Mononuklidický prvok

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 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 

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

Použitie v metrológii 
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:

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. 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.

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.

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.

Kontaminácia stopovým množstvom nestabilných izotopov 
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.

Poznámky

Referencie

Pozri aj 
 Primordiálny prvok
 Zoznam nuklidov
 Tabuľka nuklidov
 Izotopová geochémia
 Rádionuklid
 Zoznam prvkov podľa stability izotopov

Zdroj 

Izotopy
Metrológia
Chemické prvky