Соответствие между электронной оболочкой и ядром атома

Наиболее устойчивыми ядрами, отвечающими магическим числам при Z = N = 2, 8, 20, 50, 82 и 126, являются ядра изотопов элементов, расположенных в четных группах: олово и свинец в IVA-группе, кислород в VIA-группе, а атомы остальных элементов - гелия (VIIIA), кальция, стронция и бария (IIА) - относятся к s-типу с полностью заполненным электронами s-подуровнем.

Естественно, что зеркального соответствия между ядерными периодами в системе изотопов и электронными периодами в системе элементов не может быть. Правда, первый период заканчивается в обеих системах гелием. За кальцием, стронцием и барием следуют элементы скандий, иттрий и лантан, атомы которых относятся к d-типу. Если построить график зависимости между Z (ось ординат) и I_d (ось абсцисс) для всех изотопов (как устойчивых, так и радиоактивных), то обнаружится закономерная связь между построением ядер и электронной оболочки их атомов (рис. 27).

Рис. 27. Границы существования β^-- и β⁺-радиоактивных изотопов

На графике горизонтальными линиями отделены элементы А- и В-групп, лантаноиды и актиноиды. Устойчивые изотопы элементов А-групп располагаются на вертикальных отрезках (I_d - const) жирной линии, соединенных наклонными прямыми, на которых расположены устойчивые изотопы элементов В-групп (I_{d послед} = I_{d предыдущ} + 2). Пунктирная линия делит области β^-- (слева) и β⁺-излучателей (справа). β-Линия и Z-линия при переходе от А- к В-группам идут вместе, а от В- к А-группам раздельно, но параллельно друг другу

β-Линия отклоняется от Z-линии в тех местах, в которых расположены атомы с наполовину заполненными d- или f-подуровнями: Мn, Тс, Еu и Am. Вновь сходятся линии в тех местах которым отвечают атомы с застроенным наполовину р-подуровнем: As, Sb и Bi. Изменение вертикального направления линии к наклонному происходит у атомов с полностью застроенным s-подуровнем, т. е. у Са, Sr, Ba и Ra. Наклонное направление β-линии начинается у атомов с заполненным d-подуровнем: у Ca и Ag.

Тонкими волнистыми линиями ограничена область (она заштрихована) известных в настоящее время изотопов. Эти линии характеризуются "впадинами", приходящимися на ядра тех элементов, атомы которых имеют наполовину и полностью застроенную электронную структуру определенного подуровня

По данным шведских ученых Асунмаа и Лепсиуса из 419 β^--радиоактивных изотопов только семь (около 1,5%) не вмещается в указанную область на графике. Из 225 изотопов характеризующихся E-захватом, только у 8 I_d больше на единицу, чем это следует ожидать по β^--линии. Можно считать что свойства β^--радиоактивных ядер закономерно коррелируются с типическими химическими свойствами элементов в периодической системе. Однако для окончательных выводов потребуются новые дополнительные исследования в этой области