Re: Prečo

Pavel Kohout,2020-08-20 09:50:32

Stabilita a nestabilita různých izotopů je dána strukturou jádra - v jádře jsou slupky podobně jako v elektronovém obalu. Tak jak se dané slupky obsazují protony či neutrony tak některé izotopy jsou stabilnější a jiné méně stabilní. Proto u různých izotopů závisí na počtu protonů a neutronů stejně jako v chemii závisí vlastnosti prvků na počtu elektronů. U technecia tedy neexistuje taková konfigurace jádra, která by byla stabilní. Jedná se vlastně o stejný jev, který je zodpovědný za předpovězený ostrov stability, kde by měly být stabilnější izotopy...

Řekl bych že z čistě jazykového hlediska je jedno jestli se ptáme na míru stability či nestability - jedná se o slova opačného významu tudíž jejich míra bude jen obrácená. Každopádně aby se izotop považoval za stabilní, tak poločas rozpadu musí být nekonečný nebo v praxi alespoň velmi velký vzhledem k době existence vesmíru. Třeba tellur 128 má poločas rozpadu 2.2*10^24 roku takže vzhledem k době života vesmíru se dá považovat za prakticky stabilní. Existují experimenty zkoumající to, jestli samotný proton nemá nějaký poločas rozpadu (Poslední měření myslím ukazují, že jestli proton má poločas rozpadu, tak bude větší než 10^33 roku, tedy pokud nejsou nějaké nové výsledky, které by to posunuly dále). Pokud by se rozpadal i proton, tak to prakticky znamená že vlastně žádné prvky nejsou stabilní...

Odpovědět

Re: Re: Prečo

Vladimír Bzdušek,2020-08-20 17:08:42

Ano, vďaka za reakciu, ale ... použil ste klasické vysvetlenie. Telur má zrajme aj iné, stabilné izotopy, otázka bola, prečo Tc nemá žiaden stabilný izotop. Nemám pred očami teraz tabuľku okolitých izotopov okolitých prvkov, ale zaráža tam práve to nízke protónové číslo Tc. Ono, nejaká vec tam asi hrá rolu, pokiaľ viem, tak jód má jediný stabilný izotop, takže je zrejme tiež niekde na okraji tej priepasti nestability.
P.S.
Dotaz na google ohľadne nestability Tc nedáva nijaký rozumný odkaz ...

Odpovědět

Re: Re: Re: Prečo

Pavel Kohout,2020-08-20 20:04:15

Ono není zas tak jednoduché to vysvětlit takhle na pár řádcích - vysvětlení je poměrně komplexní - vysvětluje to https://en.wikipedia.org/wiki/Semi-empirical_mass_formula; česky třeba zde: http://artemis.osu.cz/mmfyz/jm/jm_2_3_5.htm Stabilita jádra podle této rovnice závisí na jejích 5 členech (objemovém, povrchovém, coulombovském, asymetrie a párování).

TLDR: Technecium má zrovna tu smůlu, že u něj to vychází tak, že s jeho počtem protonů nejde u žádného izotopu poskládat úplně stabilní jádro, takže je energeticky výhodnější když se rozpadne.

Např. člen párování způsobuje že jádra s lichým počtem protonů (ale stejné to je i u počtu neutronů) jsou méně stabilní. (A technecium má lichý počet protonů) https://en.wikipedia.org/wiki/Even_and_odd_atomic_nuclei Pro částice je energeticky výhodnější vytvořit páry se stejnými kvantovými čísly (kromě spinu, ten je opačný, aby byl dodržen Pauliho vylučovací princip). Projevuje se to tzv. párovací interakcí. Je to vlastně podobné Cooperovým párům elektronů u supravodičů.

Dále to souvisí se zaplňováním protonových a neutronových slupek v jádru - jádro se zaplněnými slupkami je více stabilní než jádro s nezaplněnými slupkami. Díky tomu máme tzv. protonová a neutronová magická čísla. https://en.wikipedia.org/wiki/Magic_number_(physics) Nejstabilnější jsou izotopy, které jsou tzv. dvojitě magické (mají zaplněné jak protonové tak neutronové slupky). Izotopy s čísly, která jsou blízko magických čísel jsou také stabilnější. Právě díky tomuto efektu by měl existovat předpovězený ostrov stability. Technecium je ale daleko od těchto magických čísel. S protonovým číslem Z = 43 je daleko od magických čísel 28 a 50 a i neutronová čísla jsou daleko od "pro stabilitu ideálního" počtu neutronů. Co to je? Podle Weizsäckerova semiempirického vztahu (viz první odkaz) je energeticky výhodné když budeme mít co možná nejvyrovnanější počet neutronů jak protonů (minimalizujeme tak člen asymetrie). Když budeme přidávat více neutronů, tak neutrony budou obsazovat vyšší a vyšší hladiny (a tím pásem bude jádro nestabilní). Naopak ale pokud budeme mít v jádře moc protonů, tak jej bude moc velký coulombovský člen - neutrální neutrony naopak fungují jako lepidlo - vše je o rovnováze. U těžších jader s více protony je ale třeba přidávat víc a víc neutronů aby je neroztrhala coulombovská interakce, navzdory tomu že se zvyšuje asymetrie (nerovnost počtu protonů a neutronů)...

Odpovědět

Re: Re: Re: Re: Prečo

Vladimír Bzdušek,2020-08-20 21:42:57

Ešte raz, ďakujem, preštudujem odkazy. Som síce vo veci laik, ale ostrov stability a nestabilita Tc ma vždy nabudili. Je jasné, že špecialisti v danej veci to berú ako "samozrejmosť". Mne to vždy príde tak, že v škole sa žiak-študent dozvie o chémii, Mendelejevovi, predpovedaných eka- a dvi- prvkoch, potom jadrovej fyzike, rádioaktivite, rozpade, nestabilite na konci tabuľky a zrazu bác - Technécium v strede tabuľky je nestabilné. Vtedy sa vnímavý študent musí spýtať: Prečo?
A takéto "pikošky" (trebárs aj to, že ten Mendelejev sa holil a strihal len raz do roka, určil silu ruskej vodky na 40°, a cár mu toleroval dve ženy) by veľmi oživili vyučovanie.
OK,
veľa úspechov pri plavbe na ostrov stability!

Odpovědět