Почему изотопы калия и аргона


Ответы к упражнениям § 7. Химия 8 класс.

Упражнение: 1

Как вы думаете, почему изотопы калия и аргона имеющие одинаковые массы, проявляют разные свойства?

Положение и свойства элементов в таблице Д.И.Менделеева определяется числом протонов.
У калия 19 протонов, а у аргона - 18. Следовательно это разные элементы.
(Одинаковые массы у этих элементов - случайное совпадение.)



Упражнение: 2

Почему в таблице Д.И.Менделеева относительная атомная масса аргона близка к 40, а калия – к 39?

Относительные атомные массы химических элементов это средние значения атомных масс изотопов данного элемента с учетом их относительного содержания в природе.
Следовательно:
Содержание в природе изотопа 39K значительно больше, чем изотопа 40K и среднее значение относительной атомной массы калия, поэтому приближается к значению – 39.
Наоборот, у аргона:
Содержание в природе изотопа 40Ar значительно больше, чем изотопа 39Ar и среднее значение относительной атомной массы аргона, поэтому приближается к значению – 40.


Упражнение: 3

Пользуясь названиями элементарных частиц, из которых состоят атомные ядра, дайте другое определение изотопов.

Разновидности атомов одного и того же химического элемента, имеющие одинаковое число протонов, но разное число нейтронов называются изотопами.



Упражнение: 5

Почему дейтериевую воду D2O называют тяжелой водой?

Mr = (H2O) = 1 * 2 + 16 = 18
Mr = (D2O) = 2 * 2 + 16 = 20

Относительная молекулярная масса дейтериевой воды больше, чем обычной, поэтому её называют тяжелой водой.


Упражнение: 4

Почему изотопы хлора одинаковы между собой по свойствам, тогда как свойства изотопов водорода разнятся?

Отношение массового числа
изотопа 37Cl к изотопу 35Cl больше в:   

Изотопа дейтерия к протию больше в:   

Изотопа трития к протию больше в:   

Так как массы изотопов водорода в разы отличаются друг от друга, это оказывает заметное влияние на свойства разных изотопов водорода. Массы изотопов хлора незначительно отличаются друг от друга, поэтому их свойства одинаковы.


Упражнение: 6

Найдите в таблице Д.И.Менделеева три пары элементов, у которых, подобно паре Ar – K, вначале расположен элемент с большим значением относительной атомной массы.


     


изотопы_аргона

Основными изотопами аргона ( Ar ), обнаруженными на Земле, являются 40 Ar, 36 Ar и 38 Ar. Встречающийся в природе 40 K с периодом полураспада 1,250 × 10 9 лет, распадается до стабильного 40 Ar (11,2%) за счет захвата электронов и эмиссии позитронов, а также превращается в стабильный 40 Ca (88,8 %) через бета-распад. Эти свойства и соотношения используются для определения возраста горных пород с помощью калий-аргонового датирования. [1]

Дополнительные рекомендуемые знания

В атмосфере Земли 39 Ar образуется в результате активности космических лучей, в основном с 40 Ar. В подповерхностной среде он также образуется за счет захвата нейтронов 39 K или альфа-излучения кальцием. Измеренное содержание 39 Ar в природном аргоне составляет (8.0 ± 0,6) × 10 −16 г / г, или (1,01 ± 0,08) Бк / кг нат Ar [2] . 37 Ar образуется при распаде 40 Ca в результате подземных ядерных взрывов. Период полувыведения составляет 35 дней. [1] Содержание 42 Ar в атмосфере Земли меньше 6 × 10 −21 частей на часть nat Ar [3] .


Стандартная атомная масса: 39,948 (1) ед.

Стол

нуклид
символ
Z (п) Н (п)
изотопная масса (ед.)
период полураспада ядерный
спин
представитель
изотопный
состав
(мольная доля)
диапазон натурального
вариация
(мольная доля)
энергия возбуждения
30 Ar 18 12 30.02156 (32) # 0+
31 Ar 18 13 31.01212 (22) # 14,4 (6) мс 5/2 (+ #)
32 Ar 18 14 31.9976380 (19) 98 (2) мс 0+
32м Ar 5600 (100) # кэВ ? 5- #
33 Ar 18 15 32.9899257 (5) 173,0 (20) мс 1/2 +
34 Ar 18 16 33.9802712 (4) 844,5 (34) мс 0+
35 Ar 18 17 34.9752576 (8) 1,775 (4) с 3/2 +
36 Ar 18 18 35.967545106 (29) СТАБИЛЬНАЯ 0+ 0,003365 (30)
37 Ar 18 19 36.96677632 (22) 35,04 (4) д 3/2 +
38 Ar 18 20 37.9627324 (4) СТАБИЛЬНАЯ 0+ 0,000632 (5)
39 Ar 18 21 38.964313 (5) 269 (3) а 7 / 2-
40 Ar 18 22 39.9623831225 (29) СТАБИЛЬНАЯ 0+ 0,996003 (30)
41 Ar 18 23 40.9645006 (4) 109,61 (4) мин. 7 / 2-
42 Ar 18 24 41.963046 (6) 32,9 (11) а 0+
43 Ar 18 25 42.965636 (6) 5,37 (6) мин (5 / 2-)
44 Ar 18 26 43.9649240 (17) 11,87 (5) мин. 0+
45 Ar 18 27 44.9680400 (6) 21.48 (15) с (1 / 2,3 / 2,5 / 2) -
46 Ar 18 28 45.96809 (4) 8,4 (6) с 0+
47 Ar 18 29 46.97219 (11) 1,23 (3) с 3 / 2- #
48 Ar 18 30 47.97454 (32) # 0,48 (40) с 0+
49 Ar 18 31 48.98052 (54) # 170 (50) мс 3 / 2- #
50 Ar 18 32 49.98443 (75) # 85 (30) мс 0+
51 Ar 18 33 50.99163 (75) # 60 # мс [> 200 нс] 3 / 2- #
52 Ar 18 34 51.99678 (97) # 10 # мс 0+
53 Ar 18 35 53.00494 (107) # 3 # мс (5/2 -) #

Банкноты

  • Изотопный состав соответствует составу воздуха.
  • Известны исключительные с геологической точки зрения образцы, изотопный состав которых находится за пределами указанного диапазона. Неопределенность атомной массы может превышать указанное значение для таких образцов.
  • Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из систематических тенденций. Спины со слабыми аргументами присваивания заключаются в скобки.
  • Неопределенности даны в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр. В. Д. Ашитков и др., Новый экспериментальный предел содержания 42 Ar в атмосфере Земли. Nucl. Instr. Мет. А 416 (1998) 179 [2].
    • Изотопные массы из Ame2003 Оценка атомной массы, проведенная Дж. Ауди, А. Х. Вапстра, К. Тибо, Дж. Блахотом и О. Берсильоном в книге Nuclear Physics A729 (2003).
    • Изотопные составы и стандартные атомные массы на основе атомных масс элементов. Обзор 2000 (Технический отчет IUPAC). Pure Appl.Химреагент Т. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) и Atomic Weights Revised (2005).
    • Данные о периоде полураспада, спиновых соединениях и изомерах выбраны из этих источников. Редактирование заметок на странице обсуждения этой статьи.
      • Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. Оценка ядерных свойств и свойств распада Nubase2003, Nuc. Phys. А 729, стр. 3-128 (2003).
      • Национальный центр ядерных данных, Брукхейвенская национальная лаборатория. Информация извлечена из базы данных NuDat 2.1 (получено в сентябре 2005 г.).
      • Дэвид Р.Лиде (редактор), Норман Э. Холден в справочнике CRC по химии и физике , 85-е издание , онлайн-версия. CRC Press. Бока-Ратон, Флорида (2005 г.). Раздел 11, Таблица изотопов.
.

фактов об аргоне | Живая наука

Аргон - инертный элемент без цвета и запаха, один из благородных газов. Этот элемент, используемый в люминесцентных лампах и при сварке, получил свое название от греческого слова «ленивый» - дань уважения тому, как мало он реагирует на образование соединений.

На Земле подавляющее большинство аргона составляет изотоп аргон-40, который образуется в результате радиоактивного распада калия-40, согласно Chemicool. Но в космосе аргон образуется в звездах, когда два ядра водорода или альфа-частицы сливаются с кремнием-32.В результате получается изотоп аргон-36. (Изотопы элемента имеют разное количество нейтронов в ядре.)

Хотя аргон инертен, аргон далеко не редкость; по данным Королевского химического общества (RSC), он составляет 0,94% атмосферы Земли. По расчетам Chemicool, это составляет 65 триллионов метрических тонн - и это число со временем увеличивается по мере распада калия-40.

Только факты

Согласно данным Лаборатории линейных ускорителей Джефферсона, свойства аргона следующие:

  • Атомный номер (количество протонов в ядре): 18
  • Атомный символ (в Периодической таблице элементов) : Ar
  • Атомный вес (средняя масса атома): 39.948
  • Плотность: 0,0017837 грамма на кубический сантиметр
  • Фаза при комнатной температуре: газ
  • Точка плавления: минус 308,83 градуса по Фаренгейту (минус 189,35 градуса Цельсия)
  • Точка кипения: минус 302,53 F (минус 185,85 C)
  • Количество изотопы (атомы одного элемента с разным числом нейтронов): 25; 3 стабильных
  • Наиболее распространенные изотопы: Ar-40 (естественное содержание 99,6035%), Ar-40 (естественное содержание 0,0629%), Ar-36 (естественное содержание 0,3336%)

Использование инертного газа

Первая подсказка О существовании аргона произошло в 1785 году, когда британский ученый Генри Кавендиш сообщил о кажущейся инертной порции воздуха, согласно RSC.Кавендиш не смог понять, что это за таинственный 1 процент; открытие произошло более века спустя, в 1894 году. Работая одновременно с лордом Рэли (Джон Уильям Стрэтт), шотландский химик Уильям Рэмси идентифицировал и описал загадочный газ. За это открытие они разделили Нобелевскую премию по химии 1904 года. Аргон привел к другим моментам эврики для Рэмси. По данным Нобелевской премии, исследуя элемент, он также обнаружил гелий.Понимая, что связанные элементы, вероятно, существуют, он затем быстро обнаружил неон, криптон и ксенон.

Поскольку аргон инертен, он используется в промышленных процессах, требующих инертной атмосферы. Примеры, согласно газоснабжающей компании Praxair, включают сварку специальных сплавов и производство полупроводниковых пластин. Аргон также является хорошим изолятором, поэтому его часто закачивают в сухие гидрокостюмы для глубоководных дайверов, чтобы дайвер согрелся.

Другое использование аргона - историческая сохранность.Газ закачивают вокруг важных документов, таких как карта мира 1507 года в Библиотеке Конгресса и копия Великой хартии вольностей, хранящаяся в Национальном архиве США. В отличие от реактивного кислорода, аргон не портит бумагу или чернила на тонких документах.

(Изображение предоставлено Грегом Робсоном / Creative Commons, Андрей Маринкас Shutterstock)

Кто знал?

  • Неоновые огни, которые светятся синим светом, на самом деле содержат аргон, согласно Биллу Конканнону, художнику неоновых вывесок из Крокетта, Калифорния.(Сам неон излучает оранжево-красное свечение.)
  • Аргон также используется в лазерных технологиях, включая эксимерный лазер на основе фторида аргона (ArF), используемый для коррекции зрения при операциях LASIK или PRK. По данным Оптического общества, в 1981 году Рангасвами «Шри» Шринивасан из IBM протестировал один из этих лазеров на оставшейся кости индейки на День Благодарения и обнаружил его потенциал в качестве хирургического инструмента для сложных операций.
  • В сентябре 2014 года исследователи обнаружили, что загрязненные подземные воды в Пенсильвании и Техасе возникли не в результате метода добычи нефти, известного как гидроразрыв, а из негерметичных обсадных труб скважин.Они сделали это открытие, закачав аргон и другие индикаторы благородных газов в скважины, где они смешались с метаном.
  • Аргон претерпел некоторые изменения: в 1957 году Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) изменил его атомный символ с «A» на сегодняшний «Ar».

Текущие исследования

На протяжении многих лет ксенон из благородного газа исследовался как средство лечения травм головного мозга. Ксенон, однако, дорог, поэтому исследователи обращаются к его родственнику - благородному газу, аргону, в качестве потенциальной альтернативы.

Область исследований еще молода, но эксперименты на клеточных культурах и на животных показывают, что однажды аргон можно будет использовать для ограничения повреждения мозга после травм или кислородного голодания. В одном обзоре, опубликованном в журнале Medical Gas Research в феврале 2014 года, было обнаружено, что в большинстве случаев обработка аргоном значительно снижает гибель клеток мозга - от 15 до 25 процентов, - сказал Дерек Новранги, один из авторов статьи и докторант в Loma Linda. Медицинский факультет Калифорнийского университета.

Никто еще не понимает, почему аргон имеет такой эффект. Клетки мозга взаимодействуют с помощью химических веществ, называемых нейротрансмиттерами, и с нейрорецепторами, которые подходят друг к другу как замок и ключ. Скорее всего, сказал Новранги Live Science, газ действует на эти нейрорецепторы, в частности, на рецептор NMDA (который обозначает N-метил-D-аспартат для нейротрансмиттера, который он получает) или рецептор ГАМК (что означает гамма-аминомасляная кислота). Каким-то образом, когда аргон поглощается этими рецепторами, кажется, что он предотвращает самоуничтожение клеток в ответ на повреждение мозга.

В исследованиях газообразный аргон либо непосредственно применяется к клеткам в культуральной чашке, которые находятся в состоянии стресса, например, в среде, лишенной кислорода и глюкозы, либо вводится в смеси с кислородом в лицевой маске для исследований на животных. Затем исследователи подсчитали количество клеток, погибших при обработке аргоном и без нее.

По мере развития исследований аргона, более вероятно, что начнутся испытания на людях, сказал Новранги. Но есть предостережения: некоторые исследования показывают неоднозначные результаты или отрицательные эффекты от лечения аргоном.В одном случае, сказал Новранги, мозг в целом казался защищенным аргоном, но повреждение одной области было фактически усилено обработкой газом. Это могло быть связано с тем, что аргон не проник в эту область или потому, что разные области мозга имеют разные типы клеток и их плотность.

«Это еще требует большого исследования, чтобы его можно было применить в клинике», - сказал Новранги.

Follow Live Science @livescience , Facebook и Google+ .

Дополнительные ресурсы

.

калий-аргоновое датирование | Определение, ограничения и факты

Калий-аргоновое датирование , метод определения времени образования горных пород путем измерения отношения радиоактивного аргона к радиоактивному калию в породе. Этот метод датирования основан на распаде радиоактивного калия-40 до радиоактивного аргона-40 в минералах и горных породах; калий-40 также распадается на кальций-40. Таким образом, отношение аргона-40 и калия-40 и радиогенного кальция-40 к калию-40 в минерале или горной породе является мерой возраста образца.Однако метод кальциево-калиевого возраста используется редко из-за большого количества нерадиогенного кальция в минералах или горных породах, который маскирует присутствие радиогенного кальция. С другой стороны, содержание аргона на Земле относительно невелико из-за его утечки в атмосферу во время процессов, связанных с вулканизмом.

Подробнее по этой теме

датировка: Анализ разделенных минералов

Это возможно при датировании калий-аргоном (K-Ar), например, потому что большинство минералов изначально не включают аргон в свою структуру....

Калий-аргоновый метод датирования использовался для измерения самых разных возрастов. Калийно-аргоновый возраст некоторых метеоритов составляет 4500000000 лет, и этим методом были измерены вулканические породы возрастом 20 000 лет.

.

Смотрите также