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• あらゆる化学元素の原子は、正に帯電した原子核と、それを取り囲む負に帯電した電子の雲で構成されています。 メンデレーエフの周期表における化学元素の位置 (シリアル番号) は、その原子核の電荷によって決まります。 F. Soddy の比喩表現によれば、同位体の原子は「外側」では同じですが、「内側」では異なります。

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• 1932 年に、中性子 (電荷を持たず、水素原子の原子核の質量に近い質量を持つ粒子) が発見され、原子核の陽子 - 中性子モデルが作成されました。同位体概念の最新の最終定義を確立しました。同位体とは、原子核が同じ数の陽子で構成され、原子核内の中性子の数だけが異なる物質です。 各同位体は通常、一連の記号で表されます。X は化学元素の記号、Z は原子核の電荷 (陽子の数)、A は同位体の質量数 (陽子の総数) です。および原子核の中性子、A = Z + N)。 核電荷は化学元素の記号と一意に関連付けられているように見えるため、略語として記号 AX がよく使用されます。
• 私たちが知っているすべての同位体のうち、独自の名前を持つのは水素同位体だけです。 したがって、同位体 2H および 3H は重水素および三重水素と呼ばれます。

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• 自然界には、安定同位体と不安定同位体の両方が存在します。放射性同位体は、原子核がさまざまな粒子の放出により他の核に自発的に変換されます。 現在、約 270 の安定同位体が知られています。 不安定同位体の数は2000を超え、その大部分はさまざまな核反応の結果として人工的に得られます。 多くの元素の放射性同位体の数は非常に多く、20 を超える場合もあります。 安定同位体の数は大幅に少なく、一部の化学元素は 1 つの安定同位体のみで構成されます (ベリリウム、フッ素、ナトリウム、アルミニウム、リン、マンガン、金など)。 最大数の安定同位体 - 10 - は錫で見つかり、たとえば鉄には 4 つ、水銀には 7 つあります。

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同位体の発見

• 1808 年、英国の科学者博物学者ジョン ダルトンは、同じ種類の原子からなる物質としての化学元素の定義を初めて導入しました。 1869年、化学者D.I.メンデレーエフは化学元素の周期法則を発見しました。 周期表のセル内の特定の場所を占める物質としての元素の概念を実証する際の困難の 1 つは、実験的に観察された元素の非整数原子量でした。 1866年、イギリスの物理学者であり化学者であるウィリアム・クルックス卿は、天然の各化学元素は、性質は同じだが原子量が異なる物質の特定の混合物であるという仮説を提唱しましたが、当時はそのような仮定はまだありませんでした。実験による確認。

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• 同位体の発見に向けた重要な一歩は、放射能現象と、エルンスト・ラザフォードとフレデリック・ソディによって定式化された放射性崩壊の仮説の発見でした。放射能とは、原子が荷電粒子や別の元素の原子に崩壊することにほかなりません。 、元のものとは化学的性質が異なります。 その結果、放射性系列または放射性ファミリーという考えが生まれました。その始まりには放射性の最初の親元素があり、最後には最後の安定した元素があります。 変換の連鎖を分析したところ、その過程において、原子量だけが異なる同じ放射性元素が周期表の 1 つのセルに出現する可能性があることが示されました。 実際、これは同位体の概念の導入を意味しました。

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• その後、1912 年から 1920 年にかけて、放電管から出てくる正荷電粒子のビームを用いたトムソンとアストンによる実験で、安定同位体の存在が独立して確認されました。
• 1919 年に、アストンは質量分析計と呼ばれる装置を設計しましたが、イオン源には依然として放電管が使用されていましたが、アストンは電場と磁場の中で粒子のビームを連続的に偏向させることで、同じ電荷を持つ粒子を集束させる方法を発見しました。画面上の同じ点での質量比 (速度に関係なく)。 その後、多くの研究者の努力による質量分析計の使用と改良の結果、1935 年までに化学元素の同位体組成のほぼ完全な表が編集されました。

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同位体の応用

• 化学元素のさまざまな同位体は、科学研究、工業および農業のさまざまな分野、原子力エネルギー、現代生物学および医学、環境研究およびその他の分野で広く使用されています。 科学研究では、年間グラム単位、場合によってはミリグラム単位で測定される、さまざまな元素の少量の希少同位体が必要です。 同時に、原子力、医療、その他の産業で広く使用されている多数の同位体については、その生産の必要性が数キログラム、さらにはトンに達することもあります。 科学研究では、安定同位体および放射性同位体は、自然界で発生するさまざまなプロセスの研究における同位体トレーサーとして広く使用されています。 農業では、同位体は、たとえば、光合成のプロセスや肥料の消化率を研究したり、窒素、リン、微量元素、その他の物質を使用する植物の効率を判断したりするために使用されます。

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• アイソトープ技術は医療で広く使用されています。 したがって、統計によると、米国では 1 日に 3 万 6,000 件以上の医療処置が行われ、同位体を使用した臨床検査は約 1 億件行われています。 最も一般的な処置にはコンピューター断層撮影が含まれます。 99% まで濃縮された炭素同位体 C13 (天然成分は約 1%) は、いわゆる「診断用呼吸モニタリング」に積極的に使用されています。 テストの本質は非常にシンプルです。 濃縮された同位体は患者の食事に導入され、体のさまざまな器官での代謝プロセスに参加した後、患者が吐き出す二酸化炭素 CO2 の形で放出され、分光計を使用して収集され分析されます。 C13同位体で標識された、さまざまな量の二酸化炭素の放出に伴うプロセスの速度の違いにより、患者のさまざまな臓器の状態を判断することが可能になります。 米国では、この検査を受ける患者数は年間 500 万人と推定されています。 現在、レーザー分離法が工業規模で高濃縮C13同位体を生産するために使用されています。

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スライドのキャプション:

KOU VO "TSLPDO" 同位体 授業のプレゼンテーション 化学 8 年生 Olkhovikova G.P 教師によって作成されました。 技術コンサルタント、オルホビコバ S.M. 2016年

基本概念 同位体 相対原子量 序数 原子核 陽子 中性子 電子 算術平均

同位体は、同じ核電荷を持つ同じ化学元素の原子ですが、核内の中性子の数が異なるため相対原子質量が異なります。 相対原子質量は、化学元素の原子の質量が炭素原子の質量の 1/12 よりも何倍大きいかを示します。 化学元素の相対原子量の値は、化学の教科書や参考書、および D.I. の周期表に記載されているので、暗記する必要はありません。 メンデレーエフ。 テーブルD.I.の要素のシリアル番号。 メンデレーエフは原子核内の陽子の数に相当します。 原子は物質の最小の粒子であり、原子核と電子から構成されます。

原子核は原子の中心部分であり、陽子と中性子で構成され、原子の質量の大部分が集中しています。 陽子は、+1 の電荷と 1 に等しい相対質量を持つ素粒子です。 中性子は、原子核に入る粒子であり、電荷を持たず、1 に等しい相対質量を持ちます。 電子は、負の電荷を持つ物質の最小の粒子であり、素電荷 (-1) として扱われます。算術平均は、記録されたすべての値の合計をその数で割ったものです。

中性子 + - 陽子 16 - - 電子 酸素は 3 つの同位体 - とで構成されます。 原子は同じ数の陽子を持っていますが、中性子の含有量が異なります。 同位体陽子の数 中性子の数 8 8 8 9 8 10 同位体陽子の数 中性子の数 8 8 8 9 8 10 - - - - - - - - + + + + + + + + 1 8 - - - - - - - - + + + + + + + +

99.76% 0 。 203%0。 037% 水分子の酸素同位体の濃度は異なります。水を例にとると物質の同位体組成は異なります（H 2 O）H 2 O。

天然水は、沸点（常圧で）100℃の低沸点成分H 2 16 Oと沸点100.15℃の高沸点成分H 2 18 Oの混合物と考えることができます。 O-16 (t 0 ℃ = 100.0 ℃) O-18 (t 0 ℃ = 100.15 ℃) H 2 O H 2 16 O H 2 16 O H 2 16 O H 2 18 O H 2 18 O H 2 18 O

実際の人間の活動における同位体の重要性 同位体は、人間の活動の多くの分野、すなわち以下の分野で重要な役割を果たしています。 医学 (がんの診断と治療) 基礎科学 (ニュートリノ (「暗黒物質」) の生成と研究) エレクトロニクス (半導体、機器)環境研究（土壌、肥料）

クイズテスト 1. 原子とは何ですか? その構造は何ですか? 2. 原子内の陽子の数を決定するにはどうすればよいですか? 電子の数？ 3. 原子の中の中性子の数を決定するにはどうすればよいですか? 4. 酸素という化学元素を例にして、「同位体」という概念の意味を説明します。

テスト問題 4. 同位体組成は物質の物理的特性にどのような影響を与えますか? 5. 同位体は実際の活動のどの分野で使用されますか? 宿題。 5番目の質問に従ってメッセージを準備してください。

文献 1. 同位体: 特性、準備、応用、第 1 巻 - M.: FIZMATLIT、2005。 - 600 p。 2.同位体：特性、準備、応用、第2巻 - Baranov V.Yu。 FIZMATLIT、モスクワ、2005 年、728 ページ、UDC: 546.02+621.039.8、ISBN: 5-9221-0523-X 3. 同位体、その特性および応用 http://www.muctr.ru/univsubs/infacol /ifh /faculties/f4/isotops.php 4. Radzig A.A.、Smirnoe B.M. 原子および原子イオンのパラメータ。 ディレクトリ。 - M.: Energoatomizdat、1986。 - 344 p。

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