Logo
Logo

Изотопный анализ

Устройство для определения изотопного состава атомов состоит из двух основных частей: селектора скоростей $С$ и масс спектрографа $М$ (см. рисунок).

В селектор скоростей через систему диафрагм с отверстиями влетают ионизированные атомы некоторого элемента, обладающие различными скоростями. Они движутся
в селекторе в скрещенных однородных электрическом $\vec{E}_{0}$ и магнитном $\vec{B}_{0}$ полях и далее влетают через малое отверстие в масс-спектрограф, в котором создано однородное магнитное поле с индукцией $\vec{B}$. Попадая на фотопластинку $Ф$, ионы оставляют на ней свой след на некотором расстоянии $x$ от точки влёта в масс-спектрограф. Предположим, что эксперимент был выполнен при следующих значениях полей: $E_{0}=360~B/см$, $B_{0}=0.26~Тл$, $B=0.24~Тл$. На фотопластинке были зарегистрированы следы ионов при $x_{1}=23.2~см$, $x_{2}=24.4~см$, $x_{3}=46.4~см$, $x_{4}=48.8~см$.

Используя таблицу изотопов химических элементов, определите, ионы какого элемента оставили свои следы на фотопластинке. Запищите химические формулы ионов, соответствующих различным значениям $x$.

\[\textbf{Изотопный состав элементов}\]

ZНазваниеХим.Массовое число (содержание соответствующего изотопа в %)
1ВодородH1 (99,986); 2 (0,014)
2ГелийHe3 (10$^{-5}$); 4 (100)
3ЛитийLi6 (7,93); 7 (92,07)
4БериллийBe9 (100)
5БорB10 (19,8); 11 (80,2)
6УглеродC12 (98,9); 13 (1,1)
7АзотN14 (99,62); 15 (0,38)
8КислородO16 (99,76); 17 (0,04); 18 (0,20)
9ФторF19 (100)
10НеонNe20 (90,0); 21 (0,27); 22 (9,73)
11НатрийNa23 (100)
12МагнийMg24 (77,4); 25 (11,5); 26 (11,1)
13АлюминийAl27 (100)
14КремнийSi28 (89,6); 29 (6,2); 30 (4,2)
15ФосфорP31 (100)
16СераS32 (95,1); 33 (0,74); 34 (4,2); 36 (0,016)
17ХлорCl35 (75,4); 37 (24,6)
18АргонAr36 (0,307); 38 (0,061); 40 (99,632)
19КалийK39 (93,38); 40 (0,012); 41 (6,61)
20КальцийCa40 (96,96); 42 (0,64); 43 (0,15); 44 (2,06); 46 (0,0034); 48(0,19)
21СкандийSc45 (100)
22ТитанTi46 (7,95); 47 (7,75); 48 (73,45); 49 (5,51); 50 (5,34)
23ХромCr50 (4,49); 52 (83,78); 53 (9,43); 54 (2,30)
24МарганецMn55 (100)
25ЖелезоFe54 (6,04); 56 (91,57); 57 (2,11); 58 (0,28)
26КобальтCo59 (100)
27НикельNi58 (67,4); 60 (26,7); 61 (1,2); 62 (3,8); 64 (0,88)
28МедьCu63 (70,13); 65 (29,87)
29ЦинкZn64 (50,9); 66 (27,3); 67 (3,9); 68 (17,4); 70 (0,5)
30ГаллийGa69 (61,2); 71 (38,8)
31ГерманийGe70 (21,2); 72 (27,3); 73 (7,9); 74 (37,1); 76 (6,5)
32МышьякAs75 (100)
33СеленSe74 (0,9); 76 (9,5); 77 (8,3); 78 (24,0); 80 (48,0); 82 (9,3)
34БромBr79 (50,6); 81 (49,4)
35КриптонKr78 (0,35); 80 (2,01); 82 (11,53); 83 (11,53); 84 (57,11); 86 (17,47)
36РубидийRb85 (72,8); 87 (27,2)
37СтронцийSr84 (0,56); 86 (9,86); 87 (7,02); 88 (82,56)
38ИттрийY89 (100)
39ЦирконийZr90 (48); 91 (11,5); 92 (22); 94 (17); 96 (1,5)
40НиобийNb93 (100)
41МолибденMo92 (14,9); 94 (9,4); 95 (16,1); 96 (16,6); 97 (9,65); 98 (24,1); 100 (9,25)
42РутенийRu96 (5,68); 98 (2,22); 99 (12,81); 100 (12,70); 101 (16,98); 102 (31,34); 104 (18,27)
43РодийRh103 (100)
44ПалладийPd102 (0,8); 104 (9,3); 103 (22,6); 106 (27,2); 108 (26,8); 110 (13,5)

Элементарный заряд $e=1.602 \cdot 10^{-19}~Кл$, атомная единица массы $1~а.е.м.=1.660 \cdot 10^{-27}~кг$.

Примечание: Изотопами называются атомы одного и того же элемента, ядра которых обладают одинаковыми зарядовыми числами $Z$, но разными массовыми числами $A$.