放射性元素の最小原子番号

放射性元素の境界

原子番号が 84以上 の元素はすべて放射性であり、原子核が不安定であるため時間の経過とともに崩壊する。一方で、「安定原子核の帯」は 原子番号83 で終わる。これは、原子番号83の元素 ビスマス(Bi) が宇宙の寿命の範囲で安定しているためである。

自然界に存在する安定・放射性核種

自然界には 269種類の安定な核種70種類の放射性核種 が存在する。核種とは、同じ元素でも陽子と中性子の数が異なる原子核のことを指す。大部分の元素は一つ以上の同位体(アイソトープ)を持ち、それぞれ異なる安定性を持つ。

原子核の安定性の要因

原子核の安定性は以下の3つの要因に依存する。

  1. 陽子(Z)と中性子(N)の比率
    • 陽子と中性子はお互いに核力で結びついている。
    • 陽子が増えると、正に帯電しているためクーロン反発が強くなり、核力では抑えきれなくなる。
    • これを補うために、中性子の数が適切に多くなければならない。
  2. 核種全体の大きさ(A)
    • 大きな原子核ほど、陽子間の静電反発が増すため、より多くの中性子が必要になる。
    • しかし、中性子が多すぎても原子核は不安定になる。
  3. 静電気力と核力のバランス
    • 陽子同士の静電気力(反発)と核力(引き合う力)が釣り合う範囲内にあることが、原子核の安定性の条件となる。
    • 陽子の数と中性子の数の関係をグラフにすると、安定な核種が帯状に分布する「安定帯」が見られる。


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