Nuklidi

Nuklidi on atomiydinlaji, jossa on tietty määrä protoneja ja neutroneja. Nuklidit, joissa on sama määrä protoneja, ovat saman alkuaineen eri isotooppeja.

Protonien lukumäärä ytimessä on samalla alkuaineen järjestysluku jaksollisessa järjestelmässä. Sille käytetään merkintää Z ja neutronien lukumäärälle, neutroniluvulle merkintää N. Näiden lukujen summa on nuklidin, massaluku, jonka merkkinä on A. Koska sekä protonin että neutronin massat ovat lähellä yhtä atomimassayksikköä, on massaluku samalla likiarvo ytimen massalle atomimassayksikköinä; erotus on nuklidin massaylijäämä.

Kukin nuklidi merkitään kirjoittamalla alkuaineen kemiallisen merkin eteen yläpuolelle nuklidin massaluku. Tarvittaessa voidaan lisäksi merkitä järjestysluku sen alapuolelle. Esimerkiksi 12C tai 126C tarkoittavat hiiliydintä, jossa on 6 protonia ja 6 neutronia, yhteensä 12 nukleonia. Vaihtoehtoisesti voidaan massaluku kirjoittaa myös kemiallisen merkin tai alkuaineen nimen jälkeen yhdysviivalla erotettuna: C-12 tai hiili-12.

Useimmat nuklidit ovat radioaktiivisia. Kutakin massaluvun arvoa 1 ... 208 vastaa yleensä vain yksi, enintään kaksi stabiilia nuklidia. Muut ovat joko beeta-miinus- tai beeta-plus-aktiivisia. Niiden hajotessa yksi neutroni muuttuu protoniksi lähettäen samalla beetasäteilyä eli elektronin, tai päinvastoin protoni muuttuu neutroniksi lähettäen samalla beeta-plus-säteilyä eli positronin. Samalla alkuaine muuttuu toiseksi. Näin tapahtuu mahdollisesti useitakin kertoja, kunnes tuloksena on stabiili nuklidi.

Poikkeuksena edellisestä ovat muun muassa massaluvun arvot 5 ja 8. Niitä vastaavia stabiileja nuklideja ei ole, vaan helium-5 emittoi neutronin ja litium-5 protonin, jolloin ytimen jäljelle jäänyt osa on He-4-atomin (42He) ydin eli alfahiukkanen. Beryllium-8, 84Be, taas hajoaa hyvin nopeasti kahdeksi alfahiukkaseksi. Stabiileja nuklideja, joiden massaluku olisi suurempi kuin 208, ei myöskään ole. Näin raskaista ytimistä nekin, jotka eivät ole beeta-aktiivisia, hajoavat lähettäen alfasäteilyä. Ne muodostavat pitkiäkin hajoamis­sarjoja, jotka päättyvät stabiileihin lyijy-isotooppeihin.

Kevyimmissä stabiileissa nuklideissa on usein yhtä monta protonia kuin neutroniakin tai protoneja yksi enemmän. Raskaammissa stabiileissa ytimissä neutroneja on jo selvästi enemmän kuin protoneja. Tämä johtuu siitä, että protonien välillä vaikuttaa sähköinen poistovoima, joka rajoittaa kovin monen protonin sijoittumista samaan ytimeen.

Luonnossa esiintyy enimmäkseen stabiileja nuklideja. Lyhytikäiset radioaktiiviset nuklidit, sikäli niitä on joskus ollut, ovat yleensä aikoja sitten hajonneet loppuun. Muutamat radionuklidit ovat kuitenkin niin pitkikäisiä, että siitä määrästä, mikä niitä oli Maan syntyessä, on vielä merkittävä osa jäljellä, samoin niistä alkavien hajoamissarjojen välijäseniä. Lisäksi esimerkiksi radiohiiltä 14C syntyy jatkuvasti kosmisen säteilyn vaikutuksesta.  Ydinreaktioiden avulla on keinotekoisesti valmistettu hyvinkin monia sellaisia radioaktiivisia nuklideja, joita ei luonnossa esiinny, sekä myös transuraanisia alkuaineita.

Nuklidikartta 

Nuklidit voidaan järjestää taulukoksi, nuklidikartaksi, jossa ovat esimerkiksi samalla vaakarivillä kaikki saman alkuaineen isotoopit ja samassa pystysarakkeessa nuklidit, joissa on sama määrä neutroneja. Stabiilit nuklidit muodostavat kaaviossa eräänlaisen jatkuvan uran, joka ulottuu vety-ytimestä eli pelkästä protonista lyijyisotooppiin Pb-208 saakka. Myöskään tunnetut radioaktiiviset nuklidit eivät ole tästä kovin kaukana. Kauempana urasta sijaitsevat nuklidit ovat todennäköisesti niin epästabiileja, ettei niitä ole pystytty valmistamaankaan.

Beeta-miinus-hajoamisessa tässä taulukossa siirrytään kulmittain alavasemmalle, beeta-plus-hajoamisessa kulmittain yläoikealle.

Kehystettyjä ovat sellaiset nuklidit, joista on olemassa myös radioaktiivinen tai lyhytikäisempi ydinisomeeri. 

Radioaktiiviset nuklidit, joiden puoliintumisaika on yhtä vuorokautta lyhempi, on jätetty tästä taulukosta pois. Astatiinin (Z=85), frankiumin (Z=87) sekä alkuaineiden nro:sta 102 eteenpäin kaikki isotoopit ovat näin lyhytikäisiä.

Lähteet

Ydinfysiikka