Primordijalni nuklid

U geohemiji, geofizici i nuklearnoj fizici, primordijalni nuklidi, takođe poznati kao primordijalni izotopi, su nuklidi pronađeni na Zemlji koji postoje u svom sadašnjem obliku od pre nego što je Zemlja formirana. Primordijalni nuklidi su bili prisutni u međuzvezdanom medijumu iz kojeg je formiran Sunčev sistem, i formirani su tokom ili posle Velikog praska, nukleosintezom u zvezdama i supernovama praćenom izbacivanjem mase, spalacijom kosmičkih zraka i potencijalno iz drugih procesa. Oni su stabilni nuklidi, kao i dugovečni deo radionuklida koji preživljava u primordijalnoj solarnoj magli kroz akreciju planeta. Poznato je 286 takvih nuklida.

Stabilnost

Svih poznatih 251 stabilnih nuklida, plus još 35 nuklida koji imaju period poluraspada dovoljno dug da prežive od formiranja Zemlje, javljaju se kao primordijalni nuklidi. Ovih 35 primordijalnih radionuklida predstavljaju izotope 28 zasebnih elemenata. Kadmijum, telur, ksenon, neodimijum, samarijum, osmijum i uranijum imaju po dva primordijalna radioizotopa (113Cd, 116Cd; 128Te, 130Te; 124Xe, 136Xe; 144Nd, 150Nd; 147Sm, 148Sm; 184Os, 186Os; and 235U, 238U).

Pošto je starost Zemlje 7017144533808000000♠4,58×10⁹ years (4,6 milijardi godina), vreme poluraspada datih nuklida mora biti veće od oko 7008100000000000000♠10⁸ godina (100 miliona godina) iz praktičnih razloga. Na primer, za nuklid sa vremenom poluraspada 7007600000000000000♠6×10⁷ godina (60 miliona godina), to znači da je prošlo 77 poluživota, što znači da je za svaki mol (7023602000000000000♠6,02×10²³ atoms atoma) tog nuklida prisutan pri formiranju Zemlje danas ostalo samo 4 atoma.

Sedam najkraće živućih primordijalnih nuklida (tj. nuklida sa najkraćim poluživotom) koji su eksperimentalno verifikovani su 87Rb (7018157788000000000♠5,0×10¹⁰ years), 187Re (7018129386160000000♠4,1×10¹⁰ years), 176Lu (7018119918880000000♠3,8×10¹⁰ years), 232Th (7017441806400000000♠1,4×10¹⁰ years), 238U (7017142009200000000♠4,5×10⁹ years), 40K (7016394470000000000♠1,25×10⁹ years), i 235U (7016220903200000000♠7,0×10⁸ years). Ovo je sedam nuklida sa periodom poluraspada koji je uporediv sa ili nešto manjim od procenjene starosti univerzuma. (⁸⁷Rb, ¹⁸⁷Re, ¹⁷⁶Lu, i ²³²Th imaju vreme poluraspada nešto duže od starosti univerzuma.) Za kompletnu listu od 35 poznatih primordijalnih radionuklida, uključujući preostalih 28 sa poluraspadom mnogo dužim od starosti univerzuma, pogledajte kompletnu listu. U praktične svrhe, nuklidi sa poluraspadom mnogo dužim od starosti univerzuma mogu se tretirati kao da su stabilni. ⁸⁷Rb, ¹⁸⁷Re, ¹⁷⁶Lu, ²³²Th, i ²³⁸U imaju dovoljno dugo vreme poluraspada da je njihovo raspadanje ograničeno na geološkim vremenskim skalama; ⁴⁰K i ²³⁵U imaju kraće vreme poluraspada i stoga su ozbiljno iscrpljeni, ali su i dalje dovoljno dugovečni da značajno opstanu u prirodi.

Najdugovečniji izotop za koji nije dokazano da je primordijalni^[1] je 146Sm, koji ima vreme poluraspada od 7008103000000000000♠1,03×10⁸ godina, zatim 244Pu (7015254985408000000♠8,08×10⁷ years) i 92Nb (7015110451600000000♠3,5×10⁷ years). Prijavljeno je da ²⁴⁴Pu postoji u prirodi kao primordijalni nuklid,^[2] iako ga kasnija studija nije otkrila.^[3] Uzimajući u obzir da svi ovi nuklidi moraju postojati najmanje 7009460000000000000♠4,6×10⁹ godina, ¹⁴⁶Sm mora preživjeti 45 perioda poluraspada (i samim tim biti redukovan za 2⁴⁵ ≈ 7013400000000000000♠4×10¹³), ²⁴⁴Pu mora preživeti 57 (i biti redukovan za faktor od 2⁵⁷ ≈ 7017100000000000000♠1×10¹⁷), a ⁹²Nb mora preživeti 130 (i biti redukovan za 2¹³⁰ ≈ 7039100000000000000♠1×10³⁹). Matematički, uzimajući u obzir verovatne početne količine ovih nuklida, primordijalni ¹⁴⁶Sm i ²⁴⁴Pu bi trebalo da opstanu negde unutar Zemlje do danas, čak i ako se ne mogu identifikovati u relativno malom delu Zemljine kore dostupnom ljudskim testovima, dok ⁹²Nb i svi nuklidi kraćeg veka ne bi trebalo. Nuklidi kao što je ⁹²Nb koji su bili prisutni u primordijalnoj solarnoj magli, ali su se odavno potpuno raspali, i nazivaju se izumrli radionuklidi ako nemaju drugog načina da se regenerišu.^[4]

Pošto se primordijalni hemijski elementi često sastoje od više od jednog prvobitnog izotopa, postoje samo 83 različita primordijalna hemijska elementa. Od njih 80 ima najmanje jedan opservaciono stabilan izotop, a tri dodatna primordijalna elementa imaju samo radioaktivne izotope (bizmut, torijum i uranijum).

Reference

^ Samir Maji; et al. (2006). „Separation of samarium and neodymium: a prerequisite for getting signals from nuclear synthesis”. Analyst. 131 (12): 1332—1334. Bibcode:2006Ana...131.1332M. PMID 17124541. doi:10.1039/b608157f.
^ Hoffman, D. C.; Lawrence, F. O.; Mewherter, J. L.; Rourke, F. M. (1971). „Detection of Plutonium-244 in Nature”. Nature. 234 (5325): 132—134. Bibcode:1971Natur.234..132H. S2CID 4283169. doi:10.1038/234132a0.
^ Lachner, J.; et al. (2012). „Attempt to detect primordial ²⁴⁴Pu on Earth”. Physical Review C. 85 (1): 015801. Bibcode:2012PhRvC..85a5801L. doi:10.1103/PhysRevC.85.015801.
^ P. K. Kuroda (1979). „Origin of the elements: pre-Fermi reactor and plutonium-244 in nature”. Accounts of Chemical Research. 12 (2): 73—78. doi:10.1021/ar50134a005.

Grupa	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
	Alkalni metali	Zemnoalkalni metali													Pniktogeni	Halkogeni	Halogeni	Plemeniti gasovi
Perioda 1	Vodonik1H 1,008																	Helijum2He4,0026
2	Litijum3Li6,94	Berilijum4Be9,0122											Bor5B 10,81	Ugljenik6C 12,011	Azot7N 14,007	Kiseonik8O 15,999	Fluor9F 18,998	Neon10Ne20,180
3	Natrijum11Na22,990	Magnezijum12Mg24,305											Aluminijum13Al26,982	Silicijum14Si28,085	Fosfor15P 30,974	Sumpor16S 32,06	Hlor17Cl35,45	Argon18Ar39,948
4	Kalijum19K 39,098	Kalcijum20Ca40,078	Skandijum21Sc44,956	Titanijum22Ti47,867	Vanadijum23V 50,942	Hrom24Cr51,996	Mangan25Mn54,938	Gvožđe26Fe55,845	Kobalt27Co58,933	Nikl28Ni58,693	Bakar29Cu63,546	Cink30Zn65,38	Galijum31Ga69,723	Germanijum32Ge72,630	Arsen33As74,922	Selen34Se78,971	Brom35Br79,904	Kripton36Kr83,798
5	Rubidijum37Rb85,468	Stroncijum38Sr87,62	Itrijum39Y 88,906	Cirkonijum40Zr91,224	Niobijum41Nb92,906	Molibden42Mo95,95	Tehnecijum43Tc[98]	Rutenijum44Ru101,07	Rodijum45Rh102,91	Paladijum46Pd106,42	Srebro47Ag107,87	Kadmijum48Cd112,41	Indijum49In114,82	Kalaj50Sn118,71	Antimon51Sb121,76	Telur52Te127,60	Jod53I 126,90	Ksenon54Xe131,29
6	Cezijum55Cs132,91	Barijum56Ba137,33	Lantan57La138,91	Hafnijum72Hf178,49	Tantal73Ta180,95	Volfram74W 183,84	Renijum75Re186,21	Osmijum76Os190,23	Iridijum77Ir192,22	Platina78Pt195,08	Zlato79Au196,97	Živa80Hg200,59	Talijum81Tl204,38	Olovo82Pb207,2	Bizmut83Bi208,98	Polonijum84Po[209]	Astat85At[210]	Radon86Rn[222]
7	Francijum87Fr[223]	Radijum88Ra[226]	Aktinijum89Ac[227]	Raderfordijum104Rf[267]	Dubnijum105Db[268]	Siborgijum106Sg[269]	Borijum107Bh[270]	Hasijum108Hs[270]	Majtnerijum109Mt[278]	Darmštatijum110Ds[281]	Rendgenijum111Rg[282]	Kopernicijum112Cn[285]	Nihonijum113Nh[286]	Flerovijum114Fl[289]	Moskovijum115Mc[290]	Livermorijum116Lv[293]	Tenesin117Ts[294]	Oganeson118Og[294]

				Cerijum58Ce140,12	Prazeodijum59Pr140,91	Neodijum60Nd144,24	Prometijum61Pm[145]	Samarijum62Sm150,36	Evropijum63Eu151,96	Gadolinijum64Gd157,25	Terbijum65Tb158,93	Disprozijum66Dy162,50	Holmijum67Ho164,93	Erbijum68Er167,26	Tulijum69Tm168,93	Iterbijum70Yb173,05	Lutecijum71Lu174,97
				Torijum90Th232,04	Protaktinijum91Pa231,04	Uranijum92U 238,03	Neptunijum93Np[237]	Plutonijum94Pu[244]	Americijum95Am[243]	Kirijum96Cm[247]	Berklijum97Bk[247]	Kalifornijum98Cf[251]	Ajnštajnijum99Es[252]	Fermijum100Fm[257]	Mendeljevijum101Md[258]	Nobelijum102No[259]	Lorencijum103Lr[266]

1 (crvena) = gasovito 3 (crna) = čvrsto 80 (zelena) = tečno 109 (siva) = nepoznato Boja atomskog broja pokazuje agregatno stanje (na 0 °C i 1 atm)

Primordijalni Od raspada Sintetički Rub pokazuje nalaženje elementa u prirodi

Standardna atomska težina (A_r)^[1]

Ca: 40,078 — formalna kratka vrednost, zaokruženo (nema nesigurnosti)^[2]
Po: [209] — maseni broj najstabilnijeg izotopa

Boja pozadine pokazuje potkategoriju u metalno-metaloidno-nemetalnom trendu:

Metal						Metaloid	Nemetal			Nepoznata hemijska svojstva
Alkalni metal	Zemnoalkalni metal	Lantanoid	Aktinoid	Prelazni metal	Postprelazni metal		Poliatomski nemetal	Diatomski nemetal	Plemeniti gas

^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305.
^ IUPAC 2016, Tabela 2, 3 kombinovano; nesigurnost uklonjena.

[Sm146-1] Samir Maji; et al. (2006). „Separation of samarium and neodymium: a prerequisite for getting signals from nuclear synthesis”. Analyst. 131 (12): 1332—1334. Bibcode:2006Ana...131.1332M. PMID 17124541. doi:10.1039/b608157f.

[PU244-2] Hoffman, D. C.; Lawrence, F. O.; Mewherter, J. L.; Rourke, F. M. (1971). „Detection of Plutonium-244 in Nature”. Nature. 234 (5325): 132—134. Bibcode:1971Natur.234..132H. S2CID 4283169. doi:10.1038/234132a0.

[PRC-3] Lachner, J.; et al. (2012). „Attempt to detect primordial ²⁴⁴Pu on Earth”. Physical Review C. 85 (1): 015801. Bibcode:2012PhRvC..85a5801L. doi:10.1103/PhysRevC.85.015801.

[4] P. K. Kuroda (1979). „Origin of the elements: pre-Fermi reactor and plutonium-244 in nature”. Accounts of Chemical Research. 12 (2): 73—78. doi:10.1021/ar50134a005.

[CIAAW2016-5] Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305.

[FOOTNOTEIUPAC2016Tabela_2,_3_kombinovano;_nesigurnost_uklonjena-6] IUPAC 2016, Tabela 2, 3 kombinovano; nesigurnost uklonjena.

[1]

[2]

[3]

[4]

[1]

[2]