За полвека, прошедшие с тех пор, как было открыто существо­вание изотопов, их тщательно изу­чали с разных точек зрения уче­ные различных специальностей — физики, химики, геохимики.

Детальные исследования изо­топного состава вещества земной коры и космических пришель­цев — метеоритов показали, что для большинства элементов соот­ношение различных изотопов уди­вительно постоянно, в каком бы виде и где бы ни встречались эти элементы. Это обстоятельство — одно из самых убедительных до­казательств единства происхожде­ния всех тел Солнечной системы.

С другой стороны, — некоторые редкие элементы — гелий, неон, аргон, ванадий и др., находимые в составе метеоритов, значитель­но отличаются по изотопному со­ставу от тех же элементов, вхо­дящих в состав вещества земной коры. Это различие объясняется тем, что метеориты длительное время подвергаются действию космического излучения, которое вы­зывает в их веществе различные ядерные процессы. Следы такого воздействия и «записаны» в ме­теоритах в виде необычного изо­топного состава элементов. По­добные изотопы — самые чувстви­тельные индикаторы многих кос­мических событий, и поэтому сей­час их изучению уделяется чрезвычайно большое внимание.

В распространенности отдель­ных изотопов в природе удиви­тельным образом проявляется структура и состав атомных ядер, которые обусловливают их устой­чивость. Об этом говорят основ­ные закономерности в распространенности изотопов — на некото­рые из них и указывает профес­сор А. Азимов.

Во-первых, изотопы с четным порядковым номером (то есть с четным числом протонов в ядре) более распространены, чем изо­топы с нечетным номером. Осо­бенно четко эта закономерность проявляется в веществе метеори­тов, которое прошло более про­стую термическую историю, чем вещество земной коры: протекав­шие при ее образовании интен­сивные процессы расплавления, дегазации и действия воды су­щественно изменили первоначаль­ную картину распространения элементов.

Профессор А. Азимов обра­щает внимание на то, что элемен­ты с четным порядковым номе­ром имеют значительно большее число стабильных изотопов, чем элементы с нечетным номером.

У нечетных элементов не бывает больше двух стабильных изото­пов, а технеций (№ 43) и проме­тий (№ 61) стабильных изотопов вообще не имеют. Объяснить это можно тем, что четное число про­тонов в ядре способно удержи­вать больше нейтронов, чем не­четное число протонов.

Исследования распространен­ности изотопов показали, что изо­топы, содержащие в своих ядрах по 2, 8, 20, 50, 82 и 126 протонов или нейтронов, наиболее распро­странены и наиболее устойчивы. Эти числа получили название «магических». По аналогии с элект­ронными оболочками атомов (они наиболее устойчивы в химическом отношении в тех случаях, когда их электронные оболочки замкну­ты — содержат определенное мак­симально возможное для каждой оболочки число электронов), было высказано предположение, что «магические числа» — это не что иное как максимально возможные количества протонов и нейтронов в каких-то ядерных оболочках. Если ядерные оболочки оказыва­ются замкнутыми, то ядро наибо­лее стабильно.

В связи с этим любопытно, что самый тяжелый стабильный изо­топ — изотоп свинца, имеющий в своем составе 82 протона и 126 нейтронов (дважды магическое ядро). Все более тяжелые изото­пы нестабильны.

Наконец, изучение распространенности изотопов позволило установить еще одну закономер­ность: у элементов с порядковым номером до 35-го наиболее рас­пространены легкие изотопы, а у элементов с большим номером, наоборот, — самые тяжелые.

Все эти закономерности, не­сомненно, должны иметь какое-то объяснение. Они лежат в основе высказываемых сейчас гипотез о происхождении элементов; ис­ходя из них делаются попытки со­здать систематику изотопов, подобную периодической системе химических элементов Д. И. Мен­делеева. Однако окончательного ответа на все вопросы, связанные с распространением и стабиль­ностью изотопов, пока нет.

Доктор химических наук, профессор А. К. Лаврухина