Jan Parafiniuk

GEOCHEMIA:

• Izotopów trwałych

• Izotopów promieniotwórczych geochronologia

Tematem wykładów będzie głównie – wodór, tlen, węgiel, siarka, azot

Podręczniki:

• Polański : Izotopy w geologii. Wyd Geologiczne 1979

• J. Hoefs : Stable isotope geochemistry.

(egzamin pisemny lub ustny)

Budowa atomu i jądra atomowego.

• Wielkość atomu 10^-7 mm,

• Jądra atomowego 10^-11 mm,

• Gęstość materii jądrowej 10¹⁴ g/cm³

Struktura jądra atomowego:

Liczby magiczne dla powłok protonów i neutronów: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126

Cząstki elementarne (nukleony):

• z ponad 200 tylko 60 jest niepodzielnych – elektrony, pozyton, neutrina, proton, foton, 18 kwarków, 8 gluonów)

Pewne konfiguracje neutronów zmieniają własności pierwiastka, mogą one być trwałe lub nietrwałe. Jądra atomowe, posiadające wypełnione powłoki, powinny mieć większą energię wiązania od innych, czyli są stabilniejsze niż jądra sąsiednie. (Liczby magiczne).

Proton, elektron – są to cząsteczki nie podzielne. Neutrony da się podzielić. Trwałe są fotony i neutrina. Kwarki łączą się ze sobą i dają cząstki elementarne – są połączone przez gluony.

NUKLID _z ^AX

A = Z + N

Z – liczba atomowa – ilość protonów w jądrze

N – liczna neutronowa

A – liczba masowa

IZOTOP – nuklidy o tej samej liczbie atomowej a różnej liczbie masowej np. ¹⁶O, ¹⁷O, ¹⁸O (różnią się liczbą neutronów i liczbą masową)

IZOBARY – nuklidy o tej samej licznie masowej a różnej liczbie atomowej np. ³H, ³He

IZOTONY – nuklidy o tej samej liczbie neutronów i o różnych liczbach atomowej i masowej. ¹⁴C, ¹⁵N, ¹⁶O

Podział izotopów:

• Izotopy pierwotne – powstałe w wyniku nukleosyntezy - jest procesem, w którym powstają nowe jądra atomowe w wyniku łączenia się nukleonów, czyli protonów i neutronów lub istniejących już jąder atomowych i nukleonów

1. Stabilne

2. Promieniotwórcze

• Izotopy radiogeniczne – powstałe w skutek rozpadu pierwotnych izotopów promieniotwórczych

Cyna – 10 izotopów trwałych

Przez względną masę atomową rozumie się liczbę określającą ile razy masa jednego reprezentatywnego atomu danego pierwiastka chemicznego jest większa od 1/12 masy atomu izotopu ¹²C, przy czym pod pojęciem reprezentatywnego atomu rozumie się atom o średniej masie wyliczonej proporcjonalnie ze wszystkich stabilnych izotopów danego pierwiastka, ze względu na ich rozpowszechnienie na Ziemi.

Masa atomowa jest wyrażana w atomowych jednostkach masy [u]. - Unit

Liczbowo jest równa iloczynowi masy pojedynczego atomu danego pierwiastka i liczby Avogadra

Defekt masy:

ΔM =∑Mi – M

Dla cząsteczki α (⁴He):

∑Mi = 1.007805 ( masa protonu) *2 + 1,008665(masa neutronu) *2 = 4.03194

M = 4.001506 – 4.001506 = 0.030434

Masa atomowa dla chloru

³⁵Cl = 75.77% m.at 34.96885

³⁷Cl = 24.23% m.at 36.96590

m. at. Cl = 34.96885*0,7577 + 36.96590*0.2423 = 35.4527 (35.435)

Siły wiązania jądra atomowego biorą się z defektu masy. Stąd duża siła wybuchu np. bomy atomowej. Własności jąder różnią się od właściwości pierwiastków. Masę atomową pierwiastka wyraża się poprzez izotopy tego samego pierwiastka, dodajemy ich masę oraz mnożymy przez częstość występowania.

Izotopy zależne są od:

• Trwałości jądra

• Procesów powstawania – nukleosyntezy.