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• किसी भी रासायनिक तत्व के परमाणु में एक धनात्मक आवेशित नाभिक और उसके चारों ओर ऋणात्मक आवेशित इलेक्ट्रॉनों का एक बादल होता है। मेंडेलीव की आवर्त सारणी में किसी रासायनिक तत्व की स्थिति (उसकी क्रम संख्या) उसके परमाणुओं के नाभिक के आवेश से निर्धारित होती है। एफ. सोड्डी की आलंकारिक अभिव्यक्ति के अनुसार, आइसोटोप के परमाणु "बाहर" समान होते हैं, लेकिन "अंदर" भिन्न होते हैं।

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• 1932 में, एक न्यूट्रॉन की खोज की गई - एक कण जिस पर कोई आवेश नहीं है, जिसका द्रव्यमान हाइड्रोजन परमाणु के नाभिक के द्रव्यमान के करीब है - एक प्रोटॉन, और नाभिक का एक प्रोटॉन-न्यूट्रॉन मॉडल बनाया गया था, जिसके परिणामस्वरूप, विज्ञान आइसोटोप की अवधारणा की अंतिम आधुनिक परिभाषा स्थापित की गई: आइसोटोप ऐसे पदार्थ हैं जिनके परमाणु नाभिक में समान संख्या में प्रोटॉन होते हैं और नाभिक में केवल न्यूट्रॉन की संख्या में अंतर होता है। प्रत्येक आइसोटोप को आमतौर पर प्रतीकों के एक सेट द्वारा दर्शाया जाता है, जहां X रासायनिक तत्व का प्रतीक है, Z परमाणु नाभिक का आवेश (प्रोटॉन की संख्या) है, A आइसोटोप की द्रव्यमान संख्या (प्रोटॉन की कुल संख्या) है और नाभिक में न्यूट्रॉन, A = Z + N). चूँकि परमाणु आवेश रासायनिक तत्व के प्रतीक के साथ विशिष्ट रूप से जुड़ा हुआ प्रतीत होता है, इसलिए प्रतीक AX का उपयोग अक्सर संक्षिप्तीकरण के लिए किया जाता है।
• हमें ज्ञात सभी समस्थानिकों में से केवल हाइड्रोजन समस्थानिकों के ही अपने नाम हैं। इस प्रकार, आइसोटोप 2H और 3H को ड्यूटेरियम और ट्रिटियम कहा जाता है।

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• प्रकृति में, स्थिर आइसोटोप और अस्थिर दोनों होते हैं - रेडियोधर्मी, जिनके परमाणुओं के नाभिक विभिन्न कणों के उत्सर्जन के साथ अन्य नाभिकों में सहज परिवर्तन के अधीन होते हैं। अब लगभग 270 स्थिर आइसोटोप ज्ञात हैं। अस्थिर आइसोटोप की संख्या 2000 से अधिक है, उनमें से अधिकांश विभिन्न परमाणु प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप कृत्रिम रूप से प्राप्त होते हैं। कई तत्वों के रेडियोधर्मी आइसोटोप की संख्या बहुत बड़ी है और दो दर्जन से अधिक हो सकती है। स्थिर आइसोटोप की संख्या काफी कम है; कुछ रासायनिक तत्वों में केवल एक स्थिर आइसोटोप (बेरिलियम, फ्लोरीन, सोडियम, एल्यूमीनियम, फास्फोरस, मैंगनीज, सोना, आदि) होता है। स्थिर आइसोटोप की सबसे बड़ी संख्या - 10 - टिन में पाई गई, उदाहरण के लिए लोहे में 4, और पारा में - 7।

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आइसोटोप की खोज

• 1808 में, अंग्रेजी वैज्ञानिक प्रकृतिवादी जॉन डाल्टन ने पहली बार एक रासायनिक तत्व की परिभाषा को एक ही प्रकार के परमाणुओं से युक्त पदार्थ के रूप में पेश किया। 1869 में रसायनज्ञ डी.आई. मेंडेलीव ने रासायनिक तत्वों के आवर्त नियम की खोज की। आवर्त सारणी की कोशिका में एक निश्चित स्थान रखने वाले पदार्थ के रूप में किसी तत्व की अवधारणा को प्रमाणित करने में कठिनाइयों में से एक तत्वों के प्रयोगात्मक रूप से देखे गए गैर-पूर्णांक परमाणु भार थे। 1866 में, अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी और रसायनज्ञ सर विलियम क्रूक्स ने इस परिकल्पना को सामने रखा कि प्रत्येक प्राकृतिक रासायनिक तत्व उन पदार्थों का एक निश्चित मिश्रण है जो उनके गुणों में समान हैं, लेकिन अलग-अलग परमाणु द्रव्यमान रखते हैं, लेकिन उस समय ऐसी धारणा अभी तक मौजूद नहीं थी। प्रायोगिक पुष्टि.

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• आइसोटोप की खोज की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम रेडियोधर्मिता की घटना की खोज और अर्न्स्ट रदरफोर्ड और फ्रेडरिक सोड्डी द्वारा तैयार रेडियोधर्मी क्षय की परिकल्पना थी: रेडियोधर्मिता एक परमाणु के एक आवेशित कण और एक अन्य तत्व के परमाणु के क्षय से अधिक कुछ नहीं है। , इसके रासायनिक गुणों में मूल से भिन्न है। परिणामस्वरूप, रेडियोधर्मी श्रृंखला या रेडियोधर्मी परिवारों का विचार उत्पन्न हुआ, जिसके आरंभ में पहला मूल तत्व होता है, जो रेडियोधर्मी होता है, और अंत में - अंतिम स्थिर तत्व होता है। परिवर्तनों की श्रृंखलाओं के विश्लेषण से पता चला कि उनके पाठ्यक्रम के दौरान, समान रेडियोधर्मी तत्व, केवल परमाणु द्रव्यमान में भिन्न, आवधिक प्रणाली की एक कोशिका में दिखाई दे सकते हैं। वास्तव में, इसका मतलब आइसोटोप की अवधारणा का परिचय था।

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• स्थिर आइसोटोप के अस्तित्व की स्वतंत्र पुष्टि 1912-1920 में थॉमसन और एस्टन के प्रयोगों में एक डिस्चार्ज ट्यूब से निकलने वाले सकारात्मक चार्ज कणों के बीम के साथ प्राप्त की गई थी।
• 1919 में, एस्टन ने मास स्पेक्ट्रोग्राफ नामक एक उपकरण डिजाइन किया था। आयन स्रोत में अभी भी एक डिस्चार्ज ट्यूब का उपयोग किया जाता था, लेकिन एस्टन ने एक ऐसा तरीका खोजा जिसमें विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों में कणों की किरण के क्रमिक विक्षेपण से समान आवेश वाले कणों का ध्यान केंद्रित हो गया। -स्क्रीन पर एक ही बिंदु पर द्रव्यमान अनुपात (उनकी गति की परवाह किए बिना)। कई शोधकर्ताओं के प्रयासों के माध्यम से मास स्पेक्ट्रोमीटर के बाद के उपयोग और सुधार के परिणामस्वरूप, 1935 तक रासायनिक तत्वों की समस्थानिक रचनाओं की लगभग पूरी तालिका संकलित की गई थी।

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आइसोटोप का अनुप्रयोग

• रासायनिक तत्वों के विभिन्न आइसोटोप का व्यापक रूप से वैज्ञानिक अनुसंधान में, उद्योग और कृषि के विभिन्न क्षेत्रों में, परमाणु ऊर्जा, आधुनिक जीव विज्ञान और चिकित्सा में, पर्यावरण अध्ययन और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए विभिन्न तत्वों के दुर्लभ आइसोटोप की छोटी मात्रा की आवश्यकता होती है, जो प्रति वर्ष ग्राम और यहां तक ​​कि मिलीग्राम में मापी जाती है। साथ ही, परमाणु ऊर्जा, चिकित्सा और अन्य उद्योगों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले कई आइसोटोप के लिए, उनके उत्पादन की आवश्यकता कई किलोग्राम और टन तक भी हो सकती है। वैज्ञानिक अनुसंधान में, प्रकृति में होने वाली विभिन्न प्रकार की प्रक्रियाओं के अध्ययन में स्थिर और रेडियोधर्मी आइसोटोप का उपयोग आइसोटोपिक ट्रेसर के रूप में व्यापक रूप से किया जाता है। कृषि में, आइसोटोप का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रियाओं, उर्वरकों की पाचनशक्ति का अध्ययन करने और नाइट्रोजन, फास्फोरस, सूक्ष्म तत्वों और अन्य पदार्थों का उपयोग करके पौधों की दक्षता निर्धारित करने के लिए।

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• चिकित्सा में आइसोटोप प्रौद्योगिकियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इस प्रकार, संयुक्त राज्य अमेरिका में, आंकड़ों के अनुसार, प्रति दिन 36 हजार से अधिक चिकित्सा प्रक्रियाएं की जाती हैं और आइसोटोप का उपयोग करके लगभग 100 मिलियन प्रयोगशाला परीक्षण किए जाते हैं। सबसे आम प्रक्रियाओं में कंप्यूटेड टोमोग्राफी शामिल है। 99% (लगभग 1%) तक समृद्ध कार्बन आइसोटोप सी13, तथाकथित "नैदानिक ​​श्वास निगरानी" में सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। परीक्षण का सार बहुत सरल है. समृद्ध आइसोटोप को रोगी के भोजन में पेश किया जाता है और, शरीर के विभिन्न अंगों में चयापचय प्रक्रिया में भाग लेने के बाद, रोगी द्वारा छोड़े गए कार्बन डाइऑक्साइड CO2 के रूप में जारी किया जाता है, जिसे स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करके एकत्र और विश्लेषण किया जाता है। C13 आइसोटोप के साथ लेबल किए गए कार्बन डाइऑक्साइड की विभिन्न मात्रा की रिहाई से जुड़ी प्रक्रियाओं की दरों में अंतर, रोगी के विभिन्न अंगों की स्थिति का आकलन करना संभव बनाता है। अमेरिका में, इस परीक्षण से गुजरने वाले रोगियों की संख्या प्रति वर्ष 50 लाख होने का अनुमान है। औद्योगिक पैमाने पर अत्यधिक समृद्ध C13 आइसोटोप का उत्पादन करने के लिए अब लेजर पृथक्करण विधियों का उपयोग किया जाता है।

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KOU VO "TSLPDO" कक्षा 8वीं के रसायन विज्ञान पाठ के लिए आइसोटोप प्रस्तुति, शिक्षक ओल्खोविकोवा जी.पी. द्वारा तैयार। तकनीकी सलाहकार ओल्खोविकोवा एस.एम. 2016

बुनियादी अवधारणाएँ आइसोटोप सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान क्रमवाचक संख्या नाभिक प्रोटोन न्यूट्रॉन इलेक्ट्रॉन अंकगणितीय माध्य

आइसोटोप समान परमाणु आवेश वाले एक ही रासायनिक तत्व के परमाणु होते हैं, लेकिन नाभिक में न्यूट्रॉन की विभिन्न संख्या के कारण अलग-अलग सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान होते हैं। सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान दर्शाता है कि किसी रासायनिक तत्व के परमाणु का द्रव्यमान कार्बन परमाणु के द्रव्यमान के 1/12 से कितनी गुना अधिक है। रासायनिक तत्वों के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के मूल्यों को याद रखने की कोई आवश्यकता नहीं है; वे रसायन विज्ञान पर किसी भी पाठ्यपुस्तक या संदर्भ पुस्तक के साथ-साथ डी.आई. की आवर्त सारणी में भी दिए गए हैं। मेंडेलीव। तालिका में तत्व की क्रम संख्या डी.आई. मेंडेलीव एक परमाणु के नाभिक में प्रोटॉन की संख्या से मेल खाता है। परमाणु पदार्थ का सबसे छोटा कण है, जिसमें एक नाभिक और इलेक्ट्रॉन होते हैं।

नाभिक परमाणु का केंद्रीय भाग है, जिसमें प्रोटॉन और न्यूट्रॉन होते हैं, जिसमें परमाणु का अधिकांश द्रव्यमान केंद्रित होता है। प्रोटॉन एक प्राथमिक कण है जिसका आवेश +1 और सापेक्ष द्रव्यमान एक के बराबर होता है। न्यूट्रॉन परमाणु के नाभिक में प्रवेश करने वाला एक कण है, जो विद्युत आवेश से रहित होता है और जिसका सापेक्ष द्रव्यमान एकता के बराबर होता है। एक इलेक्ट्रॉन किसी पदार्थ का सबसे छोटा कण होता है जिसका ऋणात्मक विद्युत आवेश e=1.6·10-19 कूलम्ब होता है, जिसे प्राथमिक विद्युत आवेश (-1) के रूप में लिया जाता है। अंकगणितीय माध्य सभी रिकॉर्ड किए गए मानों का योग है, जो उनकी संख्या से विभाजित होता है।

न्यूट्रॉन + - प्रोटॉन 16 - - इलेक्ट्रॉन ऑक्सीजन में तीन समस्थानिक होते हैं - , और। परमाणुओं में प्रोटॉन की संख्या समान होती है, लेकिन न्यूट्रॉन की सामग्री में भिन्नता होती है। आइसोटोप प्रोटॉन संख्या न्यूट्रॉन संख्या 8 8 8 9 8 10 आइसोटोप प्रोटॉन संख्या न्यूट्रॉन संख्या 8 8 8 9 8 10 - - - - - - - + + + + + + + + 1 8 - - - - - - - + + + + + + + +

99.76% 0 . 203% 0. 037% पानी के अणुओं में ऑक्सीजन आइसोटोप की सांद्रता अलग होती है। उदाहरण के तौर पर पानी का उपयोग करने वाले पदार्थों की आइसोटोपिक संरचना (एच 2 ओ) एच 2 ओ

प्राकृतिक जल को 100 0 C के क्वथनांक (सामान्य दबाव पर) वाले कम-उबलते घटक H 2 16 O और 100.15 0 C के क्वथनांक वाले उच्च-उबलते घटक H 2 18 O के मिश्रण के रूप में माना जा सकता है। ओ-16 (टी 0 सी = 100.0 0 सी) ओ-18 (टी 0 सी = 100.15 0 सी) एच 2 ओ एच 2 16 ओ एच 2 16 ओ एच 2 16 ओ एच 2 18 ओ एच 2 18 ओ एच 2 18 ओ

व्यावहारिक मानव गतिविधियों के लिए आइसोटोप का महत्व आइसोटोप मानव गतिविधि के कई क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, अर्थात्: चिकित्सा (कैंसर का निदान और उपचार) बुनियादी विज्ञान (न्यूट्रिनो का उत्पादन और अध्ययन ("डार्क मैटर") इलेक्ट्रॉनिक्स (अर्धचालक, उपकरण) पर्यावरण अनुसंधान (मिट्टी, उर्वरक)

प्रश्नोत्तरी परीक्षण 1. परमाणु क्या है? इसकी संरचना क्या है? 2. किसी परमाणु में प्रोटॉनों की संख्या कैसे निर्धारित करें? इलेक्ट्रॉनों की संख्या? 3. किसी परमाणु में न्यूट्रॉन की संख्या कैसे निर्धारित करें? 4. रासायनिक तत्व ऑक्सीजन के उदाहरण का उपयोग करके "आइसोटोप" की अवधारणा का अर्थ समझाएं।

परीक्षण प्रश्न 4. समस्थानिक संरचना पदार्थों के भौतिक गुणों को कैसे प्रभावित करती है? 5. व्यावहारिक गतिविधि के किन क्षेत्रों में आइसोटोप का उपयोग किया जाता है? गृहकार्य। पांचवें प्रश्न के अनुसार एक संदेश तैयार करें।

साहित्य 1.आइसोटोप: गुण, तैयारी, अनुप्रयोग, खंड 1 - एम.: फ़िज़मैटलिट, 2005। - 600 पी। 2.आइसोटोप: गुण, तैयारी, अनुप्रयोग, खंड 2 - बारानोव वी.यू. फ़िज़मैटलिट, मॉस्को, 2005, 728 पीपी., यूडीसी: 546.02+621.039.8, आईएसबीएन: 5-9221-0523-एक्स 3. आइसोटोप, उनके गुण और अनुप्रयोग http:// www.muctr.ru/univsubs/infacol /ifh /faculties/f4/isotops.php 4. रैडज़िग ए.ए., स्मिरनो बी.एम. परमाणुओं और परमाणु आयनों के पैरामीटर। निर्देशिका। - एम.: एनर्जोएटोमिज़डैट, 1986. - 344 पी।

विषय पर: पद्धतिगत विकास, प्रस्तुतियाँ और नोट्स

आइसोटोप

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शाम (शिफ्ट) स्कूल की 12वीं कक्षा में "आइसोटोप्स" विषय की एक संक्षिप्त प्रस्तुति। इंटरनेट सामग्री का उपयोग किया गया....

भौतिकी + कंप्यूटर विज्ञान में एक एकीकृत पाठ का पद्धतिगत विकास "परमाणु की संरचना, परमाणु नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा, रेडियोधर्मिता। पेशे बैंक नियंत्रक के लिए रेडियोधर्मी आइसोटोप का अनुप्रयोग

पाठ भौतिकी के अनुभाग "रेडियोधर्मिता" के अध्ययन के अंत में दिया गया है, जिसके लिए अध्ययन किए गए अनुभाग पर ज्ञान के सामान्यीकरण और व्यवस्थितकरण के रूप में 8 घंटे आवंटित किए गए हैं। पाठ के दौरान, समस्याओं को हल करने के लिए, उपयोग करें...