Водород и всё-всё-всё – ч. H-2: нуклиды (изотопы и изодиаферы)⁠⁠

Это вторая статья из цикла "Водород и всё-всё-всё".

В ней мы рассмотрим понятие "нуклид" и связанные с ним термины.

Краткий план статьи:

0. IUPAC Gold Book.

1. Нуклид – ядро или атом?

2. Изотопы.

3. Изотоны.

4. Изобары.

5. Изодиаферы.

6. Зеркальные ядра.

7. Ядерные изомеры.

8. Таблицы нуклидов.

9. Таблицы изотопов.

По ходу статьи я буду сильно углубляться в детали. Начнём с простого вопроса: "Что такое нуклид?" Как вообще узнать определение научного термина? Википедия – хороший вариант, но в данном случае мы можем обратиться к первоисточнику: IUPAC Gold Book.

IUPAC (читается /aɪjuːpæk/, ай-ю-пэк), он же International Union of Pure and Applied Chemistry, он же Международный союз теоретической и прикладной химии, он же ИЮПАК – международная федерация химиков, образована в 1919 году, штаб-квартира расположена в Цюрихе, административный офис – в парке "Исследовательского треугольника" (Research Triangle Park) в Северной Каролине, официальный язык – английский(!). Последний пункт важен, т.к. вся документация ИЮПАК ведётся только на английском и на другие языки самой организацией не переводится. Это приводит к некоторым последствиям. В частности, элемент теннессин (₁₁₇Ts) имеет только одно официально утверждённое название: Tennessine – и каждый национальный комитет волен выбрать свой вариант, соответствующий традициям языка. Так, испанцы выбрали teneso, французы – tennesse, немцы – tenness, русские оставили теннессин, а общепринятого латинского названия у элемента просто нет.

Далее, ИЮПАК публикует "цветные книги", содержащие определения из различных областей химии. Gold Book (названная так в честь инициатора – Виктора Гоулда – и имеющая золотистую обложку) является основным справочником по химической терминологии.

Нуклид определяется в Gold Book как

"а species of atom, characterized by its
(1) mass number,
(2) atomic number and
(3) nuclear energy state,
provided that the mean life in that state is long enough to be observable"

то есть как

"вид атомов, характеризующийся определённым
(1) массовым числом,
(2) атомным номером и
(3) энергетическим состоянием ядер
и имеющий время жизни, достаточное для наблюдения"

Иногда в определении нуклида выражение "а species of atom" неформально читают как "atomic species" – и здесь роль языка становится важной, т.к. слово "species" не имеет точного аналога в русском языке, и указанные выражения можно понимать и как "определённый вид атомов", и как "атомоподобные частицы" (т.е. и атомы, и ионы, и ядра). Первый вариант буквально соответствует определению ИЮПАК, второй применяется на практике в различных контекстах.

Термин "нуклид" предложил в 1947 году Трумэн Коман.

Само слово nuclide образовано от лат. nucleus (сердцевина, ядро) и греч. είδος (сорт, вид) и по задумке Комана было призвано навести порядок в терминологии и заменить такие выражения как "вид атомов", "вид ядер", "изотоп" (с которым до сих пор смешивается) и др. Из оригинальной статьи Комана следует, что он, по-видимому, имел в виду любые частицы, имеющие одинаковый состав и структуру ядра – то есть расширенное определение нуклида.

Здесь можно взять небольшую паузу и обсудить в комментариях первые два пункта, а в продолжении статьи мы рассмотрим:

Чем нуклид отличается от изотопа и почему их до сих пор путают.

Кто, для чего и как придумал слово изотон (и при чём здесь Канье Уэст).

Что общего у изобара, бариона, бария, барометра и барокамеры.

Изотопическое число и изодиаферы – привет из далёкого прошлого.

Зеркальные ядра – выживет только самый лёгкий.

Изомеры – это не только органика.

Как в уме быстро посчитать атомную массу элемента (лайфхак).

Почему массовое число обозначается буквой A, а атомный номер – буквой Z.

И многие другие...

Ссылки для тех, кто хочет во всём убедиться сам:

сайт ИЮПАК: https://iupac.org/

"цветные книги": https://en.wikipedia.org/wiki/IUPAC_books

IUPAC Gold Book: https://goldbook.iupac.org/ (с поиском)

определение нуклида: https://goldbook.iupac.org/terms/view/N04257

статья Трумэна Комана: https://aapt.scitation.org/doi/10.1119/1.1990965

клип Канье Уэста: https://youtu.be/PsO6ZnUZI0g