Чтение онлайн

На рис. 173 — показано направление связи альфа-частиц в ядре. Т. о. виден как бы скелет ядра, состоящий из сильно связанных друг с другом, альфа-частиц. (В органических молекулах — есть похожее явление, и там тоже говорят о структурном скелете, но состоящем из атомов углерода (т. н. углеродный скелет молекулы)).

Рис. 173

На рис. 174 — показаны альтернативные конфигурации ядра церия-142. Конфигурация на рис. 174-б — очевидно снижает электрическое отталкивание между протонами периферических кластеров и ядром в целом, т. к. располагает их дальше друг от друга, что представляется выгодным.

Рис. 174

Далее: Рассмотрим следующий чётный элемент, неодим. Последний (практически) стабильный изотоп этого элемента, неодим-150 [8], можно построить, как показано на рис. 175.

Рис. 175

Неодим-150 — содержит на 30 нейтронов больше, чем протонов, и в конфигурации на рис. 175-а, в нём можно видеть четыре нейтронных моста. Вообще, ядро может связать и гораздо больше нейтронов: см. например, неодим-160, на рис. 176, см. также табл. 46. На рис. видно, что в два шага, ядро неодима, (геометрически) связывает 40 нейтронов сверх протонов (и фактически, может связать ещё больше, — в «два с половиной» или три шага (пример: 161Nd, табл. 46)). Наглядная геометрия ядра, как видно — определяет возможности ядра по связыванию нейтронов.

Рис. 176

Таблица 46 [8]

Последние известные (чётный и нечётный) изотопы неодима

Далее: Рассмотрим следующий (чётный) f-элемент — самарий. Последний его стабильный изотоп, самарий-154 [8] — связывает столько же нейтронов, сверх протонов, сколько и аналогичный изотоп предыдущего элемента, неодим-150 (в то время как при переходе от церия к неодиму, неодим связывал на 4 нейтрона (сверх протонов) больше, чем церий). Это можно объяснить добавлением протонов, при образовании самария-154 — без появления нового нейтронного моста (он уже образован), притом в дальнюю часть ядра (где имеется относительный недостаток протонов из-за их перехода в ближнюю (= правую) часть), см. рис. 177. Это — несколько восстанавливает симметрию ближней и дальней частей ядра, хотя в целом, ядро ещё остаётся сильно асимметричным (в то время как ядро церия-142 было симметричным).

Рис. 177

У следующего элемента, гадолиния, можно предполагать добавление протонов, наоборот, в ближнюю часть ядра, с переходом протонов из дальней части, и образованием выгодных уравновешенных кластеров трития в ближней и дальней частях ядра, см. рис. 178. Благодаря этому, последний стабильный изотоп этого элемента — эффективно связывает на четыре нейтрона больше самария-154, — это гадолиний-160 [8] (рис. 178). Аналогичный результат, впрочем, можно получить и добавив протоны, наоборот, в дальнюю часть ядра (альтернативная конфигурация), см. рис. 179.

Рис. 178

Рис. 179

Следующий f-элемент, диспрозий, также можно получить, добавляя протоны двояко, см. последний его стабильный изотоп — диспрозий-164 [8], на рис. 180. В осуществлении выбора между различными возможными конфигурациями ядер, может помочь наблюдение (измерение) значений электрических квадрупольных моментов ядер, о чём, подробнее — позже.

Рис. 180

Итак, мы прошлись по вероятному строению ядер f-элементов, от первого элемента, церия, к элементу, расположенному в середине ряда f-элементов, гадолинию, и чуть далее, к диспрозию. Данных примеров, вероятно, вполне достаточно, для некоторого общего представления, хотя тут всё ещё сильно упрощено.

Далее, обратим внимание на то, что из представленных ядер, наибольшей симметрией между ближней и дальней частью ядра, обладал элемент церий, вернее, последний его стабильный изотоп, церий-142 (см. рис. 171). В этом, ядро церия-142 — оказывается схоже с ядром палладия-110 (рис. 170). При этом, у элемента церия, как и у элемента палладия — наблюдается минимальное число стабильных изотопов, по сравнению с соседними элементами — см. табл. 47 и 48. Причина этого минимума, очевидно — связана с симметрией.

Таблица 47 [8]

Число стабильных изотопов и изотопов с периодами полураспада более 13,8 млрд лет, а также изотопов с временем полураспада более года, у церия и смежных чётных элементов

Таблица 48 [8]

Число стабильных изотопов и изотопов с периодами полураспада более 13,8 млрд лет, а также изотопов с временем полураспада более года, у палладия и смежных чётных элементов

Следует смотреть, однако, не только на само наличие симметрии ядра, но и на её качество: так, у церия-142 — видно, что периферические части ядра — как бы перегружены протонами, и т. о. отнять от этого ядра (без потери ядром стабильности), можно только очень малое число нейтронов (см. табл. 44).

В противоположность церию-142, последний почти стабильный и симметричный изотоп элемента олова, олово-126 (см. табл. 49) — оказывается, наоборот, перегружен нейтронами, см. рис. 181. Как видно, на периферии этого ядра располагаются уравновешенные кластеры трития, т. о. олово-126 эффективно связывает, суммарно, столько же нейтронов сверх протонов, сколько и гораздо более тяжёлый, церий-142. Поэтому нейтроны от ядра олова-126 можно легко и долго отнимать (см. табл. 49). В итоге, можно объяснить, почему у элемента олова — самое большое число стабильных изотопов, среди всех элементов в таблице Менделеева — 10 (табл. 49).

Таблица 49 [8]

Стабильные изотопы и изотопы с периодом полураспада > времени от Большого Взрыва (1,38x1010 лет), а также изотопы с временем полураспада более года, олова

Рис. 181

Строение последних стабильных ядер элементов, расположенных между церием и оловом — показано на рис. 182. (Эти элементы — предшествуют f-элементам, и являются элементами второй половины 5-го ряда таблицы Менделеева, и начала 6-го ряда (барий), см. табл. 43).

Рис. 182

Идём далее:

Рассмотрим строение ядер элементов конца 6-го — начала 7-го рядов таблицы Менделеева, т. е. последних рядов этой таблицы, см. табл. 50.

Таблица 50

Таблица Менделеева (примечание: в отдельные строки внизу — вынесены лантаноиды (f-элементы) и (ниже) актиноиды (тоже f-элементы))

Начнём с такого примечательного элемента как свинец: Свинец — известен тем, что это последний тяжёлый элемент, у которого ещё имеются стабильные изотопы. Следующие за ним, элементы — полоний, радон, и все остальные (кроме тория (Th)), до самого конца таблицы Менделеева — не имеют стабильных / практически стабильных изотопов, т. е. являются в высокой степени радиоактивными.