Mononuklidický prvok

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Nezamieňať s heslom monoizotopický prvok.
Zelená farba: mononuklidické a monoizotopické prvky
Oranžová a červená farba: Mononuklidické, ale rádioaktívne prvky (bizmut a protaktínium)

Mononuklidický prvok je taký chemický prvok, ktorý sa prirodzene nachádza na Zemi ako jediný nuklid (ktorý môže, ale nemusí byť stabilný). Tento jediný nuklid má charakteristickú atómovú hmotnosť. Prirodzený výskyt tohto prvku je potom vyhradený prakticky výlučne na tento jeden izotop, ktorý je stály alebo má dlhý polčas rozpadu. Celkom existuje 21 mononuklidických prvkov. 19 z nich patrí do prvej kategórie (ktoré sú monoizotopické a mononuklidické) a zvyšné 2 (bizmut[Pozn. 1] a protaktínium) patria do druhej kategórie (sú mononuklidické, ale nie sú monoizotopické, pretože majú nula stabilných nuklidov, nie jeden).

Existuje celkom 26 monoizotopických prvkov, ktoré majú podľa definície len jeden stabilný izotop. Z nich ale 7 nie je mononuklidických, pretože sa v prírode vyskytujú i v podobe rádioizotopov s veľmi dlhým polčasom rozpadu (primordiálnych rádionuklidov).

Zoznam mononuklidických prvkov[upraviť | upraviť zdroj]

Pozri aj: Zoznam prvkov podľa stability izotopov

Izotopová hmotnosť pochádza od Národného inštitútu štandardov a technológií (2005).[1]

Prvok Najstabilnejší nuklid Z (p) N (n) Hmotnosť izotopu (Da) Polčas rozpadu Druhý najstabilnešjší nuklid N (n) Polčas rozpadu
Berýlium 9Be 4 5 9,012 182(3) Stabilný 10Be 6 1,387(12)×106 r
Fluór 19F 9 10 18,998 403 2(5) Stabilný 18F 9 109,739(9) min
Sodík 23Na 11 12 22,989 770(2) Stabilný 22Na 11 2,6018(22) y
Hliník 27Al 13 14 26,981 538(2) Stabilný 26Al 13 7,17(24)×105 r
Fosfor 31P 15 16 30,973 761(2) Stabilný 33P 18 25,35(11) d
Skandium 45Sc 21 24 44,955 910(8) Stabilný 46Sc 25 83,79(4) d
Mangán 55Mn 25 30 54,938 049(9) Stabilný 53Mn 28 3,7(4)×106 r
Kobalt 59Co 27 32 58,933 200(9) Stabilný 60Co 33 5,2713(8) r
Arzén 75As 33 42 74,921 60(2) Stabilný 73As 40 80,30(6) d
Ytrium 89Y 39 50 88,905 85(2) Stabilný 88Y 49 106,616(13) d
Niób 93Nb 41 52 92,906 38(2) Stabilný 92Nb 51 3,47(24)×107 r
Ródium 103Rh 45 58 102,905 50(2) Stabilný 102mRh 57 3,742(10) r
Jód 127I 53 74 126,904 47(3) Stabilný 129I 76 1,57(4)×107 r
Cézium 133Cs 55 78 132,905 45(2) Stabilný 135Cs 80 2,3×106 r
Prazeodým 141Pr 59 82 140,907 65(2) Stabilný 143Pr 84 13,57(2) d
Terbium 159Tb 65 94 158,925 34(2) Stabilný 158Tb 93 180(11) r
Holmium 165Ho 67 98 164,930 32(2) Pozorovateľne stabilný 163Ho 97 4570(25) r
Túlium 169Tm 69 100 168,934 21(2) Pozorovateľne stabilný 171Tm 102 1,92(1) r
Zlato 197Au 79 118 196,966 55(2) Pozorovateľne stabilný 195Au 116 186,098(47) d
Bizmut 209Bi 83 126 208,980 38(2) 2,01(8) 1019 y 210mBi 127 3,04(6)×106 r
Protaktínium 231Pa 91 140 231,035 88(2) 3,276(11) 104 y 233Pa 142 26,975(13) d

Použitie v metrológii[upraviť | upraviť zdroj]

Mnohé fyzikálne jednotky boli historicky alebo sú dodnes definované podľa vlastností konkrétnych látok, ktoré sa v mnohých prípadoch vyskytujú v prípade ako zmesi rôznych izotopov, napríklad:

Jednotka Veličina Látka Vlastnosť Počet bežných izotopov Aktuálny status (2022)
Sekunda Čas Cézium Frekvencia hyperjemných prechodov 1 Stále sa používa ako jedna zo základných jednotiek sústavy SI[2]
Meter Dĺžka Kryptón Vlnová dĺžka prechodu 6 Redefinovaná v roku 1983[3]
Viaceré Teplota Voda Teplota varu, teplota topenia a trojný bod 2 pre vodík a 3 pre kyslík Redefinovaná v roku 2019[4] alebo sa nepoužíva
Kalória a

British thermal unit (BTU)

Energia Voda Špecifická tepelná kapacita 2 pre vodík a 3 pre kyslík Kalória bola redefinovaná podľa joulu, BTU sa stále používa.[5] Ani jedna z týchto jednotiek nie je súčasťou SI alebo nie je odporúčané ju používať
Mól Látkové množstvo Uhlík Atómová hmotnosť 3 Redefinovaná v roku 2019[6]
Dalton Hmotnosť Uhlík Atómová hmotnosť 3 Stále sa používa a je akceptovaná (ale nie súčasťou) SI[7]
Kandela Svietivosť Platina Jas pri teplote topenia 6 Redefinovaná v roku 1979[8]
Milimeter ortuti Tlak Ortuť Hustota 7 Redefinovaná podľa pascalu, nie je súčasťou SI alebo nie je odporúčané ju používať

Keďže vzorky pochádzajúce z rôznych prírodných zdrojov sa môžu líšiť pomerom izotopov, žiadané vlastnosti sa môžu líšiť. Ak by definície nebrali do úvahy izotopové zloženie, mohlo by dôjsť k nejasnostiam a odchýlkam v praktických meraniach jednotiek v rôznych laboratóriách, ako to bolo s kelvinom pred rokom 2007.[9] Ak definícia využíva len jeden izotop (ako je to napríklad pre Dalton) alebo konkrétny pomer izotopov (napríklad Vienna Standard Mean Ocean Water), nedochádza k nejasnostiam, ale pridáva technické obtiaže (prípravu vzoriek s daných pomerom izotopov) a nepresnosti (podľa toho, ako veľmi sa daná vzorka mení od referenčnej vzorky). Použitie mononuklidických prvkov ako referenčných materiálov umožňuje obísť oba tieto problémy a aktuálne jedinou látkou, ktorá sa využíva v aktuálnej definícii jednotiek SI (z roku 2019) je cézium, ktoré je mononuklidické.

Mononuklidické prvky sú vedecky zaujímavé i preto, že ich atómové hmotnosti možno merať veľmi presne, keďže nepresnosť spojená s pomerom izotopov v danej vzorke je minimálna. Iným spôsobom, ako povedať to isté, je, že pre tieto prvky sa štandarná atómová hmotnosť rovná atómovej hmotnosti.[10]

V praxi sa používa len 11 mononuklidických prvkov v metrológii využívajúcej štandardnú atómovú hmotnosť. Týmito prvkami sú hliník, bizmut, cézium, kobalt, zlato, mangán, fosfor, skandium, sodík, terbium a tórium.[11]

V nukleárnej magnetickej rezonancii (NMR) sú najsenzitívnejšie stabilné jadrá vodík-1 (1H), fluór-19 (19F) a fosfor-31 (31P). Fluór a fosfor sú monoizotopické a vodík je takmer monoizotopický. 1H NMR, 19F NMR a 31P NMR tak umožňujú identifikáciu a štúdium zlúčenín, ktoré obsahujú tieto prvky.[chýba zdroj]

Kontaminácia stopovým množstvom nestabilných izotopov[upraviť | upraviť zdroj]

V niektorých prírodných vzorkách môže byť prítomná stopová koncentrácia nestabilných izotopov. Napríklad berýlium-10 (10Be), ktorého polčas rozpadu je 1,4 milióna rokov, vzniká pôsobením kozmického žiarenia vo vyšších vrstvách atmosféry Zeme; jód-129 (129I), ktorého polčas rozpadu je 15,7 milióna rokov, vzniká rôznymi kozmogénnymi a nukleárnymi mechanizmami; cézium-137 (137Cs), ktorého polčas rozpadu je 30 rokov, vzniká štiepením jadier atómov. Tieto izotopy sa používajú v rôznych analytických a forenzných aplikáciách.[chýba zdroj]

Poznámky[upraviť | upraviť zdroj]

  1. ↑ Až do roku 2003 sa predpokladalo, že 209Bi patrí do prvej skupiny. Potom sa zistilo, že jeho polčas rozpadu je približne 1019 rokov, teda miliardukrát dlhší než je vek vesmíru. Viac pozri na stránke bizmut.

Referencie[upraviť | upraviť zdroj]

  1. ↑ Atomic Weights and Isotopic Compositions with Relative Atomic Masses. NIST, 2009-08-23. Dostupné online [cit. 2023-08-07]. (po anglicky)
  2. ↑ Second - BIPM [online]. . Dostupné online.
  3. ↑ Metre - BIPM [online]. . Dostupné online.
  4. ↑ Kelvin - BIPM [online]. . Dostupné online.
  5. ↑ British thermal units (Btu) - U.S. Energy Information Administration (EIA) [online]. . Dostupné online.
  6. ↑ Mole - BIPM [online]. . Dostupné online.
  7. ↑ The International System of Units (SI) [online]. [Cit. 2023-08-07]. Dostupné online. Archivované 2023-07-03 z originálu.
  8. ↑ Candela - BIPM [online]. . Dostupné online.
  9. ↑ Resolution 10 - BIPM [online]. . Dostupné online.
  10. ↑ N. E. Holden, "Standard Atomic Weight Values for the Mononuclidic Elements - 2001," BNL-NCS-68362, Brookhaven National Laboratory (2001)
  11. ↑ IUPAC list of mononuclidics for metrology purposes

Pozri aj[upraviť | upraviť zdroj]

Zdroj[upraviť | upraviť zdroj]

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Mononuclidic element na anglickej Wikipédii.

Portal Fyzikálny portál
Chemický portál
Zdroj: „https://sk.wikipedia.org/w/index.php?title=Mononuklidický_prvok&oldid=7765624“