2) изотонами (+)
3) изобарами
4) изомерами
Обозначение N = A − Z соответствует числу нейтронов в атомном ядре: A — массовое число, то есть общее количество нуклонов, а Z — зарядовое число, равное числу протонов. Ядра, имеющие одинаковое значение N, но различное число протонов и, следовательно, принадлежащие к разным химическим элементам, называют изотонами. Например, 14C, 15N и 16O содержат по 8 нейтронов.
Термин изотон не следует смешивать с изотопом: у изотопов одинаково число протонов, но различается число нейтронов. Изменение Z определяет принадлежность ядра к определённому химическому элементу, тогда как изменение N влияет на стабильность ядра и характер радиоактивного превращения. Поэтому критерий изотонии — именно равенство числа нейтронов, рассчитанного по формуле N = A − Z.
Разграничение ядерных групп имеет значение для радиобиологии, радионуклидной диагностики и радионуклидной терапии, поскольку вид нуклида определяет тип распада, энергию излучения, период полураспада и дозовую нагрузку. При оценке радионуклида в медицинской практике учитывают не только его принадлежность к определённому элементу, но и соотношение протонов и нейтронов, влияющее на ядерную стабильность.
| Тип ядер | Основной критерий | Что остаётся одинаковым | Пример |
|---|---|---|---|
| Изотоны | N = A − Z одинаково | Число нейтронов | 14C, 15N, 16O: N = 8 |
| Изотопы | Z одинаково, A различается | Число протонов и химический элемент | 12C и 14C: Z = 6 |
| Изобары | A одинаково, Z различается | Общее число нуклонов | 14C и 14N: A = 14 |
| Изомеры ядерные | Одинаковые A и Z, различное энергетическое состояние | Состав ядра, но не его энергия | 99mTc и 99Tc |
| Нуклид | Определённая комбинация A и Z | Конкретный состав ядра | 131I: A = 131, Z = 53 |
| Радионуклид | Нуклид с нестабильным ядром | Способность к радиоактивному распаду | 131I, 18F, 60Co |
Изотоны могут иметь разные химические свойства, поскольку различаются зарядовым числом и электронной структурой нейтральных атомов. Их ядерные свойства также могут существенно отличаться: одни ядра стабильны, другие распадаются с испусканием α-, β-частиц или гамма-квантов. В радиотерапии и ядерной медицине это различие учитывают при выборе источника излучения, расчёте поглощённой дозы и оценке радиационной безопасности. Следовательно, равенство N = A − Z является определяющим признаком изотонов.