Element, aynı cins atomlardan oluşan ve kimyasal yollarla kendinden daha basit ve farklı maddelere ayrılamayan saf maddelere verilen isimdir.
Atom ağırlığı ya da bağıl atom kütlesi, belirli bir örnekteki bir elementin atomlarının ortalama kütlesinin atomik kütle sabitine oranı olarak tanımlanan boyutsuz bir fiziksel niceliktir. Atomik kütle sabiti, bir karbon-12 atomunun kütlesinin 1/12'si olarak tanımlanır. Orandaki her iki miktar da kütle olduğundan, ortaya çıkan değer boyutsuzdur; dolayısıyla değerin göreceli (bağıl) olduğu ifade edilir.
İzotoplar, periyodik tabloda aynı atom numarasına ve konuma sahip olan ve farklı nötron sayıları nedeniyle nükleon sayıları bakımından farklılık gösteren iki veya daha fazla atom türüdür. Belirli bir elementin tüm izotopları neredeyse aynı kimyasal özelliklere sahipken, farklı atomik kütlelere ve fiziksel özelliklere sahiptirler. İzotop terimi, "aynı yer" anlamına gelen Yunan kökenli isos ve topos 'den oluşur; isimin anlamı ise, tek bir elementin farklı izotoplarının periyodik tabloda aynı pozisyonda yer alması anlamına gelir. Margaret Todd tarafından 1913 yılında Frederick Soddy'ye öneri olarak sunulmuştur.
Jeokronoloji, kayaların kendisinde bulunan imzaları kullanarak kaya, fosil ve sediman yaşını belirleme bilimidir. Mutlak jeokronoloji radyoaktif izotoplarla gerçekleştirilebilirken, göreceli jeokronoloji paleomanyetizma ve kararlı izotop oranları gibi araçlarla sağlanır. Birden fazla jeokronolojik göstergeleri birleştirerek, geri kazanılan yaşın hassasiyeti geliştirilebilir.
Nötron, sembolü n veya n⁰ olan, bir atomaltı ve nötr bir parçacıktır. Proton ile birlikte, atomun çekirdeğini meydana getirir. Bir yukarı ve iki aşağı kuark ve bunların arasındaki güçlü etkileşim sayesinde oluşur. Proton ve nötron yaklaşık olarak aynı kütleye sahiptir fakat nötron daha fazla kütleye sahiptir. Nötron ve protonun her ikisi nükleon olarak isimlendirilir. Nükleonların etkileşimleri ve özellikleri nükleer fizik tarafından açıklanır. Nötr hidrojen atomu dışında bütün atomların çekirdeklerinde nötron bulunur. Her atom farklı sayıda nötron bulundurabilir. Proton ve nötronlar, kuarklardan oluştukları için temel parçacık değildirler.
1. Zirkonyum'un doğal durumunda bulunan en önemli birleşiği (ZrSiO4); renksiz, sarı, yeşil, kahverengi türleri olan doğal ve saydam, değerli taş.
Nüklit ya da nükleer tür; atom numarası (Z), kütle numarası (A) ve nükleer enerji durumuna göre nitelenen herhangi bir atom türüdür. Bu nitelemede; atom numarasını oluşturan proton sayısı ve proton sayısıyla birlikte kütle numarasını oluşturan nötron sayısı (N) değerlendirilirken, söz konusu enerji durumunun yarı ömrü de gözlem yapmayı sağlayacak kadar (genellikle 10-10 saniyeden) uzun olmalıdır.
Kimyasal formül, bir kimyasal birleşiği oluşturan atomlar hakkında detaylı ve açık bilgi veren bir yöntemdir. Moleküler bileşikler için, içindeki elementleri kimyasal sembolleriyle, o elementlerin sayısını da o atomun yanındaki sayılarla belirtirler. Eğer bir molekül, birden çok atom içeriyorsa, bu atomların nicelikleri, yanlarında altyazı olarak belirtilir. İyonik bileşikler ve moleküler olmayan maddeler içinse, atomların girdiği oranlar, bu altyazılarla belirtilir.
Kopernikyum, simgesi Cn ve atom numarası 112 olan, adını gök bilimci Kopernik'ten alan elementtir.
En basit çekirdek olan hidrojen çekirdeği hariç bütün çekirdeklerde nötron ve proton bulunur. Nötronların protonlara oranı hafif izotoplarda birebir oranındayken periyodik tablonun sonundaki ağır elementlere doğru bu oran gittikçe artmaktadır. Bu oran daha da artarak nüklitin artık kararlı olmadığı bir noktaya gelir. Daha ağır nüklitler, dışarıya verecekleri fazla enerjileri olduğundan kararsızlardır. Bunlara radyonüklit denir. Bu süreçte radyonüklid radyoaktif bozunmaya uğrar ve bu esnada gama ışını ve/veya atom altı parçacıklar yayabilir. Bu parçacıklar iyonlaştırıcı radyasyonu oluştur. Radyonüklidler doğada bulunabildikleri gibi yapay yollarla da üretilebilirler.
Kozmojenik nüklitler, kozmik ışın ufalanmasının neden olduğu güneş sistemindeki bir atom çekirdeği ile birlikte yüksek enerjili bir kozmik ışın etkileştiğinde oluşan nadir izotoplardır. Bu izotoplar Dünya'nın atmosferinde kaya ve toprak gibi, Dünya dışında göktaşları gibi maddelerde üretilen materyallerdir. Kozmojenik izotopları ölçen bilim adamları, jeolojik ve astronomik süreçlerin aralığı hakkında fikir elde edebiliyor. Hem radyoaktif ve istikrarlı izotoplar vardır. Bu radyoizotopların bazıları Trityum, Karbon-14, Fosfor-32’dir.
Nükleosentez, daha önceden var olan çekirdek parçacıklarından, esasen proton ve nötronlardan, yeni atomik çekirdeklerin yaratılması sürecidir. İlk atomik çekirdekler, Büyük Patlama'dan yaklaşık üç dakika sonra, Büyük Patlama nükleosentezi olarak bilinen sürecin sonunda oluşmuştur. Hidrojen ve helyumun ilk yıldızların bileşenlerini oluşturması ve kainatın bugünkü hidrojen/helyum oranı o zamanlara dayanır.
Kararlı izotop oranı kavramı durağan nükloid kavramına yakın bir anlama sahiptir. Durağan izotoplar; buharlaşma ve yoğunlaşma gibi fiziko-kimyasal proseslerle konsantrasyonları değişmesine rağmen zaman içinde değişmeyen izotoplardır. Yani duraylı (kararlı) izotoplar, radyoaktif bozulma göstermeyen izotoplardır. Fakat çoğul durağan izotop kavramı, genellikle belirli bir element üzerindeki nükleoidler üzerinde konuşulurken kullanılır. Bundan dolayı durağan izotoplar dediğimiz zaman üzerinde konuştuğumuz belirli elementin izotoplarından bahsediyor oluruz. Kısacası aynı elementin izotopları kastedilir. Birbiri ile bağıntılı bollukta olan buna benzer durağan izotoplar deneysel olarak “izotop analizi” yönetmi ile bulunabilmektedir. Bulunan bir izotop oranının bir deney aracı olarak kullanılması mümkündür. Teorik olarak, bu tarz durağan izotoplar “radyometrik tarihleme yöntemi” denilen yöntemde kullanılan ve bir radyoaktif bozulmanın ürünleri olan radyojenezik durumları içerebilirler. Ancak, kullanım olarak “durağan izotop oranı” dediğimizde genellikle kastedilen doğada kimin izotop fraksiyonlanmasının bolluğundan birbirine bağıl olarak etkilenip etkilenmediğini söylemektir.
Tarihlendirme yöntemleri özellikle sağladığı yüksek doğruluk derecesi ve güvenilir sonuçlar veriyor olması nedeniyle başta yerbilimleri olmak üzere birçok disiplin tarafından, çok çeşitli amaçlar için kullanılmaktadır.
Argon tarihlendirme yöntemi kuvaterner ve öncesi jeolojik dönemlere ait volkanik malzemelerin yaşlandırılmasında kullanılan radyometrik yaşlandırma yöntemidir. Aynı zamanda jeolojik ve jeomorfolojik olayların tarihlendirilmesi amacıyla da kullanılır. Argon tarihlendirme yönteminde iki farklı yaklaşım vardır. Bunlardan biri Potasyum-Argon (40K-40Ar),diğeri ise Argon-Argon (40Ar-39Ar) tayinidir. Potasyum - argon olarak bilinen yaklaşım Potasyum 40 (40K) izotopunun, Argon40 (40Ar) gazına radyoaktif bozunumunu esas alan tarihlendirme yöntemidir. Argon tarihlendirme yöntemindeki ikinci yaklaşım ise Argon-Argon(40 Ar-39Ar) yöntemidir. Argon -Argon(40Ar-40Ar) yöntemi, Potasyum-Argon (40K-40Ar)'un yerini almak için icat edilen bir tarihlendirme yöntemidir. Argon-Argon yönteminin Potasyum-Argon yönteminden farkı yaşlandırma yapılırken yalnızca bir kaya parçası veya mineral gerekir ve tek bir ölçüm yeterlidir; Potasyum-Argon yönteminde ise ayrı ayrı iki ölçüm gereklidir .Bu iki yöntemin temelinde Potasyum-40 (40K)'ın radyoaktif bozunumu ile Argon-40 (40Ar)'a dönüşmesi yer alır. Argon gazının asal gaz olması,dolayısıyla başka iyonlarla bileşik yapma durumunun bulunmayışı ve kolay ölçülebilmesi bu yöntemin ortaya çıkışında önemli avantaj olmuştur.
Radyometrik tarihleme veya radyoaktif tarihleme, taş ya da karbon gibi maddelerin oluştuğunda izini sürdüren radyoaktif kirliliklerin seçici olarak katıldığı vakit ile yaşını tayin etmek için kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntem, maddenin içindeki tabii olarak oluşan izotopların bolluğunu, bilinen sabit bir azalım hızında oluşan bozunum ürünleri bolluğu ile karşılaştırır.
Bozunma ürünü, yavru ürün, yavru izotop, radyoyavru veya yavru nüklit, radyoaktif bozunma sonrasında arta kalan nüklittir. Radyoaktif bozunma genellikle bir dizi adımlar halinde ilerler ve bu adımların bütünü bozunma zinciri olarak adlandırılır. 238U'nun 234Th'ye bozunması ardından 234mPa ve ardından 206Pb'ye bozunmalar, bozunma zincirine bir örnektir.
- 234Th, 234mPa,…,206Pb ürünleri 238U' in bozunma ürünleridir.
- 234Th, 238U ebeveyninin yavrusudur.
- 234mPa ise 238U' in torunudur.
Argon (18Ar) 25 bilinen izotopa, 30Ar' dan 54Ar' e ve 1 izomere (32mAr), sahiptir. Bunlardan üçü kararlıdır. Yeryüzünde 40Ar doğal argonun %99.6' sını meydana getirir. En uzun ömürlü radyoaktif iztoplar 269 yıl ile 39Ar, 32.9 yıl ile 42Ar ve 35.04 yıl ile 37Ar' dir. Diğer tüm izotopların yarı ömürleri 2 saatten azdır ve hatta çoğununki 1 dakikadan kısadır. En az kararlı olan 30Ar için bu süre 20 nanosaniyedir.
Parçacık hızlandırıcılarda sentezlenen yapay bir element olan küriyum (96Cm), bu yüzden bir standart atom ağırlığına sahip değildir. Tüm yapay elementler gibi kararlı izotopları yoktur. 1944'te sentezlenen ilk izotopu olan 242Cm 162,8 milisaniyelik yarılanma süresine sahipti. Elementin, kütle numarası 233 ile 251 arasında bilinen 19 radyoizotopunun yanı sıra bilinen 10 nükleer izomeri bulunmaktadır. En uzun ömre sahip izotop, 15,6 milyon yıllık yarı ömre sahip 247Cm'dir.
İzotopik imza, araştırılan bir materyaldeki belirli elementlerin radyojenik olmayan 'kararlı izotoplarının', kararlı radyojenik izotoplarının veya kararsız radyoaktif izotoplarının bir oranıdır. Bir numune malzemesindeki izotop oranları, izotopik bir referans malzemeye karşı izotop oranı kütle spektrometresi ile ölçülür. Bu işleme izotop analizi denir.