न्यूक्लाइड
| परमाणु भौतिकी |
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| नाभिक · न्यूक्लियन s ( p, n) · परमाणु मामला · परमाणु बल · परमाणु संरचना · परमाणु प्रतिक्रिया |
एक न्यूक्लाइड (या न्यूक्लियाइड, परमाणु नाभिक से, जिसे परमाणु प्रजाति के रूप में भी जाना जाता है) परमाणुओं का एक वर्ग है, जो उनके प्रोटॉन की संख्या, Z, उनके न्यूट्रॉन की संख्या, N, और उनकी परमाणु ऊर्जा स्थिति की विशेषता है। .[1] न्यूक्लाइड शब्द 1947 में ट्रूमैन पॉल कोहमैन | ट्रूमैन पी. कोहमैन द्वारा गढ़ा गया था।[2][3] कोहमान ने न्यूक्लाइड को परमाणु की एक ऐसी प्रजाति के रूप में परिभाषित किया है, जो इसके नाभिक के संविधान की विशेषता है जिसमें एक निश्चित संख्या में न्यूट्रॉन और प्रोटॉन होते हैं। इस प्रकार यह शब्द मूल रूप से नाभिक पर केंद्रित था।
न्यूक्लाइड बनाम आइसोटोप
एक न्यूक्लाइड एक परमाणु की एक प्रजाति है जिसके नाभिक में विशिष्ट संख्या में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन होते हैं, उदाहरण के लिए कार्बन -13 में 6 प्रोटॉन और 7 न्यूट्रॉन होते हैं। न्यूक्लाइड अवधारणा (व्यक्तिगत परमाणु प्रजातियों का जिक्र करते हुए) रासायनिक गुणों पर परमाणु गुणों पर जोर देती है, जबकि आइसोटोप अवधारणा (प्रत्येक तत्व के सभी परमाणुओं को समूहीकृत करना) परमाणु पर रासायनिक पर जोर देती है। न्यूट्रॉन संख्या का परमाणु गुणों पर बड़ा प्रभाव पड़ता है, लेकिन अधिकांश तत्वों के लिए इसका गतिज समस्थानिक प्रभाव नगण्य होता है। यहां तक कि सबसे हल्के तत्वों के मामले में, जहां न्यूट्रॉन संख्या से परमाणु संख्या का अनुपात समस्थानिकों के बीच सबसे अधिक भिन्न होता है, इसका आमतौर पर केवल एक छोटा सा प्रभाव होता है, लेकिन कुछ परिस्थितियों में यह मायने रखता है। हाइड्रोजन के लिए, सबसे हल्का तत्व, आइसोटोप प्रभाव जैविक प्रणालियों को दृढ़ता से प्रभावित करने के लिए काफी बड़ा है। हीलियम के मामले में, हीलियम -4 बोस-आइंस्टीन आँकड़ों का पालन करता है, जबकि हीलियम -3 फर्मी-डिराक आँकड़ों का पालन करता है। चूंकि आइसोटोप पुराना शब्द है, यह न्यूक्लाइड से बेहतर जाना जाता है, और अभी भी कभी-कभी उन संदर्भों में उपयोग किया जाता है जिनमें न्यूक्लाइड अधिक उपयुक्त हो सकता है, जैसे कि परमाणु तकनीक और परमाणु चिकित्सा।
न्यूक्लाइड्स के प्रकार
हालाँकि न्यूक्लाइड और आइसोटोप शब्द अक्सर एक दूसरे के लिए उपयोग किए जाते हैं, आइसोटोप होना वास्तव में न्यूक्लाइड के बीच केवल एक संबंध है। निम्न तालिका कुछ अन्य संबंधों को नाम देती है।
| Designation | Characteristics | Example | Remarks |
|---|---|---|---|
| Isotopes | equal proton number (Z1 = Z2) | 12 6C , 13 6C , 14 6C |
|
| Isotones | equal neutron number (N1 = N2) | 13 6C , 14 7N , 15 8O |
|
| Isobars | equal mass number (Z1 + N1 = Z2 + N2) | 17 7N , 17 8O , 17 9F |
see beta decay |
| Isodiaphers | equal neutron excess (N1 − Z1 = N2 − Z2) | 13 6C , 15 7N , 17 8O |
Examples are isodiaphers with neutron excess 1. A nuclide and its alpha decay product are isodiaphers.[4] |
| Mirror nuclei | neutron and proton number exchanged (Z1 = N2 and Z2 = N1) |
3 1H , 3 2He |
|
| Nuclear isomers | same proton number and mass number, but with different energy states |
99 43Tc , 99m 43Tc |
m=metastable (long-lived excited state) |
समान प्रोटॉन संख्या (परमाणु संख्या ) वाले न्यूक्लाइड्स का एक सेट, यानी, एक ही रासायनिक तत्व लेकिन विभिन्न न्यूट्रॉन संख्या ओं को तत्व के समस्थानिक कहा जाता है। विशेष न्यूक्लाइड्स को अभी भी अक्सर आइसोटोप कहा जाता है, लेकिन न्यूक्लाइड शब्द सामान्य रूप से सही है (यानी, जब जेड तय नहीं है)। इसी तरह, समान द्रव्यमान संख्या ए के साथ न्यूक्लाइड का एक सेट, लेकिन विभिन्न परमाणु संख्या, आइसोबार (न्यूक्लाइड) (आइसोबार = वजन में बराबर) कहा जाता है, और आइसोटोनिक बराबर न्यूट्रॉन संख्या के न्यूक्लाइड होते हैं लेकिन विभिन्न प्रोटॉन संख्याएं होती हैं। इसी तरह, समान न्यूट्रॉन आधिक्य (N − Z) वाले न्यूक्लाइड को आइसोडायफ़र कहा जाता है।[4] आइसोटोन नाम आइसोटोप नाम से लिया गया था ताकि इस बात पर जोर दिया जा सके कि न्यूक्लाइड्स के पहले समूह में यह न्यूट्रॉन की संख्या (एन) है जो स्थिर है, जबकि दूसरे में प्रोटॉन की संख्या (पी)।[5] विभिन्न न्यूक्लाइड या आइसोटोप प्रकारों के लिए प्रयुक्त संकेतन की व्याख्या के लिए आइसोटोप#नोटेशन देखें।
परमाणु आइसोमर समान प्रोटॉन संख्या और समान द्रव्यमान संख्या वाले न्यूक्लाइड्स के एक सेट के सदस्य हैं (इस प्रकार परिभाषा के अनुसार उन्हें एक ही आइसोटोप बनाते हैं), लेकिन उत्तेजना के विभिन्न राज्य। एक उदाहरण एकल समस्थानिक की दो अवस्थाएँ हैं 99
43Tc
क्षय योजना ओं के बीच दिखाया गया है। इन दो राज्यों में से प्रत्येक (टेक्नटियम-99एम और टेक्नेटियम-99) एक अलग न्यूक्लाइड के रूप में अर्हता प्राप्त करता है, एक तरह से दिखाता है कि न्यूक्लाइड आइसोटोप से भिन्न हो सकते हैं (एक आइसोटोप में विभिन्न उत्तेजना राज्यों के कई अलग-अलग न्यूक्लाइड शामिल हो सकते हैं)।
सबसे लंबे समय तक रहने वाला नॉन-निम्नतम अवस्था न्यूक्लियर आइसोमर न्यूक्लाइड टैंटलम -180 मी (180m
73Ta
), जिसकी अर्ध-आयु 1,000 ट्रिलियन वर्ष से अधिक है। यह न्यूक्लाइड प्राथमिक रूप से होता है, और इसे जमीनी अवस्था में क्षय होने के लिए कभी नहीं देखा गया है। (इसके विपरीत, जमीनी अवस्था न्यूक्लाइड टैंटलम-180 मूल रूप से नहीं होता है, क्योंकि यह केवल 8 घंटे के आधे जीवन के साथ क्षय होता है 180एचएफ (86%) या 180डब्ल्यू (14%)।)
प्रकृति में 251 न्यूक्लाइड हैं जिनका क्षय कभी नहीं देखा गया है। वे उन 80 विभिन्न तत्वों में से होते हैं जिनमें एक या अधिक स्थिर समस्थानिक होते हैं। स्थिर न्यूक्लाइड और मौलिक न्यूक्लाइड देखें। अस्थिर न्यूक्लाइड रेडियोधर्मिता हैं और रेडियोन्यूक्लाइड कहलाते हैं। उनके क्षय उत्पाद ों ('बेटी' उत्पादों) को रेडियोजेनिक न्यूक्लाइड कहा जाता है। कुल मिलाकर, 251 स्थिर और लगभग 88 अस्थिर (रेडियोधर्मी) न्यूक्लाइड पृथ्वी पर स्वाभाविक रूप से मौजूद हैं, कुल मिलाकर लगभग 339 प्राकृतिक रूप से पृथ्वी पर न्यूक्लाइड होते हैं।[6]
स्वाभाविक रूप से होने वाले रेडियोन्यूक्लाइड्स की उत्पत्ति
प्राकृतिक रेडियोन्यूक्लाइड्स को आसानी से तीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है।[7] पहले, जिनकी अर्ध-आयु|आधी-आयु टी1/2 पृथ्वी की आयु के कम से कम 2% हैं (व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए, पृथ्वी की आयु के 10% से कम आधे जीवन के साथ इनका पता लगाना मुश्किल है) (4.6×109 years). ये न्यूक्लियोसिंथेसिस के अवशेष हैं जो सौर मंडल के निर्माण से पहले तारों में हुए थे। उदाहरण के लिए, आइसोटोप 238
U
(टी1/2 = 4.5×109 years) यूरेनियम अभी भी प्रकृति में काफी प्रचुर मात्रा में है, लेकिन अल्पकालिक आइसोटोप है 235
U
(टी1/2 = 0.7×109 years) 138 गुना दुर्लभ है। इनमें से लगभग 34 न्यूक्लाइड्स की खोज की जा चुकी है (विवरण के लिए न्यूक्लाइड्स और प्रिमोर्डियल न्यूक्लाइड्स की सूची देखें)।
रेडियोन्यूक्लाइड्स का दूसरा समूह जो स्वाभाविक रूप से मौजूद है, जैसे कि रेडियोजेनिक न्यूक्लाइड्स होते हैं 226
Ra
(टी1/2 = 1602 years), रेडियम का एक समस्थानिक, जो रेडियोधर्मी क्षय द्वारा बनता है। वे यूरेनियम या थोरियम के प्रारंभिक समस्थानिकों की क्षय श्रृंखलाओं में पाए जाते हैं। इनमें से कुछ न्यूक्लाइड बहुत ही अल्पकालिक होते हैं, जैसे कि फ्रैनशियम के समस्थानिक। इनमें से लगभग 51 ऐसे संतति न्यूक्लाइड मौजूद हैं जिनका अर्ध-जीवन बहुत छोटा है, जो आदिकालीन होने के लिए बहुत कम हैं, और जो केवल लंबे समय तक रहने वाले रेडियोधर्मी आदिम न्यूक्लाइड से क्षय के कारण प्रकृति में मौजूद हैं।
तीसरे समूह में न्यूक्लाइड होते हैं जो लगातार दूसरे तरीके से बनाए जा रहे हैं जो साधारण सहज रेडियोधर्मी क्षय नहीं है (यानी, केवल एक परमाणु जिसमें कोई आने वाला कण नहीं है) बल्कि इसके बजाय एक प्राकृतिक परमाणु प्रतिक्रिया शामिल है। ये तब होते हैं जब परमाणु प्राकृतिक न्यूट्रॉन (ब्रह्मांडीय किरणों, सहज विखंडन , या अन्य स्रोतों से) के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, या सीधे ब्रह्मांडीय किरणों से बमबारी करते हैं। उत्तरार्द्ध, यदि गैर-प्राथमिक हैं, को कॉस्मोजेनिक न्यूक्लाइड कहा जाता है। अन्य प्रकार की प्राकृतिक परमाणु प्रतिक्रियाएँ न्यूक्लाइड उत्पन्न करती हैं जिन्हें न्यूक्लियोजेनिक न्यूक्लाइड कहा जाता है।
परमाणु प्रतिक्रियाओं द्वारा बनाए गए न्यूक्लाइड्स का एक उदाहरण, कॉस्मोजेनिक हैं 14
C
(रेडियोकार्बन ) जो अन्य तत्वों के कॉस्मिक रे बमबारी और न्यूक्लियोजेनिक द्वारा बनाया गया है 239
Pu
जो अभी भी प्राकृतिक न्यूट्रॉन बमबारी द्वारा बनाया जा रहा है 238
U
यूरेनियम अयस्कों में प्राकृतिक विखंडन के परिणामस्वरूप। कॉस्मोजेनिक न्यूक्लाइड या तो स्थिर या रेडियोधर्मी हो सकते हैं। यदि वे स्थिर हैं, तो उनके अस्तित्व को स्थिर न्यूक्लाइड की पृष्ठभूमि के विरुद्ध माना जाना चाहिए, क्योंकि प्रत्येक ज्ञात स्थिर न्यूक्लाइड पृथ्वी पर मूल रूप से मौजूद है।
कृत्रिम रूप से उत्पादित न्यूक्लाइड्स
339 स्वाभाविक रूप से होने वाले न्यूक्लाइड्स के अलावा, अलग-अलग आधे जीवन के 3000 से अधिक रेडियोन्यूक्लाइड्स को कृत्रिम रूप से उत्पादित और चित्रित किया गया है।
ज्ञात न्यूक्लाइड्स को न्यूक्लाइड्स की तालिका में दिखाया गया है। आइसोटोप की स्थिरता द्वारा तत्वों की सूची में मौलिक न्यूक्लाइड्स की एक सूची तत्व द्वारा क्रमबद्ध की गई है। एक घंटे से अधिक आधे जीवन वाले 905 न्यूक्लाइड्स के लिए न्यूक्लाइड्स की सूची अर्ध-जीवन द्वारा क्रमबद्ध की जाती है।
न्यूक्लाइड्स के प्रत्येक वर्ग की संख्या के लिए सारांश तालिका
यह सारांश सारणी है[8] न्यूक्लाइड्स की सूची में दिए गए 905 न्यूक्लाइड्स के लिए एक घंटे से अधिक आधे जीवन के साथ। ध्यान दें कि संख्याएँ सटीक नहीं हैं, और भविष्य में थोड़ा बदल सकती हैं, अगर कुछ स्थिर न्यूक्लाइड्स बहुत लंबे आधे जीवन के साथ रेडियोधर्मी पाए जाते हैं।
| Stability class | Number of nuclides | Running total | Notes on running total |
|---|---|---|---|
| Theoretically stable to all but proton decay | 90 | 90 | Includes first 40 elements. Proton decay yet to be observed. |
| Energetically unstable to one or more known decay modes, but no decay yet seen. Spontaneous fission possible for "stable" nuclides from niobium-93 onward; other mechanisms possible for heavier nuclides. All considered "stable" until decay detected. | 162 | 252 | Total of classically stable nuclides. |
| Radioactive primordial nuclides. | 34 | 286 | Total primordial elements include bismuth, thorium, and uranium, plus all stable nuclides. |
| Radioactive non-primordial, but naturally occurring on Earth. | ~ 53 | ~ 339 | Carbon-14 (and other cosmogenic nuclides generated by cosmic rays); daughters of radioactive primordials, such as francium, etc., and nucleogenic nuclides from natural nuclear reactions that are other than those from cosmic rays (such as neutron absorption from spontaneous nuclear fission or neutron emission). |
| Radioactive synthetic (half-life > 1 hour). Includes most useful radioactive tracers. | 556 | 905 | |
| Radioactive synthetic (half-life < 1 hour). | >2400 | >3300 | Includes all well-characterized synthetic nuclides. |
परमाणु गुण और स्थिरता
हाइड्रोजन के अलावा अन्य परमाणु नाभिक 1
1H
अवशिष्ट मजबूत बल द्वारा प्रोटॉन और न्यूट्रॉन एक साथ बंधे होते हैं। क्योंकि प्रोटॉन सकारात्मक रूप से आवेशित होते हैं, वे एक दूसरे को पीछे हटाते हैं। न्यूट्रॉन, जो विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं, नाभिक को दो तरह से स्थिर करते हैं। उनकी सह-प्रस्थिति प्रोटॉन के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण को कम करते हुए, प्रोटॉन को थोड़ा अलग करती है, और वे एक दूसरे पर और प्रोटॉन पर आकर्षक परमाणु बल लगाते हैं। इस कारण से, दो या दो से अधिक प्रोटॉन को एक नाभिक में बाँधने के लिए एक या अधिक न्यूट्रॉन आवश्यक होते हैं। जैसे-जैसे प्रोटॉन की संख्या बढ़ती है, वैसे-वैसे एक स्थिर नाभिक (ग्राफ़ देखें) सुनिश्चित करने के लिए न्यूट्रॉन और प्रोटॉन का अनुपात आवश्यक होता है। उदाहरण के लिए, हालांकि प्रोटॉन-न्यूट्रॉन अनुपात | न्यूट्रॉन-प्रोटॉन का अनुपात 3
2He
1:2 है, का न्यूट्रॉन-प्रोटॉन अनुपात 238
92U
3:2 से अधिक है। कई हल्के तत्वों में 1:1 अनुपात के साथ स्थिर न्यूक्लाइड होते हैं (Z = N). न्यूक्लाइड 40
20Ca
(कैल्शियम -40) न्यूट्रॉन और प्रोटॉन की समान संख्या के साथ सबसे भारी स्थिर न्यूक्लाइड है (सैद्धांतिक रूप से, सबसे भारी स्थिर एक सल्फर -32 है)। कैल्शियम-40 से भारी सभी स्थिर न्यूक्लाइड में प्रोटॉन की तुलना में अधिक न्यूट्रॉन होते हैं।
सम और विषम नाभिक संख्या
| A | Even | Odd | Total | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Z,N | EE | OO | EO | OE | |
| Stable | 146 | 5 | 53 | 48 | 252 |
| 151 | 101 | ||||
| Long-lived | 21 | 4 | 4 | 5 | 34 |
| 25 | 9 | ||||
| All primordial | 167 | 9 | 57 | 53 | 286 |
| 176 | 110 | ||||
प्रोटॉन-न्यूट्रॉन अनुपात परमाणु स्थिरता को प्रभावित करने वाला एकमात्र कारक नहीं है। यह अपने परमाणु क्रमांक Z, न्यूट्रॉन संख्या N के सम या विषम समता (गणित) पर भी निर्भर करता है, और परिणामस्वरूप, उनके योग की द्रव्यमान संख्या A. Z और N दोनों की विषमता परमाणु बंधन ऊर्जा को कम करती है, जिससे विषम नाभिक बनते हैं , आम तौर पर, कम स्थिर। पड़ोसी नाभिकों के बीच परमाणु बाध्यकारी ऊर्जा का यह उल्लेखनीय अंतर, विशेष रूप से विषम-ए आइसोबार (न्यूक्लाइड) के महत्वपूर्ण परिणाम हैं: बीटा क्षय (पॉज़िट्रॉन क्षय सहित), इलेक्ट्रॉन कैप्चर या अधिक विदेशी द्वारा न्यूट्रॉन या प्रोटॉन क्षय की गैर-इष्टतम संख्या के साथ अस्थिर आइसोटोप साधन, जैसे सहज विखंडन और क्लस्टर क्षय ।
अधिकांश स्थिर न्यूक्लाइड सम-प्रोटॉन-सम-न्यूट्रॉन हैं, जहाँ सभी संख्याएँ Z, N और A सम हैं। विषम-ए स्थिर न्यूक्लाइड्स को विषम-प्रोटॉन-सम-न्यूट्रॉन और सम-प्रोटॉन-विषम-न्यूट्रॉन न्यूक्लाइड्स में (मोटे तौर पर समान रूप से) विभाजित किया जाता है। विषम-प्रोटॉन-विषम-न्यूट्रॉन न्यूक्लाइड (और नाभिक) सबसे कम आम हैं।
यह भी देखें
- आइसोटोप (स्थिर न्यूक्लाइड्स की प्रचुरता पर अधिक जानकारी)
- समस्थानिकों की स्थिरता द्वारा तत्वों की सूची
- न्यूक्लाइड्स की सूची (अर्ध-जीवन द्वारा क्रमबद्ध)
- न्यूक्लाइड्स की तालिका
- अल्फा न्यूक्लाइड
- मोनोआइसोटोपिक तत्व
- मोनोन्यूक्लिडिक तत्व
- मूल तत्व
- रेडियोन्यूक्लाइड
- हाइपरन्यूक्लियस
संदर्भ
- ↑ IUPAC (1997). "Nuclide". In A. D. McNaught; A. Wilkinson (eds.). रासायनिक शब्दावली का संग्रह. Blackwell Scientific Publications. doi:10.1351/goldbook.N04257. ISBN 978-0-632-01765-2.
- ↑ Kohman, Truman P. (1947). "प्रस्तावित नया शब्द: न्यूक्लाइड". American Journal of Physics. 15 (4): 356–7. Bibcode:1947AmJPh..15..356K. doi:10.1119/1.1990965.
- ↑ Belko, Mark (1 May 2010). "मृत्युलेख: ट्रूमैन पी. कोहमन / रसायन विज्ञान के प्रोफेसर की निगाहें हमेशा सितारों पर रहती हैं". Pittsburgh Post-Gazette. Retrieved 29 April 2018.
- ↑ 4.0 4.1 Sharma, B.K. (2001). परमाणु और विकिरण रसायन (7th ed.). Krishna Prakashan Media. p. 78. ISBN 978-81-85842-63-9.
- ↑ Cohen, E. R.; Giacomo, P. (1987). "Symbols, units, nomenclature and fundamental constants in physics". Physica A. 146 (1): 1–68. Bibcode:1987PhyA..146....1.. CiteSeerX 10.1.1.1012.880. doi:10.1016/0378-4371(87)90216-0.
- ↑ [1] (This source gives 339 naturally occurring nuclides, but names 269 of them as stable, rather than 251 listed in stable nuclide. See also list of nuclides for nearly stable nuclides. Disagreements in these numbers are in part due to certain very long-lived radionuclides such as bismuth-209 that, when found, move known primordial nuclides from the category of stable nuclide to radioactive primordial nuclide categories, but do not change the total sum of naturally occurring nuclides. An expanded list of 339 nuclides found naturally on Earth would includes nuclides like radium and carbon-14 which are found on Earth as products of radioactive decay chains and natural process like cosmic radiation, but which are not primordial radionuclides. The latter are more easily counted, and number 34 over the number of stable primordial nuclides, for a total of 286 primordially occurring nuclides.)
- ↑ "आइसोटोप के प्रकार: रेडियोधर्मी". SAHRA. Retrieved 12 November 2016.
- ↑ Table data is derived by counting members of the list; references for the list data itself are given below in the reference section in list of nuclides.
बाहरी कड़ियाँ
- Periodic Table at Curlie
- Livechart - Table of Nuclides at The International Atomic Energy Agency