કયા રાસાયણિક તત્વોમાં આઇસોટોપ હોય છે? આઇસોટોપ્સ શું છે? આઇસોટોપ્સનો માનવ ઉપયોગ

આઇસોટોપ્સ- રાસાયણિક તત્વના અણુઓ (અને મધ્યવર્તી કેન્દ્ર) ની જાતો જે સમાન અણુ (ઓર્ડિનલ) નંબર ધરાવે છે, પરંતુ તે જ સમયે વિવિધ સમૂહ સંખ્યાઓ.

આઇસોટોપ શબ્દ ગ્રીક મૂળ isos (ἴσος "સમાન") અને ટોપોસ (τόπος "સ્થળ") પરથી રચાયો છે, જેનો અર્થ થાય છે "સમાન સ્થાન"; આમ, નામનો અર્થ એ છે કે સામયિક કોષ્ટકમાં સમાન તત્વના વિવિધ આઇસોટોપ્સ સમાન સ્થાન ધરાવે છે.

હાઇડ્રોજનના ત્રણ કુદરતી આઇસોટોપ્સ. હકીકત એ છે કે દરેક આઇસોટોપમાં એક પ્રોટોન હોય છે જેમાં હાઇડ્રોજનના પ્રકારો હોય છે: આઇસોટોપની ઓળખ ન્યુટ્રોનની સંખ્યા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. ડાબેથી જમણે, આઇસોટોપ્સ શૂન્ય ન્યુટ્રોન સાથે પ્રોટિયમ (1H), એક ન્યુટ્રોન સાથે ડ્યુટેરિયમ (2H) અને બે ન્યુટ્રોન સાથે ટ્રીટિયમ (3H) છે.

અણુના ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યાને પરમાણુ સંખ્યા કહેવામાં આવે છે અને તે તટસ્થ (બિન-આયોનાઇઝ્ડ) અણુમાં ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે. દરેક અણુ સંખ્યા ચોક્કસ તત્વને ઓળખે છે, પરંતુ આઇસોટોપ નહીં; આપેલ તત્વના અણુમાં ન્યુટ્રોનની સંખ્યામાં વિશાળ શ્રેણી હોઈ શકે છે. ન્યુક્લિયસમાં ન્યુક્લિઅન્સની સંખ્યા (બંને પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન) એ અણુની સમૂહ સંખ્યા છે, અને આપેલ તત્વના દરેક આઇસોટોપમાં અલગ સમૂહ સંખ્યા હોય છે.

ઉદાહરણ તરીકે, કાર્બન-12, કાર્બન-13 અને કાર્બન-14 એલિમેન્ટલ કાર્બનના ત્રણ આઇસોટોપ છે, જેમાં સમૂહ સંખ્યા 12, 13 અને 14 છે. કાર્બનની અણુ સંખ્યા 6 છે, જેનો અર્થ છે કે દરેક કાર્બન અણુમાં 6 પ્રોટોન હોય છે, તેથી આ આઇસોટોપ્સની ન્યુટ્રોન સંખ્યા અનુક્રમે 6, 7 અને 8 છે.

એનuklides અને આઇસોટોપ્સ

ન્યુક્લાઇડ એ ન્યુક્લિયસનો ઉલ્લેખ કરે છે, અણુ નહીં. સમાન ન્યુક્લિયસ સમાન ન્યુક્લિડ સાથે સંબંધિત છે, ઉદાહરણ તરીકે, ન્યુક્લિડ કાર્બન -13 ના દરેક ન્યુક્લિયસમાં 6 પ્રોટોન અને 7 ન્યુટ્રોન હોય છે. ન્યુક્લાઇડ ખ્યાલ (વ્યક્તિગત પરમાણુ પ્રજાતિઓ સાથે સંબંધિત) રાસાયણિક ગુણધર્મો પર પરમાણુ ગુણધર્મો પર ભાર મૂકે છે, જ્યારે આઇસોટોપ ખ્યાલ (દરેક તત્વના તમામ અણુઓને જૂથબદ્ધ કરવું) પરમાણુ પ્રતિક્રિયા પર રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા પર ભાર મૂકે છે. ન્યુક્લિયસના ગુણધર્મો પર ન્યુટ્રોન નંબરનો મોટો પ્રભાવ છે, પરંતુ રાસાયણિક ગુણધર્મો પર તેની અસર મોટાભાગના તત્વો માટે નહિવત્ છે. સૌથી હળવા તત્વોના કિસ્સામાં પણ, જ્યાં ન્યુટ્રોન અને અણુ સંખ્યાનો ગુણોત્તર આઇસોટોપ વચ્ચે સૌથી વધુ બદલાય છે, તે સામાન્ય રીતે માત્ર એક નાની અસર ધરાવે છે, જો કે તે કેટલાક કિસ્સાઓમાં મહત્વ ધરાવે છે (હાઇડ્રોજન માટે, સૌથી હળવા તત્વ, આઇસોટોપ અસર મોટી છે. જીવવિજ્ઞાન માટે મોટી અસર પડે છે). કારણ કે આઇસોટોપ એ જૂનો શબ્દ છે, તે ન્યુક્લીડ કરતાં વધુ જાણીતો છે અને હજુ પણ કેટલીકવાર એવા સંદર્ભોમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે જ્યાં ન્યુક્લીડ વધુ યોગ્ય હોઈ શકે, જેમ કે પરમાણુ ટેકનોલોજી અને પરમાણુ દવા.

હોદ્દો

આઇસોટોપ અથવા ન્યુક્લાઇડને ચોક્કસ તત્વના નામથી ઓળખવામાં આવે છે (આ અણુ નંબર સૂચવે છે), ત્યારબાદ હાઇફન અને માસ નંબર (ઉદાહરણ તરીકે, હિલીયમ-3, હિલીયમ-4, કાર્બન-12, કાર્બન-14, યુરેનિયમ- 235, અને યુરેનિયમ-239). જ્યારે રાસાયણિક પ્રતીકનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, દા.ત. કાર્બન માટે "C", પ્રમાણભૂત સંકેત (હવે "AZE-નોટેશન" તરીકે ઓળખાય છે કારણ કે A એ સમૂહ સંખ્યા છે, Z એ અણુ સંખ્યા છે, અને E એ તત્વ માટે છે) - સુપરસ્ક્રિપ્ટ વડે માસ નંબર (ન્યુક્લિયન્સની સંખ્યા) સૂચવો રાસાયણિક પ્રતીકની ઉપર ડાબી બાજુએ અને નીચેના ડાબા ખૂણામાં સબસ્ક્રિપ્ટ સાથે અણુ નંબર સૂચવો). કારણ કે પરમાણુ ક્રમાંક તત્વના પ્રતીક દ્વારા આપવામાં આવે છે, સામાન્ય રીતે સુપરસ્ક્રીપ્ટમાં માત્ર માસ નંબર આપવામાં આવે છે અને કોઈ અણુ અનુક્રમણિકા આપવામાં આવતી નથી. ન્યુક્લિયર આઇસોમર, મેટાસ્ટેબલ અથવા એનર્જેટિકલી ઉત્તેજિત ન્યુક્લિયર સ્ટેટ (સૌથી નીચી ઉર્જા ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટના વિરોધમાં), ઉદાહરણ તરીકે, 180m 73Ta (ટેન્ટેલમ-180m) દર્શાવવા માટે ક્યારેક માસ નંબર પછી m અક્ષર ઉમેરવામાં આવે છે.

કિરણોત્સર્ગી, પ્રાથમિક અને સ્થિર આઇસોટોપ્સ

કેટલાક આઇસોટોપ્સ કિરણોત્સર્ગી હોય છે અને તેથી તેને રેડિયોઆઇસોટોપ્સ અથવા રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સ કહેવામાં આવે છે, જ્યારે અન્યમાં ક્યારેય કિરણોત્સર્ગી રીતે ક્ષીણ થતું જોવા મળ્યું નથી અને તેને સ્થિર આઇસોટોપ્સ અથવા સ્થિર ન્યુક્લાઇડ્સ કહેવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, 14 C એ કાર્બનનું કિરણોત્સર્ગી સ્વરૂપ છે, જ્યારે 12 C અને 13 C સ્થિર આઇસોટોપ્સ છે. પૃથ્વી પર લગભગ 339 કુદરતી રીતે બનતા ન્યુક્લાઇડ્સ છે, જેમાંથી 286 આદિકાળના ન્યુક્લિડ્સ છે, એટલે કે તેઓ સૂર્યમંડળની રચનાથી અસ્તિત્વમાં છે.

મૂળ ન્યુક્લાઈડ્સમાં 32 ન્યુક્લાઈડ્સનો સમાવેશ થાય છે જેમાં ખૂબ જ લાંબુ અર્ધ જીવન (100 મિલિયન વર્ષથી વધુ) અને 254 કે જેને ઔપચારિક રીતે "સ્થિર ન્યુક્લાઈડ્સ" ગણવામાં આવે છે કારણ કે તે સડો થતો જોવા મળ્યો ન હતો. મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં, સ્પષ્ટ કારણોસર, જો કોઈ તત્વમાં સ્થિર આઇસોટોપ્સ હોય તો તે આઇસોટોપ્સ પૃથ્વી પર અને સૂર્યમંડળમાં જોવા મળતા તત્વની વિપુલતા પર પ્રભુત્વ ધરાવે છે. જો કે, ત્રણ તત્વો (ટેલ્યુરિયમ, ઇન્ડિયમ અને રેનિયમ) ના કિસ્સામાં, પ્રકૃતિમાં જોવા મળતા સૌથી સામાન્ય આઇસોટોપ ખરેખર એક (અથવા બે) તત્વના અત્યંત લાંબા ગાળાના રેડિયોઆઇસોટોપ છે, હકીકત એ છે કે આ તત્વોમાં એક છે. અથવા વધુ સ્થિર આઇસોટોપ્સ.

સિદ્ધાંત આગાહી કરે છે કે ઘણા દેખીતી રીતે "સ્થિર" આઇસોટોપ્સ/ન્યુક્લાઇડ્સ કિરણોત્સર્ગી છે, અત્યંત લાંબા અર્ધ જીવન સાથે (પ્રોટોનના ક્ષયની શક્યતાને અવગણીને, જે તમામ ન્યુક્લાઇડ્સને આખરે અસ્થિર બનાવશે). 254 ન્યુક્લાઇડ્સ જે ક્યારેય જોવા મળ્યા નથી, તેમાંથી માત્ર 90 (પ્રથમ 40 તત્વોમાંથી તમામ) સૈદ્ધાંતિક રીતે તમામ જાણીતા સ્વરૂપો માટે સ્થિર છે. તત્વ 41 (નિઓબિયમ) સ્વયંસ્ફુરિત વિભાજન દ્વારા સૈદ્ધાંતિક રીતે અસ્થિર છે, પરંતુ આ ક્યારેય શોધાયું નથી. ઘણા અન્ય સ્થિર ન્યુક્લાઇડ્સ સિદ્ધાંતમાં અન્ય જાણીતા સડો સ્વરૂપો માટે ઊર્જાસભર રીતે સંવેદનશીલ હોય છે, જેમ કે આલ્ફા સડો અથવા ડબલ બીટા સડો, પરંતુ સડો ઉત્પાદનો હજુ સુધી અવલોકન કરવામાં આવ્યા નથી, અને તેથી આ આઇસોટોપ્સ "નિરીક્ષણ રૂપે સ્થિર" માનવામાં આવે છે. આ ન્યુક્લાઇડ્સ માટે અનુમાનિત અર્ધ-જીવન ઘણીવાર બ્રહ્માંડની અંદાજિત વય કરતાં ઘણું વધારે છે, અને હકીકતમાં બ્રહ્માંડની ઉંમર કરતાં અર્ધ-જીવિત સાથે 27 જાણીતા રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સ પણ છે.

કિરણોત્સર્ગી ન્યુક્લાઈડ્સ કૃત્રિમ રીતે બનાવવામાં આવ્યા છે, હાલમાં 3,339 જાણીતા ન્યુક્લાઈડ્સ છે. આમાં 905 ન્યુક્લાઇડ્સનો સમાવેશ થાય છે જે કાં તો સ્થિર હોય છે અથવા 60 મિનિટથી વધુ અર્ધ જીવન ધરાવે છે.

આઇસોટોપ્સના ગુણધર્મો

રાસાયણિક અને પરમાણુ ગુણધર્મો

તટસ્થ અણુમાં પ્રોટોન જેટલા જ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. આમ, આપેલ તત્વના વિવિધ આઇસોટોપ્સમાં સમાન સંખ્યામાં ઇલેક્ટ્રોન હોય છે અને સમાન ઇલેક્ટ્રોનિક માળખાં હોય છે. અણુની રાસાયણિક વર્તણૂક મોટાભાગે તેના ઇલેક્ટ્રોનિક બંધારણ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવતી હોવાથી, વિવિધ આઇસોટોપ્સ લગભગ સમાન રાસાયણિક વર્તન દર્શાવે છે.

આમાં અપવાદ ગતિશીલ આઇસોટોપ અસર છે: તેમના મોટા સમૂહને લીધે, ભારે આઇસોટોપ્સ સમાન તત્વના હળવા આઇસોટોપ કરતાં થોડી વધુ ધીમેથી પ્રતિક્રિયા આપે છે. પ્રોટિયમ (1 H), ડ્યુટેરિયમ (2 H), અને ટ્રિટિયમ (3 H) માટે આ સૌથી વધુ ઉચ્ચારવામાં આવે છે, કારણ કે ડ્યુટેરિયમમાં પ્રોટિયમનું બમણું દળ હોય છે અને ટ્રીટિયમમાં પ્રોટિયમના ત્રણ ગણું દળ હોય છે. સમૂહમાં આ તફાવતો તેમના સંબંધિત રાસાયણિક બોન્ડની વર્તણૂકને પણ અસર કરે છે, જે અણુ પ્રણાલીઓના ગુરુત્વાકર્ષણ કેન્દ્ર (ઘટાડો દળ) ને બદલી નાખે છે. જો કે, ભારે તત્વો માટે આઇસોટોપ્સ વચ્ચેનો સાપેક્ષ સમૂહ તફાવત ઘણો ઓછો હોય છે, તેથી રસાયણશાસ્ત્રમાં સામૂહિક તફાવતની અસરો સામાન્ય રીતે નહિવત્ હોય છે. (ભારે તત્વોમાં હળવા તત્વો કરતાં પ્રમાણમાં વધુ ન્યુટ્રોન પણ હોય છે, તેથી પરમાણુ સમૂહ અને કુલ ઇલેક્ટ્રોન માસનો ગુણોત્તર કંઈક અંશે મોટો હોય છે).

તેવી જ રીતે, બે પરમાણુઓ કે જેઓ માત્ર તેમના અણુઓના આઇસોટોપ્સમાં અલગ પડે છે (આઇસોટોપોલોગ્સ) સમાન ઇલેક્ટ્રોનિક માળખું ધરાવે છે અને તેથી લગભગ અસ્પષ્ટ ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો (ફરીથી, પ્રાથમિક અપવાદો ડ્યુટેરિયમ અને ટ્રીટિયમ છે). પરમાણુની કંપનશીલ સ્થિતિ તેના આકાર અને તેના ઘટક અણુઓના સમૂહ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે; તેથી, વિવિધ આઇસોટોપોલોગ્સમાં વાઇબ્રેશનલ મોડ્સના વિવિધ સેટ હોય છે. કારણ કે વાઇબ્રેશનલ મોડ્સ પરમાણુને યોગ્ય ઊર્જાના ફોટોન શોષવાની મંજૂરી આપે છે, આઇસોટોપોલોગ્સ ઇન્ફ્રારેડમાં વિવિધ ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો ધરાવે છે.

પરમાણુ ગુણધર્મો અને સ્થિરતા

આઇસોટોપિક અર્ધ જીવન. સ્થિર આઇસોટોપ્સ માટેનો આલેખ Z = N રેખામાંથી વિચલિત થાય છે કારણ કે તત્વ નંબર Z વધે છે

અણુ ન્યુક્લીમાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનનો સમાવેશ થાય છે જે એક અવશેષ મજબૂત બળ દ્વારા એકસાથે બંધાયેલ છે. કારણ કે પ્રોટોન હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ છે, તેઓ એકબીજાને ભગાડે છે. ન્યુટ્રોન, જે ઇલેક્ટ્રિકલી ન્યુટ્રલ હોય છે, તે ન્યુક્લિયસને બે રીતે સ્થિર કરે છે. તેમનો સંપર્ક પ્રોટોનને સહેજ અલગ કરી દે છે, પ્રોટોન વચ્ચેના ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક વિકારને ઘટાડે છે, અને તેઓ એકબીજા પર અને પ્રોટોન પર આકર્ષક પરમાણુ બળનો ઉપયોગ કરે છે. આ કારણોસર, એક ન્યુક્લિયસ સાથે જોડાવા માટે બે અથવા વધુ પ્રોટોન માટે એક અથવા વધુ ન્યુટ્રોન જરૂરી છે. જેમ જેમ પ્રોટોનની સંખ્યામાં વધારો થાય છે, તેમ તેમ સ્થિર ન્યુક્લિયસ પ્રદાન કરવા માટે જરૂરી પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનનો ગુણોત્તર પણ વધે છે (જમણી બાજુનો ગ્રાફ જુઓ). ઉદાહરણ તરીકે, ન્યુટ્રોન:પ્રોટોન રેશિયો 3 2 He 1:2 હોવા છતાં, ન્યુટ્રોન:પ્રોટોન રેશિયો 238 92 U છે
3:2 થી વધુ. સંખ્યાબંધ હળવા તત્વોમાં 1:1 ગુણોત્તર (Z = N) સાથે સ્થિર ન્યુક્લિડ્સ હોય છે. ન્યુક્લાઇડ 40 20 Ca (કેલ્શિયમ-40) એ ન્યુટ્રોન અને પ્રોટોનની સમાન સંખ્યા સાથે નિરીક્ષણની દૃષ્ટિએ સૌથી ભારે સ્થિર ન્યુક્લાઇડ છે; (સૈદ્ધાંતિક રીતે, સૌથી ભારે સ્થિર સલ્ફર -32 છે). કેલ્શિયમ-40 કરતાં ભારે તમામ સ્થિર ન્યુક્લાઈડ્સ પ્રોટોન કરતાં વધુ ન્યુટ્રોન ધરાવે છે.

તત્વ દીઠ આઇસોટોપ્સની સંખ્યા

સ્થિર આઇસોટોપ્સ સાથેના 81 તત્વોમાંથી, કોઈપણ તત્વ માટે અવલોકન કરાયેલ સ્થિર આઇસોટોપ્સની સૌથી વધુ સંખ્યા દસ છે (તત્વ ટીન માટે). કોઈપણ તત્વમાં નવ સ્થિર આઇસોટોપ નથી. ઝેનોન એ આઠ સ્થિર આઇસોટોપ્સ ધરાવતું એકમાત્ર તત્વ છે. ચાર તત્વો પાસે સાત સ્થિર આઇસોટોપ્સ છે, જેમાંથી આઠમાં છ સ્થિર આઇસોટોપ્સ છે, દસમાં પાંચ સ્થિર આઇસોટોપ્સ છે, નવ પાસે ચાર સ્થિર આઇસોટોપ્સ છે, પાંચમાં ત્રણ સ્થિર આઇસોટોપ્સ છે, 16 પાસે બે સ્થિર આઇસોટોપ્સ છે, અને 26 તત્વો પાસે માત્ર એક છે (જેમાંથી 19 છે) કહેવાતા મોનોન્યુક્લાઇડ તત્વો, જેમાં એક જ આદિમ સ્થિર આઇસોટોપ છે જે ઉચ્ચ ચોકસાઈ સાથે પ્રાકૃતિક તત્વના અણુ વજનને ઠીક કરે છે અને 3 કિરણોત્સર્ગી મોનોન્યુક્લાઇડ તત્વો પણ હાજર છે). ત્યાં કુલ 254 ન્યુક્લિડ્સ છે જેનો ક્ષય થતો જોવા મળ્યો નથી. એક અથવા વધુ સ્થિર આઇસોટોપ્સ ધરાવતા 80 તત્વો માટે, સ્થિર આઇસોટોપ્સની સરેરાશ સંખ્યા 254/80 = 3.2 તત્વ દીઠ આઇસોટોપ છે.

ન્યુક્લિઅન્સની સમ અને વિષમ સંખ્યા

પ્રોટોન: ન્યુટ્રોન ગુણોત્તર પરમાણુ સ્થિરતાને અસર કરતું એકમાત્ર પરિબળ નથી. તે તેના અણુ ક્રમાંક Z, ન્યુટ્રોન N ની સંખ્યાની સમાનતા અથવા વિષમતા પર પણ આધાર રાખે છે, તેથી તેમની સમૂહ સંખ્યા A નો સરવાળો. Z અને N બંને પરમાણુ બંધનકર્તા ઉર્જા ઓછી કરે છે, જે સામાન્ય રીતે ઓછા સ્થિર હોય તેવા વિચિત્ર ન્યુક્લીઓ બનાવે છે. પડોશી ન્યુક્લિયસ, ખાસ કરીને વિચિત્ર આઇસોબાર્સ વચ્ચે પરમાણુ બંધનકર્તા ઊર્જામાં આ નોંધપાત્ર તફાવત, મહત્વપૂર્ણ પરિણામો ધરાવે છે: ન્યુટ્રોન અથવા પ્રોટોનની સબઓપ્ટિમલ સંખ્યાવાળા અસ્થિર આઇસોટોપ્સ બીટા સડો (પોઝિટ્રોન સડો સહિત), ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચર, અથવા અન્ય વિદેશી માધ્યમો જેમ કે સ્વયંસ્ફુરિત વિભાજન અને સડો ક્લસ્ટરો.

મોટા ભાગના સ્થિર ન્યુક્લાઈડ્સ એ પ્રોટોનની એક સમાન સંખ્યા અને ન્યુટ્રોનની એક સમાન સંખ્યા છે, જ્યાં Z, N અને A સંખ્યાઓ બધી સમાન છે. વિષમ સ્થિર ન્યુક્લાઇડ્સ વિભાજિત થાય છે (લગભગ સમાનરૂપે) વિષમ રાશિઓમાં.

અણુ સંખ્યા

148 ઈવન પ્રોટોન, ઈવન ન્યુટ્રોન (NE) ન્યુક્લાઈડ્સ તમામ સ્થિર ન્યુક્લાઈડ્સના ~58% માટે જવાબદાર છે. ત્યાં 22 આદિકાળના લાંબા સમય સુધી જીવતા સમ ન્યુક્લિડ્સ પણ છે. પરિણામે, 2 થી 82 સુધીના 41 સમ-સંખ્યાવાળા તત્વોમાંના દરેકમાં ઓછામાં ઓછો એક સ્થિર આઇસોટોપ હોય છે, અને આમાંના મોટાભાગના તત્વો બહુવિધ પ્રાથમિક આઇસોટોપ ધરાવે છે. આ સમ-સંખ્યાવાળા તત્વોમાંથી અડધા છ અથવા વધુ સ્થિર આઇસોટોપ્સ ધરાવે છે. હિલીયમ-4 ની અત્યંત સ્થિરતા, બે પ્રોટોન અને બે ન્યુટ્રોનના બેવડા સંયોજનને કારણે, પરમાણુ સંમિશ્રણ દ્વારા ભારે તત્વોના સંચય માટે પ્લેટફોર્મ તરીકે સેવા આપવા માટે અસ્તિત્વમાં છે તેટલા લાંબા સમય સુધી પાંચ કે આઠ ન્યુક્લીઅન્સ ધરાવતા કોઈપણ ન્યુક્લાઈડ્સને અટકાવે છે.

આ 53 સ્થિર ન્યુક્લાઈડ્સમાં સમ સંખ્યામાં પ્રોટોન અને વિષમ સંખ્યામાં ન્યુટ્રોન હોય છે. સમ આઇસોટોપ્સની તુલનામાં તેઓ લઘુમતી છે, જે લગભગ 3 ગણા વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં છે. સ્થિર ન્યુક્લાઈડ ધરાવતા 41 ઈવન-ઝેડ તત્વોમાં, માત્ર બે તત્વો (આર્ગોન અને સેરિયમ) પાસે સમાન-વિષમ સ્થિર ન્યુક્લાઈડ નથી. એક તત્વ (ટીન) ત્રણ ધરાવે છે. ત્યાં 24 તત્વો છે જેમાં એક સમાન-વિષમ ન્યુક્લાઇડ હોય છે અને 13 જેમાં બે વિષમ-વિષમ ન્યુક્લાઇડ હોય છે.

તેમની વિષમ ન્યુટ્રોન સંખ્યાઓને કારણે, ન્યુટ્રોન કપ્લીંગ ઈફેક્ટ્સમાંથી ઉદભવતી ઊર્જાને કારણે ઓડ-ઈવન ન્યુક્લાઈડ્સમાં મોટા ન્યુટ્રોન કેપ્ચર ક્રોસ સેક્શન હોય છે. આ સ્થિર ન્યુક્લાઇડ્સ પ્રકૃતિમાં અસામાન્ય રીતે વિપુલ પ્રમાણમાં હોઈ શકે છે, મુખ્યત્વે કારણ કે આદિકાળની વિપુલતા બનાવવા અને દાખલ કરવા માટે તેઓ ન્યુટ્રોન કેપ્ચરથી બચીને s પ્રક્રિયા દરમિયાન અને ન્યુક્લિયોસિન્થેસિસ દરમિયાન r ન્યુટ્રોન કેપ્ચર પ્રક્રિયા દરમિયાન અન્ય સ્થિર સમ-વિષમ આઇસોટોપ બનાવે છે.

વિષમ અણુ સંખ્યા

48 સ્થિર વિષમ-પ્રોટોન અને સમ-ન્યુટ્રોન ન્યુક્લાઇડ્સ, તેમની જોડીવાળા ન્યુટ્રોનની સમાન સંખ્યા દ્વારા સ્થિર, વિચિત્ર તત્વોના મોટાભાગના સ્થિર આઇસોટોપ્સ બનાવે છે; બહુ ઓછા વિષમ-પ્રોટોન-વિષમ ન્યુટ્રોન ન્યુક્લાઇડ્સ અન્ય બનાવે છે. Z = 1 થી 81 સુધીના 41 વિચિત્ર તત્વો છે, જેમાંથી 39 સ્થિર આઇસોટોપ્સ ધરાવે છે (તત્વો ટેકનેટિયમ (43 Tc) અને પ્રોમેથિયમ (61 Pm) પાસે કોઈ સ્થિર આઇસોટોપ નથી). આ 39 વિચિત્ર Z તત્વોમાંથી, 30 તત્વો (હાઈડ્રોજન-1 સહિત, જ્યાં 0 ન્યુટ્રોન સમ હોય છે) પાસે એક સ્થિર સમ-વિષમ આઇસોટોપ અને નવ તત્વો છે: ક્લોરિન (17 Cl), પોટેશિયમ (19K), તાંબુ (29 Cu), ગેલિયમ (31 Ga), બ્રોમિન (35 Br), સિલ્વર (47 Ag), એન્ટિમોની (51 Sb), ઇરિડીયમ (77 Ir) અને થૅલિયમ (81 Tl) દરેકમાં બે ઓડ-ઇવન સ્થિર આઇસોટોપ છે. આ 30 + 2 (9) = 48 સ્થિર સમ-સમ આઇસોટોપ આપે છે.

માત્ર પાંચ સ્થિર ન્યુક્લાઈડ્સમાં એક વિષમ સંખ્યામાં પ્રોટોન અને વિષમ સંખ્યામાં ન્યુટ્રોન બંને હોય છે. પ્રથમ ચાર "વિષમ-વિષમ" ન્યુક્લાઈડ્સ ઓછા પરમાણુ વજનના ન્યુક્લાઈડ્સમાં જોવા મળે છે જેના માટે પ્રોટોનને ન્યુટ્રોનમાં બદલવાથી અથવા તેનાથી વિપરિત પ્રોટોન-ન્યુટ્રોન ગુણોત્તર ખૂબ જ એકબાજુમાં પરિણમશે.

એકમાત્ર સંપૂર્ણપણે "સ્થિર", વિષમ-વિષમ ન્યુક્લાઇડ 180m 73 Ta છે, જે 254 સ્થિર આઇસોટોપ્સમાં દુર્લભ માનવામાં આવે છે અને તે એકમાત્ર આદિમ અણુ આઇસોમર છે જે પ્રાયોગિક પ્રયાસો છતાં, હજુ સુધી ક્ષીણ થતું જોવા મળ્યું નથી.

ન્યુટ્રોનની વિષમ સંખ્યા

વિષમ સંખ્યામાં ન્યુટ્રોન સાથેના એક્ટિનાઇડ્સ વિભાજન (થર્મલ ન્યુટ્રોન સાથે) તરફ વલણ ધરાવે છે, જ્યારે સમાન ન્યુટ્રોન નંબર ધરાવતા લોકો સામાન્ય રીતે આમ કરતા નથી, જો કે તેઓ ઝડપી ન્યુટ્રોન સાથે વિખંડન કરે છે. તમામ અવલોકન રૂપે સ્થિર વિષમ-વિષમ ન્યુક્લાઇડ્સ બિન-શૂન્ય પૂર્ણાંક સ્પિન ધરાવે છે. આનું કારણ એ છે કે એકલ અનપેયર્ડ ન્યુટ્રોન અને એક અનપેયર્ડ પ્રોટોન એકબીજા તરફ વધારે પરમાણુ બળનું આકર્ષણ ધરાવે છે જો તેમની સ્પિન સંરેખિત કરવાને બદલે સંરેખિત (ઓછામાં ઓછા 1 એકમનું કુલ સ્પિન ઉત્પન્ન કરે છે) હોય છે.

પ્રકૃતિમાં ઘટના

તત્વો એક અથવા વધુ કુદરતી રીતે બનતા આઇસોટોપથી બનેલા છે. અસ્થિર (કિરણોત્સર્ગી) આઇસોટોપ્સ પ્રાથમિક અથવા પોસ્ટપ્રાઈમરી છે. આદિમ આઇસોટોપ્સ સ્ટેલર ન્યુક્લિયોસિન્થેસિસ અથવા અન્ય પ્રકારના ન્યુક્લિયોસિન્થેસિસનું ઉત્પાદન હતું જેમ કે કોસ્મિક રે ફિશન, અને તે વર્તમાન દિવસ સુધી યથાવત છે કારણ કે તેમનો સડો દર ખૂબ ઓછો છે (દા.ત., યુરેનિયમ-238 અને પોટેશિયમ-40). કોસ્મોજેનિક ન્યુક્લાઈડ્સ (દા.ત. ટ્રીટિયમ, કાર્બન-14) અથવા કિરણોત્સર્ગી રેડિયોજેનિક ન્યુક્લાઈડ (દા.ત. યુરેનિયમથી રેડિયમ) ની પુત્રીમાં કિરણોત્સર્ગી આદિમ આઇસોટોપના સડોથી કોસ્મિક રે બોમ્બાર્ડમેન્ટ દ્વારા કુદરતી પછીના આઇસોટોપ બનાવવામાં આવ્યા હતા. કેટલાક આઇસોટોપ્સ કુદરતી રીતે અન્ય કુદરતી પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા ન્યુક્લિયોજેનિક ન્યુક્લાઇડ્સ તરીકે સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે, જેમ કે જ્યારે કુદરતી પરમાણુ વિભાજનમાંથી ન્યુટ્રોન અન્ય અણુ દ્વારા શોષાય છે.

ઉપર ચર્ચા કર્યા મુજબ, માત્ર 80 તત્વોમાં સ્થિર આઇસોટોપ છે, અને તેમાંથી 26 પાસે માત્ર એક જ સ્થિર આઇસોટોપ છે. આમ, લગભગ બે તૃતીયાંશ સ્થિર તત્વો પૃથ્વી પર કુદરતી રીતે કેટલાંક સ્થિર આઇસોટોપ્સમાં જોવા મળે છે, જેમાં ટીન (50Sn) માટે તત્વ માટે સૌથી વધુ સ્થિર આઇસોટોપ્સ દસ છે. પૃથ્વી પર લગભગ 94 તત્વો છે (પ્લુટોનિયમ સુધી અને તે સહિત), જો કે કેટલાક ખૂબ જ ઓછી માત્રામાં જોવા મળે છે, જેમ કે પ્લુટોનિયમ-244. વૈજ્ઞાનિકો માને છે કે પૃથ્વી પર કુદરતી રીતે ઉત્પન્ન થતા તત્વો (કેટલાક માત્ર રેડિયોઆઈસોટોપ તરીકે) કુલ 339 આઈસોટોપ્સ (ન્યુક્લાઈડ્સ) તરીકે થાય છે. આમાંથી માત્ર 254 કુદરતી આઇસોટોપ્સ એ અર્થમાં સ્થિર છે કે તેઓ આજ સુધી જોવા મળ્યા નથી. અન્ય 35 આદિકાળના ન્યુક્લાઈડ્સ (કુલ 289 આદિકાળના ન્યુક્લાઈડ્સ માટે) જાણીતા અર્ધ-જીવન સાથે કિરણોત્સર્ગી છે, પરંતુ 80 મિલિયનથી વધુ વર્ષોનું અર્ધ જીવન ધરાવે છે, જે તેમને સૂર્યમંડળની શરૂઆતથી અસ્તિત્વમાં રહેવાની મંજૂરી આપે છે.

બધા જાણીતા સ્થિર આઇસોટોપ્સ પૃથ્વી પર કુદરતી રીતે થાય છે; અન્ય કુદરતી રીતે બનતા આઇસોટોપ્સ કિરણોત્સર્ગી છે, પરંતુ તેમના પ્રમાણમાં લાંબા અર્ધ જીવન અથવા સતત કુદરતી ઉત્પાદનના અન્ય માધ્યમોને કારણે. આમાં ઉપરોક્ત ઉલ્લેખિત કોસ્મોજેનિક ન્યુક્લીડ્સ, ન્યુક્લિયોજેનિક ન્યુક્લીડ્સ અને યુરેનિયમમાંથી રેડોન અને રેડિયમ જેવા પ્રાથમિક કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપના ચાલુ સડોના પરિણામે કોઈપણ રેડિયોજેનિક આઇસોટોપનો સમાવેશ થાય છે.

અન્ય ~3000 કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ્સ પ્રકૃતિમાં જોવા મળતા નથી તે પરમાણુ રિએક્ટર અને પાર્ટિકલ એક્સિલરેટરમાં બનાવવામાં આવ્યા છે. પૃથ્વી પર કુદરતી રીતે ન મળતા ઘણા અલ્પજીવી આઇસોટોપ્સ પણ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક વિશ્લેષણ દ્વારા જોવામાં આવ્યા છે, જે કુદરતી રીતે તારાઓ અથવા સુપરનોવામાં ઉત્પન્ન થાય છે. એક ઉદાહરણ એલ્યુમિનિયમ-26 છે, જે કુદરતી રીતે પૃથ્વી પર જોવા મળતું નથી પરંતુ ખગોળશાસ્ત્રીય ધોરણે વિપુલ પ્રમાણમાં જોવા મળે છે.

તત્વોના ટેબ્યુલેટેડ અણુ સમૂહ એ સરેરાશ છે જે વિવિધ સમૂહ સાથે બહુવિધ આઇસોટોપ્સની હાજરી માટે જવાબદાર છે. આઇસોટોપ્સની શોધ પહેલાં, પ્રાયોગિક રીતે નિર્ધારિત, બિન-સંકલિત અણુ સમૂહ મૂલ્યો વૈજ્ઞાનિકોને મૂંઝવણમાં મૂકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ક્લોરિનના નમૂનામાં 75.8% ક્લોરિન-35 અને 24.2% ક્લોરિન-37 હોય છે, જે સરેરાશ 35.5 અણુ સમૂહ એકમો આપે છે.

બ્રહ્માંડ વિજ્ઞાનના સામાન્ય રીતે સ્વીકૃત સિદ્ધાંત મુજબ, માત્ર હાઇડ્રોજન અને હિલીયમના આઇસોટોપ્સ, લિથિયમ અને બેરિલિયમના કેટલાક આઇસોટોપ્સના નિશાન અને સંભવતઃ કેટલાક બોરોન, બિગ બેંગમાં બનાવવામાં આવ્યા હતા, અને અન્ય તમામ આઇસોટોપ્સ પછીથી, તારાઓ અને સુપરનોવામાં સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યા હતા, અને ઊર્જાસભર કણો, જેમ કે કોસ્મિક કિરણો અને અગાઉ મેળવેલા આઇસોટોપ્સ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં. પૃથ્વી પર આઇસોટોપની અનુરૂપ આઇસોટોપિક વિપુલતા આ પ્રક્રિયાઓ દ્વારા ઉત્પાદિત જથ્થા, આકાશગંગા દ્વારા તેમના પ્રસાર અને આઇસોટોપ્સના સડો દર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જે અસ્થિર છે. પ્રારંભિક સૌરમંડળના વિલીનીકરણ પછી, આઇસોટોપ્સનું સમૂહ અનુસાર પુનઃવિતરણ કરવામાં આવ્યું હતું અને તત્વોની આઇસોટોપિક રચના ગ્રહથી ગ્રહમાં સહેજ બદલાય છે. આ કેટલીકવાર ઉલ્કાના મૂળને શોધવા માટે પરવાનગી આપે છે.

આઇસોટોપ્સનો અણુ સમૂહ

આઇસોટોપનો અણુ સમૂહ (mr) મુખ્યત્વે તેના સમૂહ સંખ્યા (એટલે ​​​​કે, તેના ન્યુક્લિયસમાં ન્યુક્લિયન્સની સંખ્યા) દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. ન્યુક્લિયસની બંધનકર્તા ઉર્જા, પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન વચ્ચેના દળમાં નાનો તફાવત અને અણુ સાથે સંકળાયેલા ઇલેક્ટ્રોનના સમૂહને કારણે નાના સુધારા થાય છે.

માસ નંબર - પરિમાણહીન જથ્થો. બીજી બાજુ, અણુ સમૂહ, કાર્બન-12 અણુના સમૂહના આધારે અણુ સમૂહ એકમનો ઉપયોગ કરીને માપવામાં આવે છે. તે "યુ" (એકિત અણુ સમૂહ એકમ માટે) અથવા "ડા" (ડાલ્ટન માટે) ચિહ્નો દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે.

તત્વના કુદરતી આઇસોટોપ્સના અણુ સમૂહ તત્વના અણુ સમૂહને નિર્ધારિત કરે છે. જ્યારે તત્વ એન આઇસોટોપ્સ ધરાવે છે, ત્યારે નીચેની અભિવ્યક્તિ સરેરાશ અણુ સમૂહ માટે લાગુ પડે છે:

જ્યાં m 1, m 2, ..., mN એ દરેક વ્યક્તિગત આઇસોટોપના અણુ સમૂહ છે, અને x 1, ..., xN એ આ આઇસોટોપની સંબંધિત વિપુલતા છે.

આઇસોટોપ્સની અરજી

એવી ઘણી એપ્લિકેશનો છે જે આપેલ તત્વના વિવિધ આઇસોટોપના ગુણધર્મોનો લાભ લે છે. આઇસોટોપિક વિભાજન એ એક મહત્વપૂર્ણ તકનીકી સમસ્યા છે, ખાસ કરીને યુરેનિયમ અથવા પ્લુટોનિયમ જેવા ભારે તત્વો સાથે. લિથિયમ, કાર્બન, નાઇટ્રોજન અને ઓક્સિજન જેવા હળવા તત્વો સામાન્ય રીતે તેમના સંયોજનો જેમ કે CO અને NO ના વાયુ પ્રસરણ દ્વારા અલગ પડે છે. હાઇડ્રોજન અને ડ્યુટેરિયમનું વિભાજન અસામાન્ય છે કારણ કે તે ભૌતિક ગુણધર્મોને બદલે રાસાયણિક પર આધારિત છે, જેમ કે ગર્ડલર સલ્ફાઇડ પ્રક્રિયામાં. યુરેનિયમ આઇસોટોપ્સને ગેસ પ્રસરણ, ગેસ સેન્ટ્રીફ્યુગેશન, લેસર આયનીકરણ વિભાજન અને (મેનહટન પ્રોજેક્ટમાં) માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી-પ્રકારના ઉત્પાદન દ્વારા વોલ્યુમ દ્વારા અલગ કરવામાં આવ્યા હતા.

રાસાયણિક અને જૈવિક ગુણધર્મોનો ઉપયોગ

• આઇસોટોપ વિશ્લેષણ એ આઇસોટોપ સહીનું નિર્ધારણ છે, ચોક્કસ નમૂનામાં આપેલ તત્વના આઇસોટોપ્સની સંબંધિત વિપુલતા. ખાસ કરીને પોષક તત્ત્વો માટે, C, N, અને O આઇસોટોપ્સમાં નોંધપાત્ર ભિન્નતાઓ આવી શકે છે, જેમ કે ખાદ્ય ઉત્પાદનોમાં ભેળસેળ અથવા આઇસોસ્કેપ્સનો ઉપયોગ કરીને ઉત્પાદનોની ભૌગોલિક ઉત્પત્તિ જેવી વિવિધતાઓના વિશ્લેષણમાં વ્યાપક શ્રેણી છે. મંગળ પર ઉદ્દભવેલી કેટલીક ઉલ્કાઓની ઓળખ તેમાં રહેલા ટ્રેસ વાયુઓના આઇસોટોપિક હસ્તાક્ષર પર આધારિત છે.
• કાઇનેટિક આઇસોટોપ અસર દ્વારા રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાની પદ્ધતિ નક્કી કરવા માટે આઇસોટોપિક અવેજીનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.
• અન્ય સામાન્ય એપ્લિકેશન આઇસોટોપ લેબલિંગ છે, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં સૂચકો અથવા માર્કર તરીકે અસામાન્ય આઇસોટોપનો ઉપયોગ. સામાન્ય રીતે આપેલ તત્વના અણુઓ એકબીજાથી અભેદ્ય હોય છે. જો કે, વિવિધ માસના આઇસોટોપ્સનો ઉપયોગ કરીને, માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી અથવા ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીનો ઉપયોગ કરીને અલગ-અલગ બિન-કિરણોત્સર્ગી સ્થિર આઇસોટોપ્સને પણ ઓળખી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, "સેલ સંસ્કૃતિમાં એમિનો એસિડનું સ્થિર આઇસોટોપ લેબલિંગ" (SILAC), સ્થિર આઇસોટોપનો ઉપયોગ પ્રોટીનની માત્રા નક્કી કરવા માટે થાય છે. જો કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, તો તેઓ જે કિરણોત્સર્ગ બહાર કાઢે છે તેના દ્વારા શોધી શકાય છે (આને રેડિયોઆઇસોટોપ ટેગિંગ કહેવામાં આવે છે).
• આઇસોટોપનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે આઇસોટોપ ડિલ્યુશન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને વિવિધ તત્વો અથવા પદાર્થોની સાંદ્રતા નક્કી કરવા માટે કરવામાં આવે છે, જેમાં આઇસોટોપિકલી અવેજિત સંયોજનોની જાણીતી માત્રાને નમૂનાઓ સાથે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે અને પરિણામી મિશ્રણોના આઇસોટોપિક હસ્તાક્ષરો માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રીનો ઉપયોગ કરીને નક્કી કરવામાં આવે છે.

ન્યુક્લિયર પ્રોપર્ટીઝનો ઉપયોગ

• રેડિયોઆઇસોટોપ ટેગિંગની સમાન પદ્ધતિ રેડિયોમેટ્રિક ડેટિંગ છે: અસ્થિર તત્વના જાણીતા અર્ધ-જીવનનો ઉપયોગ કરીને, આઇસોટોપની જાણીતી સાંદ્રતાના અસ્તિત્વ પછી પસાર થયેલા સમયની ગણતરી કરી શકાય છે. સૌથી વધુ જાણીતું ઉદાહરણ રેડિયોકાર્બન ડેટિંગ છે, જેનો ઉપયોગ કાર્બોનેસીયસ સામગ્રીની ઉંમર નક્કી કરવા માટે થાય છે.
• સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીના કેટલાક સ્વરૂપો કિરણોત્સર્ગી અને સ્થિર બંને વિશિષ્ટ આઇસોટોપ્સના અનન્ય પરમાણુ ગુણધર્મો પર આધાર રાખે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ (NMR) સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીનો ઉપયોગ માત્ર બિન-શૂન્ય પરમાણુ સ્પિનવાળા આઇસોટોપ્સ માટે જ થઈ શકે છે. NMR સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીમાં ઉપયોગમાં લેવાતા સૌથી સામાન્ય આઇસોટોપ 1 H, 2 D, 15 N, 13 C અને 31 P છે.
• Mössbauer સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી ચોક્કસ આઇસોટોપ્સના પરમાણુ સંક્રમણો પર પણ આધાર રાખે છે, જેમ કે 57Fe.

"રસાયણશાસ્ત્રના મૂળભૂત ખ્યાલો" વિષયની મુખ્ય જોગવાઈઓનું પુનરાવર્તન કરો અને સૂચિત સમસ્યાઓ હલ કરો. નંબર 6-17 નો ઉપયોગ કરો.

મૂળભૂત જોગવાઈઓ

1. પદાર્થ(સરળ અને જટિલ) એ એકત્રીકરણની ચોક્કસ સ્થિતિમાં સ્થિત અણુઓ અને પરમાણુઓનો કોઈપણ સંગ્રહ છે.

તેમની રચના અને (અથવા) બંધારણમાં ફેરફારો સાથે પદાર્થોના પરિવર્તન કહેવામાં આવે છે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ .

2. માળખાકીય એકમો પદાર્થો:

· અણુ- રાસાયણિક તત્વ અથવા સાદા પદાર્થનો સૌથી નાનો વિદ્યુત તટસ્થ કણ, તેના તમામ રાસાયણિક ગુણધર્મો ધરાવે છે અને પછી ભૌતિક અને રાસાયણિક રીતે અવિભાજ્ય.

· પરમાણુ- પદાર્થનો સૌથી નાનો વિદ્યુત તટસ્થ કણ, તેના તમામ રાસાયણિક ગુણધર્મો ધરાવે છે, ભૌતિક રીતે અવિભાજ્ય, પરંતુ રાસાયણિક રીતે વિભાજ્ય.

3. રાસાયણિક તત્વ - આ ચોક્કસ પરમાણુ ચાર્જ સાથેનો એક પ્રકારનો અણુ છે.

4. સંયોજન અણુ :

કણ	કેવી રીતે નક્કી કરવું?	ચાર્જ		વજન
		Cl	પરંપરાગત એકમો		a.e.m
ઇલેક્ટ્રોન	ઑર્ડિનલ દ્વારા નંબર (એન)	1.6 ∙ 10 -19		9.10 ∙ 10 -28	0.00055
પ્રોટોન	ઑર્ડિનલ દ્વારા સંખ્યા (એન)	1.6 ∙ 10 -19		1.67 ∙ 10 -24	1.00728
ન્યુટ્રોન	Ar-N			1.67 ∙ 10 -24	1.00866

5. સંયોજન અણુ બીજક :

ન્યુક્લિયસમાં પ્રાથમિક કણો હોય છે ( ન્યુક્લિયોન્સ) –

પ્રોટોન(1 1 p ) અને ન્યુટ્રોન(1 0 એન ).

· કારણ કે અણુનો લગભગ તમામ સમૂહ ન્યુક્લિયસમાં કેન્દ્રિત છે અને m p ≈ m n≈ 1 અમુ, તે ગોળાકાર મૂલ્યએ આરરાસાયણિક તત્વ ન્યુક્લિયસમાં ન્યુક્લિયનની કુલ સંખ્યા જેટલી હોય છે.

7. આઇસોટોપ્સ- સમાન રાસાયણિક તત્વના વિવિધ અણુઓ, ફક્ત તેમના સમૂહમાં એકબીજાથી અલગ છે.

· આઇસોટોપિક સંકેત: તત્વ પ્રતીકની ડાબી બાજુએ તત્વની સમૂહ સંખ્યા (ટોચ) અને અણુ સંખ્યા (નીચે) દર્શાવે છે

આઇસોટોપ્સના સમૂહ શા માટે અલગ અલગ હોય છે?

સોંપણી: ક્લોરિન આઇસોટોપ્સની અણુ રચના નક્કી કરો: 35 17Clઅને 37 17Cl?

· આઇસોટોપ્સ તેમના મધ્યવર્તી કેન્દ્રમાં વિવિધ સંખ્યાના ન્યુટ્રોનને કારણે જુદા જુદા સમૂહ ધરાવે છે.

8. પ્રકૃતિમાં, રાસાયણિક તત્વો આઇસોટોપ્સના મિશ્રણના સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે.

સમાન રાસાયણિક તત્વની આઇસોટોપિક રચનામાં વ્યક્ત થાય છે અણુ અપૂર્ણાંક(ω ખાતે.), જે દર્શાવે છે કે આપેલ તત્વના તમામ આઇસોટોપના અણુઓની કુલ સંખ્યામાંથી આપેલ આઇસોટોપના અણુઓની સંખ્યા કયો ભાગ બનાવે છે, જે એક અથવા 100% તરીકે લેવામાં આવે છે.

દાખ્લા તરીકે:

ω પર (35 17 Cl) = 0.754

ω પર (37 17 Cl) = 0.246

9. સામયિક કોષ્ટક રાસાયણિક તત્વોના સંબંધિત અણુ સમૂહના સરેરાશ મૂલ્યો દર્શાવે છે, તેમની આઇસોટોપિક રચનાને ધ્યાનમાં લેતા. તેથી, કોષ્ટકમાં દર્શાવેલ Ar અપૂર્ણાંક છે.

એ આરબુધ= ω ખાતે.(1) ∙ અર (1) + … + ω ખાતે.(n ) ∙ અર ( n )

દાખ્લા તરીકે:

એ આરબુધ(Cl) = 0.754 ∙ 35 + 0.246 ∙ 37 = 35.453

10. ઉકેલવા માટેની સમસ્યા:

નંબર 1. જો તે જાણીતું હોય કે 10 B આઇસોટોપનો દાઢ અપૂર્ણાંક 19.6% છે અને 11 B આઇસોટોપ 80.4% છે તો બોરોનનો સંબંધિત અણુ સમૂહ નક્કી કરો.

11. અણુઓ અને પરમાણુઓનો સમૂહ ખૂબ જ નાનો છે. હાલમાં, ભૌતિકશાસ્ત્ર અને રસાયણશાસ્ત્રમાં એકીકૃત માપન પદ્ધતિ અપનાવવામાં આવી છે.

1 અમુ =m(a.u.m.) = 1/12 m(12 C) = 1.66057 ∙ 10 -27 કિગ્રા = 1.66057 ∙ 10 -24 ગ્રામ.

કેટલાક અણુઓના સંપૂર્ણ સમૂહ:

m( સી) =1.99268 ∙ 10 -23 ગ્રામ

m( એચ) =1.67375 ∙ 10 -24 ગ્રામ

m( ઓ) =2.656812 ∙ 10 -23 ગ્રામ

એ આર– દર્શાવે છે કે આપેલ અણુ 12 C પરમાણુના 1/12 કરતા કેટલી વાર ભારે છે. શ્રીમાન∙ 1.66 ∙ 10 -27 કિગ્રા

13. પદાર્થોના સામાન્ય નમૂનાઓમાં અણુઓ અને પરમાણુઓની સંખ્યા ઘણી મોટી હોય છે, તેથી, જ્યારે પદાર્થની માત્રાને લાક્ષણિકતા આપે છે, ત્યારે માપનનું એકમ વપરાય છે -છછુંદર .

· મોલ (ν)- પદાર્થના જથ્થાનું એકમ કે જેમાં 12 ગ્રામ આઇસોટોપમાં પરમાણુ હોય છે તેટલા જ કણો (પરમાણુ, અણુ, આયનો, ઇલેક્ટ્રોન) હોય છે. 12 સી

· 1 અણુનું દળ 12 સી 12 amu બરાબર છે, તેથી 12 ગ્રામ આઇસોટોપમાં અણુઓની સંખ્યા 12 સીસમાન:

એન એ= 12 ગ્રામ / 12 ∙ 1.66057 ∙ 10 -24 ગ્રામ = 6.0221 ∙ 10 23

· ભૌતિક જથ્થો એન એકહેવાય છે એવોગાડ્રો સતત (એવોગાડ્રોની સંખ્યા) અને તેનું પરિમાણ [N A] = mol -1 છે.

14. મૂળભૂત સૂત્રો:

એમ = શ્રીમાન = ρ ∙ વી.એમ(ρ – ઘનતા; V m – શૂન્ય સ્તરે વોલ્યુમ)

સ્વતંત્ર રીતે ઉકેલવા માટે સમસ્યાઓ

નંબર 1. 100 ગ્રામ એમોનિયમ કાર્બોનેટમાં નાઈટ્રોજન અણુઓની સંખ્યાની ગણતરી કરો જેમાં 10% બિન-નાઈટ્રોજન અશુદ્ધિઓ હોય છે.

નંબર 2. સામાન્ય સ્થિતિમાં, એમોનિયા અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ધરાવતા 12 લિટર ગેસ મિશ્રણમાં 18 ગ્રામનું દળ હોય છે.

નંબર 3. જ્યારે વધુ પડતા હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે મેંગેનીઝ ઓક્સાઇડનું 8.24 ગ્રામ મિશ્રણ (IV) અજાણ્યા ઓક્સાઇડ MO 2 સાથે, જે હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા આપતું નથી, આસપાસની પરિસ્થિતિઓમાં 1.344 લિટર ગેસ મેળવવામાં આવ્યો હતો. અન્ય પ્રયોગમાં, તે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું હતું કે મેંગેનીઝ ઓક્સાઇડનો દાઢ ગુણોત્તર (IVઅજાણ્યા ઓક્સાઇડ માટે 3:1 છે. અજ્ઞાત ઓક્સાઇડનું સૂત્ર નક્કી કરો અને મિશ્રણમાં તેના સમૂહ અપૂર્ણાંકની ગણતરી કરો.

પ્રાચીન ફિલસૂફોએ પણ સૂચવ્યું હતું કે દ્રવ્ય અણુઓમાંથી બનેલું છે. જો કે, વિજ્ઞાનીઓએ સમજવાનું શરૂ કર્યું કે બ્રહ્માંડના "બિલ્ડિંગ બ્લોક્સ" પોતે 19મી અને 20મી સદીના વળાંક પર જ નાના કણો ધરાવે છે. આ સાબિત કરતા પ્રયોગોએ એક સમયે વિજ્ઞાનમાં વાસ્તવિક ક્રાંતિ પેદા કરી. તે તેના ઘટક ભાગોનો માત્રાત્મક ગુણોત્તર છે જે એક રાસાયણિક તત્વને બીજાથી અલગ પાડે છે. તેમાંના દરેકને સીરીયલ નંબર અનુસાર તેનું સ્થાન સોંપવામાં આવ્યું છે. પરંતુ એવા અણુઓની જાતો છે જે સમૂહ અને ગુણધર્મોમાં તફાવત હોવા છતાં, કોષ્ટકમાં સમાન કોષો ધરાવે છે. આવું શા માટે છે અને રસાયણશાસ્ત્રમાં કયા આઇસોટોપ્સ છે તેની આગળ ચર્ચા કરવામાં આવશે.

અણુ અને તેના કણો

આલ્ફા કણો સાથે બોમ્બાર્ડમેન્ટ દ્વારા દ્રવ્યની રચનાનો અભ્યાસ કરીને, ઇ. રધરફોર્ડે 1910 માં સાબિત કર્યું કે અણુની મુખ્ય જગ્યા રદબાતલથી ભરેલી છે. અને માત્ર કેન્દ્રમાં કોર છે. નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોન તેની આસપાસ ભ્રમણકક્ષામાં ફરે છે, આ સિસ્ટમનો શેલ બનાવે છે. આ રીતે પદાર્થના "બિલ્ડિંગ બ્લોક્સ" નું ગ્રહ મોડેલ બનાવવામાં આવ્યું હતું.

આઇસોટોપ્સ શું છે? તમારા રસાયણશાસ્ત્રના અભ્યાસક્રમમાંથી યાદ રાખો કે ન્યુક્લિયસમાં પણ જટિલ માળખું હોય છે. તેમાં સકારાત્મક પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનનો સમાવેશ થાય છે જેનો કોઈ ચાર્જ નથી. ભૂતપૂર્વની સંખ્યા રાસાયણિક તત્વની ગુણાત્મક લાક્ષણિકતાઓ નક્કી કરે છે. તે પ્રોટોનની સંખ્યા છે જે પદાર્થોને એકબીજાથી અલગ પાડે છે, તેમના મધ્યવર્તી કેન્દ્રને ચોક્કસ ચાર્જ આપે છે. અને આ આધારે તેમને સામયિક કોષ્ટકમાં સીરીયલ નંબર આપવામાં આવે છે. પરંતુ સમાન રાસાયણિક તત્વમાં ન્યુટ્રોનની સંખ્યા તેમને આઇસોટોપમાં અલગ પાડે છે. તેથી આ ખ્યાલની રસાયણશાસ્ત્રમાં વ્યાખ્યા નીચે મુજબ આપી શકાય છે. આ અણુઓની વિવિધતાઓ છે જે ન્યુક્લિયસની રચનામાં ભિન્ન હોય છે, સમાન ચાર્જ અને અણુ સંખ્યાઓ ધરાવે છે, પરંતુ ન્યુટ્રોનની સંખ્યામાં તફાવતને કારણે અલગ અલગ સમૂહ સંખ્યાઓ ધરાવે છે.

હોદ્દો

9મા ધોરણ અને આઇસોટોપ્સમાં રસાયણશાસ્ત્રનો અભ્યાસ કરતી વખતે, વિદ્યાર્થીઓ સ્વીકૃત સંમેલનો વિશે શીખશે. Z અક્ષર ન્યુક્લિયસનો ચાર્જ સૂચવે છે. આ આંકડો પ્રોટોનની સંખ્યા સાથે એકરુપ છે અને તેથી તેનું સૂચક છે. N સાથે ચિહ્નિત ન્યુટ્રોન સાથેના આ તત્વોનો સરવાળો A - સમૂહ સંખ્યા છે. એક પદાર્થના આઇસોટોપ્સનું કુટુંબ સામાન્ય રીતે તે રાસાયણિક તત્વના પ્રતીક દ્વારા નિયુક્ત કરવામાં આવે છે, જે સામયિક કોષ્ટકમાં તેમાં પ્રોટોનની સંખ્યા સાથે એકરુપ હોય તેવા સીરીયલ નંબર આપવામાં આવે છે. દર્શાવેલ આયકનમાં ઉમેરવામાં આવેલી ડાબી સુપરસ્ક્રિપ્ટ સમૂહ સંખ્યાને અનુરૂપ છે. ઉદાહરણ તરીકે, 238 U. તત્વનો ચાર્જ (આ કિસ્સામાં, યુરેનિયમ, સીરીયલ નંબર 92 સાથે ચિહ્નિત થયેલ) નીચે સમાન ઇન્ડેક્સ દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે.

આ ડેટાને જાણીને, તમે આપેલ આઇસોટોપમાં ન્યુટ્રોનની સંખ્યાની સરળતાથી ગણતરી કરી શકો છો. તે સીરીયલ નંબર બાદ માસ નંબરની બરાબર છે: 238 - 92 = 146. ન્યુટ્રોનની સંખ્યા ઓછી હોઈ શકે છે, પરંતુ આ રાસાયણિક તત્વ યુરેનિયમ રહેવાનું બંધ કરશે નહીં. એ નોંધવું જોઇએ કે મોટાભાગે અન્ય, સરળ પદાર્થોમાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યા લગભગ સમાન હોય છે. આવી માહિતી રસાયણશાસ્ત્રમાં આઇસોટોપ શું છે તે સમજવામાં મદદ કરે છે.

ન્યુક્લિઅન્સ

તે પ્રોટોનની સંખ્યા છે જે ચોક્કસ તત્વને તેની વ્યક્તિત્વ આપે છે, અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યા તેને કોઈપણ રીતે અસર કરતી નથી. પરંતુ અણુ સમૂહ આ બે નિર્દિષ્ટ તત્વોથી બનેલો છે, જેનું સામાન્ય નામ "ન્યુક્લિયન્સ" છે, જે તેમના સરવાળાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. જો કે, આ સૂચક અણુના નકારાત્મક ચાર્જ શેલ બનાવે છે તેના પર નિર્ભર નથી. શા માટે? તમારે ફક્ત સરખામણી કરવાની છે.

અણુમાં પ્રોટોન સમૂહનો અપૂર્ણાંક મોટો હોય છે અને તે લગભગ 1 a જેટલો હોય છે. e.m અથવા 1.672 621 898(21) 10 -27 કિગ્રા. ન્યુટ્રોન આ કણની કામગીરીની નજીક છે (1.674 927 471(21)·10 -27 કિગ્રા). પરંતુ ઇલેક્ટ્રોનનું દળ હજારો ગણું નાનું છે, તેને નજીવું માનવામાં આવે છે અને તેને ધ્યાનમાં લેવામાં આવતું નથી. તેથી જ, રસાયણશાસ્ત્રમાં તત્વની સુપરસ્ક્રીપ્ટ જાણતા, આઇસોટોપ ન્યુક્લિયસની રચના શોધવાનું મુશ્કેલ નથી.

હાઇડ્રોજનના આઇસોટોપ્સ

કેટલાક તત્વોના આઇસોટોપ્સ પ્રકૃતિમાં એટલા જાણીતા અને વ્યાપક છે કે તેમને તેમના પોતાના નામ પ્રાપ્ત થયા છે. આનું સૌથી આકર્ષક અને સરળ ઉદાહરણ હાઇડ્રોજન છે. તે કુદરતી રીતે તેના સૌથી સામાન્ય સ્વરૂપ, પ્રોટિયમમાં જોવા મળે છે. આ તત્વની સમૂહ સંખ્યા 1 છે, અને તેના ન્યુક્લિયસમાં એક પ્રોટોન છે.

તો રસાયણશાસ્ત્રમાં હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ્સ શું છે? જેમ જાણીતું છે, આ પદાર્થના અણુઓ સામયિક કોષ્ટકમાં પ્રથમ નંબર ધરાવે છે અને તે મુજબ, પ્રકૃતિમાં 1 ની ચાર્જ સંખ્યા સાથે સંપન્ન છે પરંતુ અણુના ન્યુક્લિયસમાં ન્યુટ્રોનની સંખ્યા અલગ છે. ડ્યુટેરિયમ, ભારે હાઇડ્રોજન હોવાને કારણે, પ્રોટોન ઉપરાંત, તેના ન્યુક્લિયસમાં અન્ય એક કણ છે, એટલે કે ન્યુટ્રોન. પરિણામે, આ પદાર્થ તેના પોતાના ભૌતિક ગુણધર્મો દર્શાવે છે, પ્રોટિયમથી વિપરીત, તેનું પોતાનું વજન, ગલન અને ઉત્કલન બિંદુઓ છે.

ટ્રીટિયમ

ટ્રીટિયમ એ બધામાં સૌથી જટિલ છે. આ સુપરહેવી હાઇડ્રોજન છે. રસાયણશાસ્ત્રમાં આઇસોટોપ્સની વ્યાખ્યા મુજબ, તેનો ચાર્જ નંબર 1 છે, પરંતુ સમૂહ સંખ્યા 3 છે. તેને ઘણીવાર ટ્રાઇટોન કહેવામાં આવે છે કારણ કે એક પ્રોટોન ઉપરાંત, તેના ન્યુક્લિયસમાં બે ન્યુટ્રોન હોય છે, એટલે કે તે સમાવે છે. ત્રણ તત્વોનું. રધરફોર્ડ, ઓલિફન્ટ અને હાર્ટેક દ્વારા 1934 માં શોધાયેલ આ તત્વનું નામ તેની શોધ પહેલા જ પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યું હતું.

આ એક અસ્થિર પદાર્થ છે જે કિરણોત્સર્ગી ગુણધર્મો દર્શાવે છે. તેના કોર બીટા કણ અને ઇલેક્ટ્રોન એન્ટિન્યુટ્રિનોમાં વિભાજિત થવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. આ પદાર્થની સડો ઉર્જા ખૂબ ઊંચી નથી અને તેનું પ્રમાણ 18.59 keV છે. તેથી, આવા કિરણોત્સર્ગ મનુષ્યો માટે ખૂબ જોખમી નથી. સામાન્ય કપડાં અને સર્જિકલ ગ્લોવ્સ તેની સામે રક્ષણ આપી શકે છે. અને ખોરાકમાંથી મળતું આ કિરણોત્સર્ગી તત્વ ઝડપથી શરીરમાંથી બહાર નીકળી જાય છે.

યુરેનિયમના આઇસોટોપ્સ

યુરેનિયમના વિવિધ પ્રકારો વધુ ખતરનાક છે, જેમાંથી વિજ્ઞાન હાલમાં 26 જાણે છે. તેથી, રસાયણશાસ્ત્રમાં આઇસોટોપ્સ શું છે તે વિશે વાત કરતી વખતે, આ તત્વનો ઉલ્લેખ ન કરવો અશક્ય છે. યુરેનિયમના વિવિધ પ્રકારો હોવા છતાં, માત્ર ત્રણ આઇસોટોપ્સ પ્રકૃતિમાં જોવા મળે છે. તેમાં 234 U, 235 U, 238 U નો સમાવેશ થાય છે. તેમાંના પ્રથમ, યોગ્ય ગુણધર્મો ધરાવતા, પરમાણુ રિએક્ટરમાં બળતણ તરીકે સક્રિયપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. અને બાદમાં પ્લુટોનિયમ-239 ના ઉત્પાદન માટે છે, જે બદલામાં, મૂલ્યવાન બળતણ તરીકે બદલી ન શકાય તેવું છે.

દરેક કિરણોત્સર્ગી તત્વો તેની પોતાની લાક્ષણિકતા ધરાવે છે આ તે સમયની લંબાઈ છે જે દરમિયાન પદાર્થ ½ ના ગુણોત્તરમાં વિભાજિત થાય છે. એટલે કે, આ પ્રક્રિયાના પરિણામે, પદાર્થના બાકીના ભાગની માત્રા અડધી થઈ જાય છે. યુરેનિયમ માટે આ સમયગાળો ઘણો મોટો છે. ઉદાહરણ તરીકે, આઇસોટોપ -234 માટે તેનો અંદાજ 270 હજાર વર્ષ છે, પરંતુ અન્ય બે ઉલ્લેખિત જાતો માટે તે વધુ નોંધપાત્ર છે. યુરેનિયમ-238નું અર્ધ જીવન રેકોર્ડ છે, જે અબજો વર્ષો સુધી ચાલે છે.

ન્યુક્લિડ્સ

પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનની પોતાની અને કડક રીતે વ્યાખ્યાયિત સંખ્યા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ દરેક પ્રકારનો અણુ એટલો સ્થિર નથી કે તેના અભ્યાસ માટે ઓછામાં ઓછા લાંબા સમય સુધી અસ્તિત્વમાં રહે. જે પ્રમાણમાં સ્થિર હોય છે તેને ન્યુક્લાઈડ્સ કહેવામાં આવે છે. આ પ્રકારની સ્થિર રચનાઓ કિરણોત્સર્ગી સડોમાંથી પસાર થતી નથી. અસ્થિર લોકોને રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સ કહેવામાં આવે છે અને બદલામાં, અલ્પજીવી અને લાંબા સમય સુધી પણ વિભાજિત થાય છે. જેમ તમે આઇસોટોપ અણુઓની રચના વિશે 11મા ધોરણના રસાયણશાસ્ત્રના પાઠોથી જાણો છો, ઓસ્મિયમ અને પ્લેટિનમમાં સૌથી વધુ સંખ્યામાં રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સ છે. કોબાલ્ટ અને સોનામાં દરેકમાં એક સ્થિર ન્યુક્લાઈડ હોય છે અને ટીનમાં સૌથી વધુ સંખ્યામાં સ્થિર ન્યુક્લાઈડ હોય છે.

આઇસોટોપની અણુ સંખ્યાની ગણતરી

હવે આપણે અગાઉ વર્ણવેલ માહિતીનો સારાંશ આપવાનો પ્રયત્ન કરીશું. રસાયણશાસ્ત્રમાં આઇસોટોપ્સ શું છે તે સમજ્યા પછી, પ્રાપ્ત જ્ઞાનનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરવો તે શોધવાનો સમય છે. ચાલો આને ચોક્કસ ઉદાહરણ સાથે જોઈએ. ધારો કે તે જાણીતું છે કે કોઈ ચોક્કસ રાસાયણિક તત્વની સમૂહ સંખ્યા 181 છે. વધુમાં, આ પદાર્થના અણુના શેલમાં 73 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. આપેલ તત્વનું નામ તેમજ તેના ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યા શોધવા માટે તમે સામયિક કોષ્ટકનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરી શકો?

ચાલો સમસ્યા હલ કરવાનું શરૂ કરીએ. તમે પદાર્થનું નામ તેના સીરીયલ નંબરને જાણીને નક્કી કરી શકો છો, જે પ્રોટોનની સંખ્યાને અનુરૂપ છે. અણુમાં ધન અને નકારાત્મક ચાર્જની સંખ્યા સમાન હોવાથી, તે 73 છે. આનો અર્થ એ છે કે તે ટેન્ટેલમ છે. તદુપરાંત, કુલ ન્યુક્લિયન્સની કુલ સંખ્યા 181 છે, જેનો અર્થ છે કે આ તત્વના પ્રોટોન 181 - 73 = 108 છે. એકદમ સરળ.

ગેલિયમના આઇસોટોપ્સ

ગેલિયમ તત્વમાં અણુ ક્રમાંક 71 છે. પ્રકૃતિમાં, આ પદાર્થમાં બે આઇસોટોપ છે - 69 Ga અને 71 Ga. ગેલિયમ પ્રજાતિઓની ટકાવારી કેવી રીતે નક્કી કરવી?

રસાયણશાસ્ત્રમાં આઇસોટોપ્સ પર સમસ્યાઓનું નિરાકરણ લગભગ હંમેશા માહિતીનો સમાવેશ કરે છે જે સામયિક કોષ્ટકમાંથી મેળવી શકાય છે. આ વખતે તમારે પણ એવું જ કરવું જોઈએ. ચાલો સૂચવેલ સ્ત્રોતમાંથી સરેરાશ અણુ સમૂહ નક્કી કરીએ. તે 69.72 ની બરાબર છે. પ્રથમ અને બીજા આઇસોટોપના જથ્થાત્મક ગુણોત્તર x અને y દ્વારા નિયુક્ત કર્યા પછી, અમે તેમનો સરવાળો 1 ની બરાબર લઈએ છીએ. આનો અર્થ એ છે કે આ સમીકરણના સ્વરૂપમાં લખવામાં આવશે: x + y = 1. તે અનુસરે છે કે 69x + 71y = 69.72. x ની દ્રષ્ટિએ y ને વ્યક્ત કરીએ છીએ અને પ્રથમ સમીકરણને બીજામાં બદલીએ છીએ, આપણે શોધીએ છીએ કે x = 0.64 અને y = 0.36. આનો અર્થ એ છે કે 69 Ga પ્રકૃતિમાં 64% જોવા મળે છે, અને 71 Ga ની ટકાવારી 34% છે.

આઇસોટોપિક પરિવર્તન

આઇસોટોપ્સના અન્ય તત્વોમાં રૂપાંતર સાથેના કિરણોત્સર્ગી વિભાજનને ત્રણ મુખ્ય પ્રકારોમાં વહેંચવામાં આવે છે. આમાંથી પ્રથમ આલ્ફા સડો છે. તે હિલીયમ અણુના ન્યુક્લિયસનું પ્રતિનિધિત્વ કરતા કણના ઉત્સર્જન સાથે થાય છે. એટલે કે, આ એક રચના છે જેમાં ન્યુટ્રોન અને પ્રોટોનની જોડીના સંયોજનનો સમાવેશ થાય છે. બાદમાંની રકમ સામયિક કોષ્ટકમાં પદાર્થના અણુની ચાર્જ સંખ્યા અને સંખ્યાને નિર્ધારિત કરે છે, આ પ્રક્રિયાના પરિણામે એક તત્વનું બીજામાં ગુણાત્મક રૂપાંતર થાય છે, અને કોષ્ટકમાં તે ડાબી બાજુએ જાય છે. બે કોષો. આ કિસ્સામાં, તત્વની સમૂહ સંખ્યા 4 એકમો દ્વારા ઘટે છે. આઇસોટોપ અણુઓની રચના પરથી આપણે આ જાણીએ છીએ.

જ્યારે અણુનું ન્યુક્લિયસ બીટા કણ ગુમાવે છે, જે અનિવાર્યપણે ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, ત્યારે તેની રચના બદલાય છે. ન્યુટ્રોનમાંથી એક પ્રોટોનમાં પરિવર્તિત થાય છે. આનો અર્થ એ છે કે પદાર્થની ગુણાત્મક લાક્ષણિકતાઓ ફરીથી બદલાય છે, અને તત્વ વ્યવહારીક રીતે વજન ગુમાવ્યા વિના, ટેબલના એક કોષમાં જમણી તરફ ખસે છે. લાક્ષણિક રીતે, આવા પરિવર્તન ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ગામા રેડિયેશન સાથે સંકળાયેલા છે.

રેડિયમ આઇસોટોપ પરિવર્તન

આઇસોટોપ્સ વિશે ગ્રેડ 11 રસાયણશાસ્ત્રમાંથી ઉપરોક્ત માહિતી અને જ્ઞાન ફરીથી વ્યવહારિક સમસ્યાઓ ઉકેલવામાં મદદ કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, નીચેના: 226 Ra સડો દરમિયાન જૂથ IV ના રાસાયણિક તત્વમાં ફેરવાય છે, જેની સમૂહ સંખ્યા 206 છે. તેણે કેટલા આલ્ફા અને બીટા કણો ગુમાવવા જોઈએ?

સમૂહ અને પુત્રી તત્વના જૂથમાં થતા ફેરફારોને ધ્યાનમાં લેતા, સામયિક કોષ્ટકનો ઉપયોગ કરીને, તે નિર્ધારિત કરવું સરળ છે કે વિભાજન દરમિયાન રચાયેલ આઇસોટોપ 82 ના ચાર્જ અને 206 ની સમૂહ સંખ્યા સાથે લીડ હશે. આ તત્વ અને મૂળ રેડિયમના ચાર્જ નંબરનો હિસાબ કરો, એવું માની લેવું જોઈએ કે તેના ન્યુક્લિયસે પાંચ આલ્ફા-કણો અને ચાર બીટા કણો ગુમાવ્યા છે.

કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ્સનો ઉપયોગ

દરેક વ્યક્તિ સારી રીતે જાણે છે કે કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગ જીવંત જીવોને જે નુકસાન પહોંચાડી શકે છે. જો કે, કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપના ગુણધર્મો મનુષ્યો માટે ઉપયોગી થઈ શકે છે. તેઓ ઘણા ઉદ્યોગોમાં સફળતાપૂર્વક ઉપયોગમાં લેવાય છે. તેમની મદદથી, એન્જિનિયરિંગ અને બાંધકામ માળખાં, ભૂગર્ભ પાઇપલાઇન્સ અને ઓઇલ પાઇપલાઇન્સ, સ્ટોરેજ ટાંકીઓ અને પાવર પ્લાન્ટ્સમાં હીટ એક્સ્ચેન્જર્સમાં લીક શોધવાનું શક્ય છે.

આ ગુણધર્મો વૈજ્ઞાનિક પ્રયોગોમાં પણ સક્રિયપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, tsetse ફ્લાય મનુષ્યો, પશુધન અને ઘરેલું પ્રાણીઓ માટે ઘણા ગંભીર રોગોનું વાહક છે. આને રોકવા માટે, આ જંતુઓના નર નબળા કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગનો ઉપયોગ કરીને વંધ્યીકૃત કરવામાં આવે છે. ચોક્કસ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓની પદ્ધતિઓનો અભ્યાસ કરવા માટે આઇસોટોપ્સ પણ અનિવાર્ય છે, કારણ કે આ તત્વોના અણુઓનો ઉપયોગ પાણી અને અન્ય પદાર્થોને લેબલ કરવા માટે થઈ શકે છે.

ટૅગ કરેલા આઇસોટોપનો ઉપયોગ ઘણીવાર જૈવિક સંશોધનમાં પણ થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, આ રીતે તે સ્થાપિત થયું હતું કે કેવી રીતે ફોસ્ફરસ જમીન, ઉગાડવામાં આવેલા છોડના વિકાસ અને વિકાસને અસર કરે છે. આઇસોટોપના ગુણધર્મોનો ઉપયોગ દવામાં પણ સફળતાપૂર્વક થાય છે, જેણે કેન્સરની ગાંઠો અને અન્ય ગંભીર રોગોની સારવાર અને જૈવિક જીવોની ઉંમર નક્કી કરવાનું શક્ય બનાવ્યું છે.

એક ચોક્કસ તત્વ જે સમાન છે પરંતુ અલગ છે. તેમની પાસે સમાન સંખ્યા અને વિવિધતા સાથે મધ્યવર્તી કેન્દ્ર છે. સંખ્યા, ઇલેક્ટ્રોન શેલની સમાન રચના ધરાવે છે અને સામયિકતામાં સમાન સ્થાન ધરાવે છે. રાસાયણિક સિસ્ટમ તત્વો એફ. સોડી દ્વારા 1910માં "આઇસોટોપ્સ" શબ્દનો પ્રસ્તાવ રાસાયણિક રીતે અલગ ન કરી શકાય તેવી જાતો કે જે તેમના ભૌતિક ગુણધર્મોમાં ભિન્ન હોય છે તે નિયુક્ત કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. (મુખ્યત્વે કિરણોત્સર્ગી) સંતો. સ્થિર આઇસોટોપ્સ સૌપ્રથમ 1913 માં જે. થોમસને તેના દ્વારા વિકસિત કહેવાતા ઉપયોગ દ્વારા શોધવામાં આવ્યા હતા. પેરાબોલાસની પદ્ધતિ - આધુનિક એકનો પ્રોટોટાઇપ. . તેણે જોયું કે Ne પાસે wt સાથે ઓછામાં ઓછી 2 જાતો છે. ભાગ 20 અને 22. આઇસોટોપ્સના નામ અને પ્રતીકો સામાન્ય રીતે સંબંધિત રસાયણોના નામ અને પ્રતીકો છે. તત્વો; પ્રતીકની ઉપર ડાબી તરફ નિર્દેશ કરો. ઉદાહરણ તરીકે, કુદરતી સૂચવવા માટે આઇસોટોપ્સ સંકેત 35 Cl અને 37 Cl નો ઉપયોગ કરે છે; કેટલીકવાર તત્વ નીચે ડાબી બાજુએ પણ સૂચવવામાં આવે છે, એટલે કે. 35 17 Cl અને 37 17 Cl લખો. માત્ર સૌથી હળવા તત્વના આઇસોટોપ્સ, હાઇડ્રોજન, wt સાથે. ભાગો 1, 2 અને 3 ખાસ છે. નામો અને પ્રતીકો: (1 1 H), (D, અથવા 2 1 H) અને (T, અથવા 3 1 H), અનુક્રમે. સમૂહમાં મોટા તફાવતને લીધે, આ આઇસોટોપ્સનું વર્તન નોંધપાત્ર રીતે અલગ પડે છે (જુઓ,). સ્થિર આઇસોટોપ્સ બધા સમાન અને સૌથી વિચિત્ર તત્વોમાં જોવા મળે છે[ 83. સમ સંખ્યાવાળા તત્વોના સ્થિર આઇસોટોપની સંખ્યા હોઈ શકે છે. બરાબર 10 (દા.ત. y); વિષમ-ક્રમાંકિત તત્વોમાં બે કરતાં વધુ સ્થિર આઇસોટોપ્સ હોતા નથી. જાણીતા આશરે. 280 સ્થિર અને 116 કુદરતી અને કૃત્રિમ રીતે મેળવેલા તત્વોના 2000 થી વધુ કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ. દરેક તત્વ માટે, પ્રકૃતિમાં વ્યક્તિગત આઇસોટોપ્સની સામગ્રી. મિશ્રણ નાના વધઘટમાંથી પસાર થાય છે, જેને ઘણીવાર અવગણી શકાય છે. વધુ અર્થ. આઇસોટોપિક રચનામાં વધઘટ ઉલ્કાઓ અને અન્ય અવકાશી પદાર્થો માટે જોવા મળે છે. આઇસોટોપિક રચનાની સ્થિરતા પૃથ્વી પર જોવા મળતા તત્વોની સ્થિરતા તરફ દોરી જાય છે, જે આપેલ તત્વના સમૂહનું સરેરાશ મૂલ્ય છે, જે પ્રકૃતિમાં આઇસોટોપ્સની વિપુલતાને ધ્યાનમાં લેતા જોવા મળે છે. પ્રકાશ તત્વોની આઇસોટોપિક રચનામાં વધઘટ, એક નિયમ તરીકે, વિઘટન દરમિયાન આઇસોટોપિક રચનામાં ફેરફારો સાથે સંકળાયેલ છે. પ્રકૃતિમાં થતી પ્રક્રિયાઓ (, વગેરે). ભારે તત્વ Pb માટે, વિવિધ નમૂનાઓની આઇસોટોપિક રચનામાં ભિન્નતા વિવિધ પરિબળો દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે. સામગ્રી, અને અન્ય સ્ત્રોતો અને - પ્રકૃતિના પૂર્વજો. . આપેલ તત્વના આઇસોટોપ્સના ગુણધર્મોમાં તફાવત કહેવામાં આવે છે. . મહત્વપૂર્ણ વ્યવહારુ કાર્ય પ્રકૃતિમાંથી મેળવવાનું છે. વ્યક્તિગત આઇસોટોપ્સનું મિશ્રણ -

લેખની સામગ્રી

આઇસોટોપ્સ- સમાન રાસાયણિક તત્વની જાતો જે તેમના ભૌતિક રાસાયણિક ગુણધર્મોમાં સમાન હોય છે, પરંતુ તેમના અણુ સમૂહ અલગ હોય છે. "આઇસોટોપ્સ" નામ 1912 માં અંગ્રેજી રેડિયોકેમિસ્ટ ફ્રેડરિક સોડી દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યું હતું, જેમણે તેને બે ગ્રીક શબ્દોમાંથી બનાવ્યું હતું: આઇસોસ - સમાન અને ટોપોસ - સ્થળ. આઇસોટોપ્સ તત્વોના મેન્ડેલીવના સામયિક કોષ્ટકના કોષમાં સમાન સ્થાન ધરાવે છે.

કોઈપણ રાસાયણિક તત્વના અણુમાં સકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ન્યુક્લિયસ અને તેની આસપાસના નકારાત્મક ચાર્જવાળા ઇલેક્ટ્રોનનો વાદળ હોય છે. મેન્ડેલીવ (તેનો અણુ નંબર) ના સામયિક કોષ્ટકમાં રાસાયણિક તત્વની સ્થિતિ તેના અણુઓના ન્યુક્લિયસના ચાર્જ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. આઇસોટોપ્સ તેથી કહેવામાં આવે છે સમાન રાસાયણિક તત્વની જાતો, જેના પરમાણુ સમાન પરમાણુ ચાર્જ ધરાવે છે (અને તેથી, વ્યવહારીક રીતે સમાન ઇલેક્ટ્રોન શેલ્સ), પરંતુ પરમાણુ સમૂહ મૂલ્યોમાં અલગ છે. એફ. સોડીના અલંકારિક અભિવ્યક્તિ અનુસાર, આઇસોટોપ્સના અણુઓ સમાન "બહાર" છે, પરંતુ "અંદર" અલગ છે.

ન્યુટ્રોનની શોધ 1932માં થઈ હતી – હાઇડ્રોજન અણુના ન્યુક્લિયસના સમૂહની નજીકના દળ સાથેનો એક કણ કે જેનો કોઈ ચાર્જ નથી - એક પ્રોટોન , અને બનાવ્યું ન્યુક્લિયસનું પ્રોટોન-ન્યુટ્રોન મોડેલ. પરિણામ સ્વરૂપ વિજ્ઞાનમાં, આઇસોટોપ્સની વિભાવનાની અંતિમ આધુનિક વ્યાખ્યા સ્થાપિત કરવામાં આવી છે: આઇસોટોપ્સ એવા પદાર્થો છે કે જેના અણુ ન્યુક્લીમાં સમાન સંખ્યામાં પ્રોટોન હોય છે અને ન્યુક્લિયસમાં ન્યુટ્રોનની સંખ્યામાં જ ભિન્ન હોય છે. . દરેક આઇસોટોપ સામાન્ય રીતે પ્રતીકોના સમૂહ દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે, જ્યાં X એ રાસાયણિક તત્વનું પ્રતીક છે, Z એ અણુ ન્યુક્લિયસનો ચાર્જ છે (પ્રોટોનની સંખ્યા), A એ આઇસોટોપની સમૂહ સંખ્યા છે (ન્યુક્લિયનની કુલ સંખ્યા - ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન, A = Z + N). કારણ કે ન્યુક્લિયસનો ચાર્જ રાસાયણિક તત્વના પ્રતીક સાથે અનન્ય રીતે સંકળાયેલો હોવાનું જણાય છે, સંક્ષેપ માટે સંક્ષેપ A X નો ઉપયોગ ઘણીવાર થાય છે.

આપણા માટે જાણીતા તમામ આઇસોટોપ્સમાંથી, ફક્ત હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ્સના પોતાના નામ છે. આમ, આઇસોટોપ 2 H અને 3 H ને ડ્યુટેરિયમ અને ટ્રીટિયમ કહેવામાં આવે છે અને તેને અનુક્રમે D અને T તરીકે ઓળખવામાં આવે છે (આઇસોટોપ 1 H ને ક્યારેક પ્રોટિયમ કહેવામાં આવે છે).

પ્રકૃતિમાં સ્થિર આઇસોટોપ્સ તરીકે થાય છે , અને અસ્થિર - ​​કિરણોત્સર્ગી, અણુઓના મધ્યવર્તી કેન્દ્ર વિવિધ કણો (અથવા કહેવાતા કિરણોત્સર્ગી સડોની પ્રક્રિયાઓ) ના ઉત્સર્જન સાથે અન્ય મધ્યવર્તી કેન્દ્રમાં સ્વયંસ્ફુરિત રૂપાંતરને આધિન છે. લગભગ 270 સ્થિર આઇસોટોપ્સ હવે જાણીતા છે, અને સ્થિર આઇસોટોપ્સ ફક્ત અણુ નંબર Z Ј 83 વાળા તત્વોમાં જોવા મળે છે. અસ્થિર આઇસોટોપ્સની સંખ્યા 2000 કરતાં વધી ગઈ છે, તેમાંના મોટા ભાગના વિવિધ પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓના પરિણામે કૃત્રિમ રીતે મેળવવામાં આવ્યા હતા. ઘણા તત્વોના કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ્સની સંખ્યા ખૂબ મોટી છે અને બે ડઝન કરતાં વધી શકે છે. સ્થિર આઇસોટોપ્સની સંખ્યા નોંધપાત્ર રીતે ઓછી છે કેટલાક રાસાયણિક તત્વોમાં માત્ર એક સ્થિર આઇસોટોપ (બેરિલિયમ, ફ્લોરિન, સોડિયમ, એલ્યુમિનિયમ, ફોસ્ફરસ, મેંગેનીઝ, સોનું અને સંખ્યાબંધ અન્ય તત્વો) હોય છે. સ્થિર આઇસોટોપ્સની સૌથી મોટી સંખ્યા - 10 - ટીનમાં મળી આવી હતી, ઉદાહરણ તરીકે લોખંડમાં 4 છે, અને પારામાં - 7 છે.

આઇસોટોપ્સની શોધ, ઐતિહાસિક પૃષ્ઠભૂમિ.

1808 માં, અંગ્રેજ વૈજ્ઞાનિક પ્રકૃતિવાદી જ્હોન ડાલ્ટને સૌપ્રથમ રાસાયણિક તત્વની વ્યાખ્યા સમાન પ્રકારના પરમાણુ ધરાવતા પદાર્થ તરીકે રજૂ કરી હતી. 1869 માં, રસાયણશાસ્ત્રી ડી.આઈ. મેન્ડેલીવે રાસાયણિક તત્વોના સામયિક કાયદાની શોધ કરી. સામયિક કોષ્ટકના કોષમાં ચોક્કસ સ્થાન પર કબજો ધરાવતા પદાર્થ તરીકે તત્વની વિભાવનાને સાબિત કરવામાં એક મુશ્કેલી એ તત્ત્વોના પ્રાયોગિક રીતે અવલોકન કરાયેલ બિન-પૂર્ણાંક અણુ વજન હતું. 1866 માં, અંગ્રેજ ભૌતિકશાસ્ત્રી અને રસાયણશાસ્ત્રી સર વિલિયમ ક્રૂક્સે એવી પૂર્વધારણા રજૂ કરી હતી કે દરેક કુદરતી રાસાયણિક તત્વ એ પદાર્થોનું ચોક્કસ મિશ્રણ છે જે તેમના ગુણધર્મોમાં સમાન છે, પરંતુ અલગ અણુ સમૂહ ધરાવે છે, પરંતુ તે સમયે આવી ધારણા હજુ સુધી ન હતી. પ્રાયોગિક પુષ્ટિ અને તેથી લાંબા સમય સુધી નોંધ્યું ન હતું.

આઇસોટોપ્સની શોધ તરફ એક મહત્વપૂર્ણ પગલું એ રેડિયોએક્ટિવિટીની ઘટનાની શોધ હતી અને અર્ન્સ્ટ રધરફર્ડ અને ફ્રેડરિક સોડી દ્વારા ઘડવામાં આવેલી કિરણોત્સર્ગી સડોની પૂર્વધારણા હતી: રેડિયોએક્ટિવિટી એ અણુના ચાર્જ થયેલા કણ અને અન્ય તત્વના અણુમાં સડો કરતાં વધુ કંઈ નથી. , તેના રાસાયણિક ગુણધર્મોમાં મૂળ કરતાં અલગ છે. પરિણામે, કિરણોત્સર્ગી શ્રેણી અથવા કિરણોત્સર્ગી પરિવારોનો વિચાર ઉભો થયો , જેની શરૂઆતમાં પ્રથમ પિતૃ તત્વ છે, જે કિરણોત્સર્ગી છે, અને અંતે - છેલ્લું સ્થિર તત્વ છે. પરિવર્તનની સાંકળોનું વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે તેમના અભ્યાસક્રમ દરમિયાન, સમાન કિરણોત્સર્ગી તત્વો, ફક્ત અણુ સમૂહમાં અલગ પડે છે, સામયિક કોષ્ટકના એક કોષમાં દેખાઈ શકે છે. હકીકતમાં, આનો અર્થ આઇસોટોપ્સની વિભાવનાની રજૂઆત હતી.

રાસાયણિક તત્વોના સ્થિર આઇસોટોપ્સના અસ્તિત્વની સ્વતંત્ર પુષ્ટિ પછી 1912-1920માં જે.જે. થોમસન અને એસ્ટનના પ્રયોગોમાં હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા કણો (અથવા કહેવાતા ચેનલ બીમ)ના બીમ સાથે મળી હતી. ) ડિસ્ચાર્જ ટ્યુબમાંથી નીકળે છે.

1919 માં, એસ્ટને માસ સ્પેક્ટ્રોગ્રાફ નામનું એક સાધન ડિઝાઇન કર્યું. (અથવા માસ સ્પેક્ટ્રોમીટર) . આયન સ્ત્રોતે હજુ પણ ડિસ્ચાર્જ ટ્યુબનો ઉપયોગ કર્યો હતો, પરંતુ એસ્ટને એવી રીત શોધી કાઢી હતી જેમાં ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોમાં કણોના બીમના ક્રમિક વિચલનને કારણે સમાન ચાર્જ-ટુ-માસ રેશિયો (તેમની ગતિને ધ્યાનમાં લીધા વિના) સાથે કણોનું ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવામાં આવ્યું હતું. સ્ક્રીન પર સમાન બિંદુ. એસ્ટનની સાથે, અમેરિકન ડેમ્પસ્ટર દ્વારા તે જ વર્ષોમાં થોડી અલગ ડિઝાઇનનું માસ સ્પેક્ટ્રોમીટર બનાવવામાં આવ્યું હતું. ઘણા સંશોધકોના પ્રયત્નો દ્વારા માસ સ્પેક્ટ્રોમીટરના અનુગામી ઉપયોગ અને સુધારણાના પરિણામે, 1935 સુધીમાં તે સમય સુધીમાં જાણીતા તમામ રાસાયણિક તત્વોની આઇસોટોપિક રચનાઓનું લગભગ સંપૂર્ણ કોષ્ટક સંકલિત કરવામાં આવ્યું હતું.

આઇસોટોપ અલગ કરવાની પદ્ધતિઓ.

આઇસોટોપ્સના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવા અને ખાસ કરીને વૈજ્ઞાનિક અને લાગુ હેતુઓ માટે તેમના ઉપયોગ માટે, તેમને વધુ કે ઓછા ધ્યાનપાત્ર માત્રામાં મેળવવા જરૂરી છે. પરંપરાગત માસ સ્પેક્ટ્રોમીટરમાં, આઇસોટોપ્સનું લગભગ સંપૂર્ણ વિભાજન પ્રાપ્ત થાય છે, પરંતુ તેમનું પ્રમાણ નહિવત પ્રમાણમાં ઓછું હોય છે. તેથી, વૈજ્ઞાનિકો અને એન્જિનિયરોના પ્રયત્નોનો હેતુ આઇસોટોપ્સને અલગ કરવા માટે અન્ય સંભવિત પદ્ધતિઓ શોધવાનો હતો. સૌ પ્રથમ, બાષ્પીભવન દર, સંતુલન સ્થિરાંકો, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓના દર, વગેરે જેવા સમાન તત્વના આઇસોટોપ્સના આવા ગુણધર્મોમાં તફાવતના આધારે, વિભાજનની ભૌતિક રાસાયણિક પદ્ધતિઓમાં નિપુણતા પ્રાપ્ત કરવામાં આવી હતી. તેમાંથી સૌથી વધુ અસરકારક સુધારણા અને આઇસોટોપ વિનિમયની પદ્ધતિઓ હતી, જે પ્રકાશ તત્વોના આઇસોટોપ્સના ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે: હાઇડ્રોજન, લિથિયમ, બોરોન, કાર્બન, ઓક્સિજન અને નાઇટ્રોજન.

પદ્ધતિઓના બીજા જૂથમાં કહેવાતી પરમાણુ ગતિ પદ્ધતિઓનો સમાવેશ થાય છે: ગેસ પ્રસરણ, થર્મલ પ્રસરણ, સમૂહ પ્રસરણ (વરાળના પ્રવાહમાં પ્રસરણ), કેન્દ્રત્યાગી. અત્યંત વિખરાયેલા છિદ્રાળુ માધ્યમોમાં આઇસોટોપિક ઘટકોના પ્રસરણના વિવિધ દરો પર આધારિત ગેસ પ્રસરણ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ બીજા વિશ્વ યુદ્ધ દરમિયાન યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં યુરેનિયમ આઇસોટોપ વિભાજનના ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનનું આયોજન કરવા માટે કહેવાતા મેનહટન પ્રોજેક્ટના ભાગરૂપે કરવામાં આવ્યો હતો. અણુ બોમ્બ. પરમાણુ બોમ્બના મુખ્ય "દહનક્ષમ" ઘટક, પ્રકાશ આઇસોટોપ 235 U સાથે 90% સુધી સમૃદ્ધ યુરેનિયમની આવશ્યક માત્રા મેળવવા માટે, લગભગ ચાર હજાર હેક્ટરના વિસ્તાર પર કબજો કરીને છોડ બનાવવામાં આવ્યા હતા. યુદ્ધ પછી સમૃદ્ધ યુરેનિયમના ઉત્પાદન માટે છોડ સાથે અણુ કેન્દ્ર બનાવવા માટે 2 બિલિયન ડોલરથી વધુ ફાળવવામાં આવ્યા હતા, લશ્કરી હેતુઓ માટે સમૃદ્ધ યુરેનિયમના ઉત્પાદન માટેના છોડ, વિભાજનની પદ્ધતિના આધારે પણ વિકસાવવામાં આવ્યા હતા. યુએસએસઆરમાં બનેલ. તાજેતરના વર્ષોમાં, આ પદ્ધતિએ સેન્ટ્રીફ્યુગેશનની વધુ કાર્યક્ષમ અને ઓછી ખર્ચાળ પદ્ધતિને માર્ગ આપ્યો છે. આ પદ્ધતિમાં, આઇસોટોપ મિશ્રણને અલગ કરવાની અસર સેન્ટ્રીફ્યુજ રોટરને ભરવાના આઇસોટોપ મિશ્રણના ઘટકો પર કેન્દ્રત્યાગી દળોની વિવિધ અસરોને કારણે પ્રાપ્ત થાય છે, જે ઉપર અને તળિયે મર્યાદિત પાતળી-દિવાલોવાળું સિલિન્ડર છે, જે ફરતી હોય છે. વેક્યૂમ ચેમ્બરમાં ખૂબ જ ઊંચી ઝડપ. કાસ્કેડમાં જોડાયેલા સેંકડો હજારો સેન્ટ્રીફ્યુજ, જેમાંથી દરેકનો રોટર સેકન્ડમાં એક હજારથી વધુ ક્રાંતિ કરે છે, હાલમાં રશિયા અને વિશ્વના અન્ય વિકસિત દેશોમાં આધુનિક વિભાજન પ્લાન્ટ્સમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે. સેન્ટ્રીફ્યુજનો ઉપયોગ માત્ર પરમાણુ પાવર પ્લાન્ટના પરમાણુ રિએક્ટરને પાવર કરવા માટે જરૂરી સમૃદ્ધ યુરેનિયમના ઉત્પાદન માટે જ નહીં, પરંતુ સામયિક કોષ્ટકના મધ્ય ભાગમાં લગભગ ત્રીસ રાસાયણિક તત્વોના આઇસોટોપ બનાવવા માટે પણ થાય છે. તાજેતરના વર્ષોમાં વિવિધ આઇસોટોપને અલગ કરવા માટે શક્તિશાળી આયન સ્ત્રોતો સાથેના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક વિભાજન એકમોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, લેસર અલગ કરવાની પદ્ધતિઓ પણ વ્યાપક બની છે.

આઇસોટોપ્સની અરજી.

રાસાયણિક તત્વોના વિવિધ આઇસોટોપનો વ્યાપકપણે વૈજ્ઞાનિક સંશોધન, ઉદ્યોગ અને કૃષિના વિવિધ ક્ષેત્રોમાં, પરમાણુ ઊર્જા, આધુનિક જીવવિજ્ઞાન અને દવામાં, પર્યાવરણીય અભ્યાસો અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. વૈજ્ઞાનિક સંશોધનમાં (ઉદાહરણ તરીકે, રાસાયણિક વિશ્લેષણમાં), એક નિયમ તરીકે, વિવિધ તત્વોના દુર્લભ આઇસોટોપ્સની થોડી માત્રા જરૂરી છે, જેની ગણતરી દર વર્ષે ગ્રામ અને મિલિગ્રામમાં પણ થાય છે. તે જ સમયે, અણુ ઊર્જા, દવા અને અન્ય ઉદ્યોગોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતા સંખ્યાબંધ આઇસોટોપ્સ માટે, તેમના ઉત્પાદનની જરૂરિયાત ઘણા કિલોગ્રામ અને ટન જેટલી પણ હોઈ શકે છે. આમ, પરમાણુ રિએક્ટરમાં ભારે પાણી D 2 O ના ઉપયોગને કારણે, છેલ્લી સદીના 1990 ના દાયકાની શરૂઆતમાં તેનું વૈશ્વિક ઉત્પાદન દર વર્ષે લગભગ 5000 ટન હતું. હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ ડ્યુટેરિયમ, જે ભારે પાણીનો ભાગ છે, જેની સાંદ્રતા હાઇડ્રોજનના કુદરતી મિશ્રણમાં માત્ર 0.015% છે, ટ્રીટિયમ સાથે, ભવિષ્યમાં, વૈજ્ઞાનિકોના મતે, પાવર થર્મોન્યુક્લિયરના બળતણનું મુખ્ય ઘટક બનશે. ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયાઓના આધારે કાર્યરત રિએક્ટર. આ કિસ્સામાં, હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ્સના ઉત્પાદનની જરૂરિયાત પ્રચંડ હશે.

વૈજ્ઞાનિક સંશોધનમાં, સ્થિર અને કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપનો ઉપયોગ પ્રકૃતિમાં થતી વિવિધ પ્રક્રિયાઓના અભ્યાસમાં આઇસોટોપિક સૂચકાંકો (ટેગ્સ) તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે.

કૃષિમાં, આઇસોટોપ્સ ("લેબલવાળા" અણુઓ) નો ઉપયોગ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરવા, ખાતરોની પાચનક્ષમતા અને નાઇટ્રોજન, ફોસ્ફરસ, પોટેશિયમ, ટ્રેસ તત્વો અને અન્ય પદાર્થોના છોડના ઉપયોગની કાર્યક્ષમતા નક્કી કરવા માટે.

આઇસોટોપ તકનીકોનો વ્યાપકપણે દવામાં ઉપયોગ થાય છે. આમ, યુએસએમાં, આંકડા અનુસાર, દરરોજ 36 હજારથી વધુ તબીબી પ્રક્રિયાઓ કરવામાં આવે છે અને આઇસોટોપ્સનો ઉપયોગ કરીને લગભગ 100 મિલિયન પ્રયોગશાળા પરીક્ષણો કરવામાં આવે છે. સૌથી સામાન્ય પ્રક્રિયાઓમાં ગણતરી કરેલ ટોમોગ્રાફીનો સમાવેશ થાય છે. કાર્બન આઇસોટોપ C13, 99% (લગભગ 1% કુદરતી સામગ્રી) સુધી સમૃદ્ધ, કહેવાતા "ડાયગ્નોસ્ટિક શ્વાસ નિયંત્રણ" માં સક્રિયપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. પરીક્ષણનો સાર ખૂબ જ સરળ છે. સમૃદ્ધ આઇસોટોપ દર્દીના ખોરાકમાં દાખલ કરવામાં આવે છે અને શરીરના વિવિધ અવયવોમાં ચયાપચયની પ્રક્રિયામાં ભાગ લીધા પછી, દર્દી દ્વારા છોડવામાં આવતા કાર્બન ડાયોક્સાઇડ CO 2 ના સ્વરૂપમાં મુક્ત થાય છે, જે સ્પેક્ટ્રોમીટરનો ઉપયોગ કરીને એકત્રિત કરવામાં આવે છે અને તેનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવે છે. C 13 આઇસોટોપ સાથે લેબલ થયેલ કાર્બન ડાયોક્સાઇડની વિવિધ માત્રાના પ્રકાશન સાથે સંકળાયેલ પ્રક્રિયાઓના દરોમાં તફાવત, દર્દીના વિવિધ અવયવોની સ્થિતિનું મૂલ્યાંકન કરવાનું શક્ય બનાવે છે. યુ.એસ.માં, આ પરીક્ષણમાંથી પસાર થનારા દર્દીઓની સંખ્યા દર વર્ષે 5 મિલિયન હોવાનો અંદાજ છે. હવે લેસર વિભાજન પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ ઔદ્યોગિક ધોરણે અત્યંત સમૃદ્ધ C13 આઇસોટોપ બનાવવા માટે થાય છે.

વ્લાદિમીર ઝ્દાનોવ