И, наконец, есть изотопы, которые вообще нерадиоактивны или настолько слабо радиоактивны, что даже самые чувствительные приборы не могут этого обнаружить. Назовем их стабильными изотопами.
В этой главе речь пойдет только о полустабильных и стабильных изотопах.
Не менее 20 из 103 известных сегодня элементов обладают только нестабильными изотопами и потому существуют в природе в незначительном количестве. Перечислим их в таблице.
Элемент / Атомный номер
Технеций … 43
Прометий … 61
Полоний … 84
Астатин … 85
Радон … 86
Франций … 87
Радий … 88
Актиний … 89
Протактиний … 91
Нептуний … 93
Плутоний … 94
Америций … 95
Кюрий … 96
Берклий … 97
Калифорний … 98
Эйнштейний … 99
Фермий … 100
Менделеевий … 101
Нобелий … 102
Лоуренсий … 103
Заметьте, что все эти элементы, кроме двух, стоят в самом конце известного перечня элементов и имеют атомные номера от 84 до 103. Здесь не хватает только двух элементов, а именно элемента с атомным номером 90 (торий) и с номером 92 (уран); оба номера, как видите, четные. С другой стороны, в начале нашей таблицы приведены два элемента с нечетными атомными номерами — 43 (технеций) и 61 (прометий). Остальные 83 элемента обладают по крайней мере одним стабильным или полустабильным изотопом и поэтому встречаются на Земле в достаточном количестве. (Нет таких стабильных или полустабильных изотопов, которые бы не встречались в природе в достаточном количестве.) Некоторые из этих элементов обладают только одним таким изотопом, другие — двумя, тремя и даже большим числом.
Мне кажется весьма странным, что, хотя во всех учебниках химии, которые я когда-либо читал, всегда перечисляются элементы, ни в одном из них не дается систематизированного перечисления изотопов.
Например, я никогда не встречал полного перечня всех тех элементов, которые обладают только одним стабильным или полустабильным изотопом. Дабы заполнить этот пробел, привожу здесь такой перечень (звездочками здесь и в последующих таблицах помечены полустабильные изотопы).
Элемент / Протон/нейтрон
Бериллий … 4/5
Фтор … 9/10
Натрий … 11/12
Алюминий … 13/14
Фосфор … 15/16
Скандий … 21/24
Марганец … 25/30
Кобальт … 27/32
Мышьяк … 33/42
Иттрий … 39/50
Ниобий … 41/52
Родий … 45/58
Йод … 53/74
Цезий … 55/78
Празеодим … 59/82
Тербий … 65/94
Гольмий … 67/98
Тулий … 69/100
Золото … 79/118
Висмут … 83/126
Торий … 90/142*
Имеется 21 элемент с одним стабильным или полустабильным изотопом, и заметьте, что во всех случаях, кроме двух (бериллий и торий — первый и последний в списке), одиночные изотопы имеют нечетное число протонов в ядре и четное число нейтронов. Назовем их изотопами «нечет/чет».
Теперь давайте перечислим элементы, которые обладают двумя стабильными или полустабильными изотопами.
Элемент / Протон/нейтроны
Водород … 1/0, 1
Гелий … 2/1, 2
Литий … 3/3, 4
Бор … 5/5, 6
Углерод … 6/6, 7
Азот … 7/7, 8
Хлор … 17/18, 20
Ванадий … 23/27*, 28
Медь … 29/34, 36
Галлий … 31/38, 40
Бром … 35/44, 46
Рубидий … 37/48, 50*
Серебро … 47/60, 62
Индий … 49/64, 66*
Сурьма … 51/70, 72
Лантан … 57/61*, 62
Европий … 63/88, 90
Лютеций … 71/104, 105*
Тантал … 73/107*, 108
Рений … 75/110, 112*
Иридий … 77/114, 116
Таллий … 81/122, 124
Уран … 92/143*, 145*
Как видите, таких элементов 23, из них 20 обладают нечетным числом протонов.
Если вы взглянете на эти таблицы, то увидите, что из 52 известных элементов с нечетными атомными номерами 12 не обладают стабильными или полустабильными изотопами, 19 обладают только одним стабильным или полустабильным изотопом и 20 — только двумя. Всего получается 51 элемент.
Есть один-единственный элемент с нечетным атомным номером, который нами еще не упоминался; и если вы просмотрите список, то установите, что пропущенный элемент имеет атомный номер 19 — это калий. У него три стабильных или полустабильных изотопа. Привожу его данные отдельно, не занося в таблицу: калий-19, 20, 21*, 22. (Напоминаю: звездочка у числа нейтронов означает, что это полустабильный изотоп.)