v laboratoři napadením tritia jádry deuteria. V tomto experimentu jádra tritia zachytila ​​neutrony z rychle se pohybujících jader deuteria. Přítomnost vodíku-4 byla odvozena z detekce emitovaných protonů. Vodík-5 je nestabilní izotop vodíku. Syntetizovaný v laboratoři napadením tritia jádry tritia. V tomto experimentu jádra tritia zachytila ​​2 neutrony z rychle se pohybujících jader. Vodík-6 je nestabilní nuklid chemického prvku vodík s hmotnostním číslem 6. Vodík-7 je nestabilní nuklid chemického prvku vodík s hmotnostním číslem 7.

Snímek 3: Obecné informace

Protium Deuterium Tritium Název, symbol Protium, 1 H Deuterium, 2 H Tritium, 3 H Alternativní názvy těžký vodík, D supertěžký vodík, T Neutrony 0 1 2 Protony 1 1 1 Vlastnosti nuklidů Atomová hmotnost 1.00782503207(10) a. e.m. 2,0141017778(4) a. e.m. 3,0160492777(25) a. e.m. Nadměrná hmotnost 7 288,97050 (11 keV 13 135,7216 (3) keV 14 949,8060 (23) keV Specifická vazebná energie (na nukleon) 0,0 (0) keV 1 112,283 (0) Izotopická (0) Izotopická (a91685 keV) (70) % 0,0115(70 ) % Poločas stabilní stabilní[ 12,32(2) let Jaderný spin a parita 1/2 1 1/2 Produkty rozpadu - - 3 He

Snímek 4: Distribuce v přírodě

Izotopy jsou v přírodě distribuovány nerovnoměrně: na přibližně 7000 připadá jeden atom deuteria a na miliardu miliard atomů protia jeden atom beta radioaktivního tritia.

Snímek 5: Hustota izotopů

Izotopické druhy HD 16 O a D 16 2 O jsou těžké vody. Pro charakterizaci izotopového složení vodíku se používá izotopová hustota, která se rovná: kde (D/H) pr je poměr izotopů ve vzorku, (D/H) st je poměr izotopů ve standardu. Na návrh G. Craiga (1961) byla jako mezinárodní standard přijata průměrná oceánská voda. Izotopová hustota je vyjádřena v ppm. Pro standardní střední oceánskou vodu (SMOW) je nula. Kladné hodnoty δD znamenají zvýšení obsahu těžkého izotopu vodíku a záporné hodnoty znamenají pokles ve srovnání s obsahem mořské vody. Kolísání izotopového složení vodíku je poměrně významné a převyšuje podobné změny v izotopových poměrech jiných chemických prvků. Nejmenší kolísání δ D pozorujeme u suchozemských hornin. Největší výkyvy jsou přitom charakteristické pro těkavé látky hlavně v přírodních vodách a organických hmotách.

Snímek 6: Izotopové složení vodíku v přírodních objektech

MORB - roztavený středooceánský čedič - bazalty středooceánského hřbetu

Snímek 7: Deuterium

Pevné deuterium má čtyřúhelníkovou konfiguraci, těleso centrovanou mřížku, a = 0,338 nm, c = 0,560 nm. Vodík a deuterium nejsou izomorfní, jejich vzájemná rozpustnost v pevném stavu je omezená. Při 4,2 K je mezní rozpustnost deuteria ve vodíku 10 % obj. a rozpustnost vodíku v deuteriu je 21 %. Z hlediska chemických vlastností je deuterium podobné vodíku, avšak reakční rychlost při nahrazení vodíku deuteriem znatelně klesá, například při oxidaci organických sloučenin vodíku chlorem - 5-10krát. Při elektrolýze vody se deuterium uvolňuje pomaleji než vodík. S jinými izotopy vodíku tvoří deuterium molekuly protodeuterium HD (mol. hm. 3,02205) a deuterotritium DT (mol. hm. 5,03034).

Snímek 8: Deuterium v ​​celkové hmotnosti izotopů vodíku

Chemický prvek Stabilní izotopy Hojnost v přírodě, at. % Vodík Protium H 99,9853 Deuterium D 0,0147 Deuterium se hromadí ve starověkých minerálech a vodách

Snímek 9: Tritium

Izotop 3H se nazývá tritium (T). Hmotnostní číslo v uhlíkových jednotkách je 3,0170. Atmosféra obsahuje ~1*10-7% (tj. jeden atom tritia na objem vzduchu -10 cm3). Tritia je na Zemi velmi málo a nachází se především ve vodách světových oceánů. Dříve toho bylo méně. Jeho množství ve vodách Země, stejně jako množství deuteria, se neustále zvyšuje, protože vznikají, když jsou jádra dusíku a kyslíku v atmosféře bombardována kosmickým zářením. V důsledku toho se obsah tritia a deuteria v počátečních (juvenilních) vodách neustále zvyšuje.

10

Snímek 10: vlastnosti izotopových odrůd vody

Vlastnosti H 2 O D 2 O Bod tání ºС 0 3,82 Bod varu, ºС 100 101,42 Kritická teplota, ºС 374,2 371,5 Hustota ledu, g/cm3: 0,9176 1,0148 Teplo 11 cal 9,90 tavení, g/04 cm3 Hustota kapaliny: 0,04 g/04 /mol: 1,522 1,435 Výparné teplo, kcal/mol: 10,74 11,11 Povrchové napětí, mN/m 71,97 71,93 Dielektrická konstanta 78,54 78,26 Refrakce indikátoru 1,332987 1,328300 1,328300 Disso 1 8 m/s 1 4 konstanta zvuku 1 7 rychlost 2 14 3 15 1,49 10 – 15

11

Snímek 11: Rozvod těžké vody

V uzavřených nádržích je více těžké vody, protože se odpařuje méně intenzivně než běžná voda. Proto je v oblastech s horkým klimatem více těžké vody. Povrch oceánu na rovníku a v tropech je také obohacen o deuterium, zejména proto, že k tomu přispívají časté atmosférické srážky, při jejichž vzniku kondenzuje voda z plynné fáze a těžká voda kondenzuje rychleji než lehká voda. srážky jsou obohaceny těžkou vodou. Pro povrch oceánu je však zvýšený obsah těžké vody typický pouze v nízkých zeměpisných šířkách. V blízkosti pólů má své vlastní vlastnosti. Ve vysokých jižních zeměpisných šířkách (v Antarktidě) jsou oceánské vody znatelně „lehčí“. To je způsobeno vlivem tající vody z antarktických ledovců, které mají nejnižší obsah deuteria na planetě. Podíl deuteria v ledu Grónska je také malý, nicméně oceánské vody vysokých severních šířek jsou obohaceny těžkou vodou. Zde si tání „těžkého“ arktického ledu vybírá svou daň.

12

Snímek 12

13

Snímek 13: Super těžká voda

V malém množství se supertěžká (tritiová) voda dostává na Zemi jako součást srážek. Tritiová voda je distribuována nerovnoměrně: v kontinentálních nádržích je jí více než v oceánech; Ve vodách polárních oceánů je ho více než v rovníkových. Supertěžká voda se svými vlastnostmi liší od obyčejné vody ještě znatelněji: vaří při 104°C, mrzne při 4...9°C a má hustotu 1,33 g/cm3.

14

Snímek 14: Tvorba vodíku

Ve volné (molekulární) formě, stejně jako ve složení chemických sloučenin, je vodík aktivně odplyňován z pláště. Významné množství H 2 vstupuje na zemský povrch při sopečných erupcích a uvolňuje se v důsledku aktivity vodíkových bakterií účastnících se přeměny organická hmota za anaerobních podmínek. Vodík také vzniká ve velkém množství při rozkladu vody při elektrochemických reakcích a vlivem rozpadových produktů radioaktivních prvků. Díky nevýznamné hmotnosti jádra může vodík opustit gravitační pole Země, tzn. rozptýlit. Tranzit vodíku prochází biosférou. Na rozdíl od chemicky inertního helia však vodík pod vlivem vitální aktivity organismů vstupuje do sloučenin a v důsledku toho je zadržován v biosféře.

15

Snímek 15: Tvorba deuteria

Veškeré deuterium zachované v přírodě je to, co zůstalo v mezihvězdném prostoru a zůstalo téměř od doby velkého třesku, od okamžiku jeho vzniku.

16

Snímek 16: Tvorba deuteria

Zdrojem deuteria ve vesmíru jsou výbuchy supernov a termonukleární procesy probíhající uvnitř hvězd. Deuterium je však v těchto hvězdách zničeno poměrně rychle. Vodík se vypařuje rychleji než těžké deuterium, které se může hromadit. Takže během evoluce muselo docházet k akumulaci deuteria v atmosféře a v povrchových vodách.

17

Snímek 17: Tvorba tritia

Tritium vzniká v horních vrstvách atmosféry v důsledku interakce kosmického záření s jádry N a O: Takto vzniklé atomy tritia v důsledku reakcí radiační oxidace a výměny izotopů přecházejí do molekul vody, poté tritium do složení dešťové vody dopadá na zemský povrch. Myslí si, že je to v pořádku. 90 % přírodního tritia je obsaženo v hydrosféře (ve formě NTO - oxid tritium), 10 % ve stratosféře (NTO) a 0,1 % v troposféře (z toho 50 % ve formě HT plynu). Velké množství tritia vzniká při jaderných a termonukleárních explozích. Výbuch vodíkové bomby s ekvivalentem TNT 1 MT vede k uvolnění (2,6-7,4)*10 8 GBq tritia. Od začátku testování termonukleárních zbraní (1954) se obsah tritia v dešťové vodě zvýšil z 0,5-5,0 na 500 T.E. Během podzemních jaderných výbuchů se tritium také mění na oxid a částečně se dostává na povrch. B-rozpad tritia vytváří lehký izotop helia:

20

Poslední prezentace: Izotopy vodíku: Vliv těžké vody na organismy

Různí výzkumníci nezávisle na sobě prokázali, že těžká voda má negativní vliv na životní funkce organismů; k tomu dochází i při použití běžné přírodní vody s vysokým obsahem těžké vody. Pokusným zvířatům byla podána voda, z níž 1/3 byla nahrazena vodou HDO. Prostřednictvím ne na dlouhou dobu Začaly metabolické poruchy zvířat a byly zničeny ledviny. Když se zvýšil podíl těžké vody, zvířata uhynula. Těžká voda má také depresivní vliv na vývoj vyšších rostlin; pokud jsou zalévány vodou napůl těžkou, růst se zastaví (obr. 1.4). Snížený obsah deuteria ve vodě stimuluje životní procesy. Taková data získala B.I. Rodimov a I.P. Toropov. Dlouhou dobu pozorovali rostliny a živočichy, kteří konzumovali vodu obsahující deuterium o 25 % pod normálem. Ukázalo se, že konzumací takové vody se prasatům, krysám a myším rodila mláďata mnohem početnější a větší než obvykle, produkce vajec kuřat se zdvojnásobila, pšenice dozrála dříve a dávala vyšší výnos.

Učitel izotopů Strashnova Tatyana Anatolyevna

Účel lekce Představit pojem izotopy Typ lekce - učení nového materiálu

Izotopy Jedná se o odrůdy daného chemického prvku, které se liší hmotností. atomová jádra. Jedná se o různé druhy atomů (a jader) stejného chemického prvku s různým počtem neutronů v jádře.

Historie objevu izotopů První důkaz, že látky se stejným chemickým chováním mohou mít různé fyzikální vlastnosti, byl získán ze studia radioaktivních přeměn atomů těžkých prvků. V letech 1906-07 se ukázalo, že produkt radioaktivního rozpadu uranu - ionium a produkt radioaktivního rozpadu thoria - radiothorium, mají stejné chemické vlastnosti jako thorium, ale liší se od něj atomovou hmotností a charakteristikami radioaktivního rozpadu. Později se zjistilo, že všechny tři produkty měly identická optická a rentgenová spektra.

Látky, které jsou shodné v chemických vlastnostech, ale liší se hmotností atomů a některými fyzikálními vlastnostmi, se na návrh anglického vědce F. Soddyho začaly nazývat izotopy.

Izotopy vodíku Vodík se vyskytuje ve formě tří izotopů, které mají jednotlivé názvy: 1H - protium (H), 2H - deuterium (D), 3H - tritium (T; radioaktivní). Protium a deuterium jsou stabilní izotopy s hmotnostními čísly 1 a 2. Jejich obsah v přírodě je 99,98 %, resp. 0,01 %. Tento poměr se může mírně lišit v závislosti na zdroji a způsobu výroby vodíku.

Izotopy vodíku 3H - tritium (T) radioaktivní). Izotop vodíku 3H (tritium) je nestabilní. Jeho poločas rozpadu je 12,32 let. Tritium se přirozeně vyskytuje ve velmi malých množstvích.

izotopy jsou umístěny na stejném místě (ve stejné buňce) periodické tabulky. 16 17 18 O, O, O - tři stabilní izotopy kyslíku Všechny izotopy jednoho prvku mají stejný jaderný náboj (kyslík má 8), liší se pouze počtem neutronů. Obvykle je izotop označen symbolem chemického prvku, ke kterému patří, s přidáním levého horního indexu udávajícího hmotnostní číslo.

Radioaktivní izotopy jsou izotopy, jejichž jádra jsou nestabilní a podléhají radioaktivnímu rozpadu. Většina známých izotopů je radioaktivní (pouze asi 300 z více než 3 000 vědě známých nuklidů je stabilních). Jakýkoli chemický prvek má alespoň několik radioaktivních izotopů, zatímco současně ne všechny prvky mají alespoň jeden stabilní izotop; Všechny známé izotopy všech prvků, které v periodické tabulce následují po olovu, jsou tedy radioaktivní.

Snímek 1

Snímek 2

Snímek 3

Snímek 4

Snímek 5

Snímek 6

Snímek 7

Snímek 8

Snímek 9

Snímek 10

Snímek 11

Prezentaci na téma "Izotopy" si můžete stáhnout zcela zdarma na našem webu. Předmět projektu: Chemie. Barevné diapozitivy a ilustrace vám pomohou zaujmout vaše spolužáky nebo publikum. Pro zobrazení obsahu použijte přehrávač, nebo pokud si chcete stáhnout report, klikněte na odpovídající text pod přehrávačem. Prezentace obsahuje 11 snímků.

Prezentační snímky

Snímek 1

Snímek 2

ISOTOPY jsou odrůdy stejného chemického prvku, které jsou podobné svými fyzikálně-chemickými vlastnostmi, ale mají různé atomové hmotnosti. Název „izotopy“ navrhl v roce 1912 anglický radiochemik Frederick Soddy, který jej vytvořil ze dvou řeckých slov: isos – identický a topos – místo. Izotopy zaujímají stejné místo v buňce Mendělejevovy periodické tabulky prvků.

Snímek 3

Atom jakéhokoli chemického prvku se skládá z kladně nabitého jádra a oblaku záporně nabitých elektronů, které jej obklopují. Pozice chemického prvku v periodické tabulce Mendělejeva (jeho pořadové číslo) je určena nábojem jádra jeho atomů. Podle obrazného vyjádření F. Soddyho jsou atomy izotopů stejné „vně“, ale odlišné „uvnitř“.

Snímek 4

V roce 1932 byl objeven neutron - částice, která nemá náboj, s hmotností blízkou hmotnosti jádra atomu vodíku - protonu a vznikl protonový-neutronový model jádra. V důsledku toho věda stanovila konečnou moderní definici pojmu izotopy: izotopy jsou látky, jejichž atomová jádra se skládají ze stejného počtu protonů a liší se pouze počtem neutronů v jádře. Každý izotop je obvykle označen sadou symbolů, kde X je symbol chemického prvku, Z je náboj atomového jádra (počet protonů), A je hmotnostní číslo izotopu (celkový počet protonů a neutrony v jádře, A = Z + N). Protože se zdá, že jaderný náboj je jednoznačně spojen se symbolem chemického prvku, často se pro zkratku používá symbol AX. Ze všech nám známých izotopů mají své vlastní názvy pouze izotopy vodíku. Izotopy 2H a 3H se tedy nazývají deuterium a tritium.

Snímek 5

V přírodě existují izotopy stabilní i nestabilní - radioaktivní, jejichž jádra atomů podléhají samovolné přeměně na jiná jádra za emise různých částic. Nyní je známo asi 270 stabilních izotopů. Počet nestabilních izotopů přesahuje 2000, naprostá většina z nich je získávána uměle v důsledku různých jaderných reakcí. Počet radioaktivních izotopů mnoha prvků je velmi velký a může přesáhnout dva tucty. Počet stabilních izotopů je výrazně menší, některé chemické prvky se skládají pouze z jednoho stabilního izotopu (berylium, fluor, sodík, hliník, fosfor, mangan, zlato atd.). Největší počet stabilních izotopů - 10 - byl nalezen v cínu, například v železe jsou 4 a ve rtuti - 7.

Snímek 6

Objev izotopů

V roce 1808 anglický vědec přírodovědec John Dalton poprvé zavedl definici chemického prvku jako látky sestávající z atomů stejného typu. V roce 1869 objevil chemik D.I. Mendělejev periodický zákon chemických prvků. Jednou z obtíží při zdůvodňování konceptu prvku jako látky zaujímající určité místo v buňce periodické tabulky byly experimentálně pozorované neceločíselné atomové hmotnosti prvků. V roce 1866 předložil anglický fyzik a chemik Sir William Crookes hypotézu, že každý přírodní chemický prvek je určitou směsí látek, které jsou identické svými vlastnostmi, ale mají různé atomové hmotnosti, ale v té době takový předpoklad ještě neplatil. experimentální potvrzení.

Snímek 7

Důležitým krokem k objevu izotopů byl objev fenoménu radioaktivity a hypotéza radioaktivního rozpadu formulovaná Ernstem Rutherfordem a Frederickem Soddym: radioaktivita není nic jiného než rozpad atomu na nabitou částici a atom jiného prvku. , lišící se svými chemickými vlastnostmi od původního. V důsledku toho vznikla myšlenka radioaktivních sérií nebo radioaktivních rodin, na jejichž začátku je první mateřský prvek, který je radioaktivní, a na konci - poslední stabilní prvek. Analýza řetězců přeměn ukázala, že během jejich průběhu se v jedné buňce periodického systému mohou objevit stejné radioaktivní prvky, které se liší pouze atomovou hmotností. Ve skutečnosti to znamenalo zavedení konceptu izotopů.

Snímek 8

Nezávislé potvrzení existence stabilních izotopů pak bylo získáno v experimentech Thomsona a Astona v letech 1912–1920 se svazky kladně nabitých částic vycházejících z výbojky. V roce 1919 Aston zkonstruoval přístroj zvaný hmotnostní spektrograf. Iontový zdroj stále používal výbojovou trubici, ale Aston našel způsob, jak postupné vychylování svazku částic v elektrických a magnetických polích vedlo k fokusaci částic se stejným poměrem náboje k hmotnosti (bez ohledu na jejich rychlost) při stejný bod na obrazovce. V důsledku následného použití a zdokonalení hmotnostních spektrometrů úsilím mnoha badatelů byla do roku 1935 sestavena téměř úplná tabulka izotopových složení chemických prvků.

Snímek 9

Aplikace izotopů

Různé izotopy chemických prvků jsou široce používány ve vědeckém výzkumu, v různých oblastech průmyslu a zemědělství, v jaderné energetice, moderní biologii a medicíně, v environmentálních studiích a dalších oborech. Vědecký výzkum vyžaduje malá množství vzácných izotopů různých prvků, měřená v gramech a dokonce miligramech za rok. Přitom pro řadu izotopů široce používaných v jaderné energetice, medicíně a dalších průmyslových odvětvích může potřeba jejich výroby dosahovat mnoha kilogramů a dokonce i tun. Ve vědeckém výzkumu jsou stabilní a radioaktivní izotopy široce používány jako izotopové indikátory při studiu široké škály procesů probíhajících v přírodě. V zemědělství se izotopy využívají například ke studiu procesů fotosyntézy, stravitelnosti hnojiv a zjišťování účinnosti rostlin pomocí dusíku, fosforu, mikroprvků a dalších látek.

Snímek 10

Izotopové technologie jsou široce používány v medicíně. V USA se tak podle statistik denně provede více než 36 tisíc lékařských výkonů a zhruba 100 milionů laboratorních testů pomocí izotopů. Mezi nejběžnější postupy patří počítačová tomografie. Izotop uhlíku C13 obohacený na 99 % (přirozený obsah cca 1 %) se aktivně využívá při tzv. „diagnostickém monitorování dýchání“. Podstata testu je velmi jednoduchá. Obohacený izotop je zaveden do potravy pacienta a po účasti na metabolických procesech v různých orgánech těla je uvolňován ve formě oxidu uhličitého CO2 vydechovaného pacientem, který je sbírán a analyzován pomocí spektrometru. Rozdíly v rychlostech procesů spojených s uvolňováním různých množství oxidu uhličitého, značeného izotopem C13, umožňují posoudit stav různých orgánů pacienta. V USA se počet pacientů, kteří podstoupí tento test, odhaduje na 5 milionů ročně. Nyní se k výrobě vysoce obohaceného izotopu C13 v průmyslovém měřítku používají metody laserové separace.