Interested Article - Изотопы циркония

ainsleigh
  • 2021-02-01
  • 1

Изото́пы цирко́ния — разновидности химического элемента циркония с разным количеством нейтронов в ядре . Известны изотопы циркония с массовыми числами от 78 до 110 (количество протонов 40, нейтронов от 38 до 70) и 6 ядерных изомеров .

Природный цирконий представляет собой смесь пяти изотопов. Четырех стабильных:

  • 90 Zr ( изотопная распространённость 51,46 %)
  • 91 Zr (изотопная распространённость 11,23 %)
  • 92 Zr (изотопная распространённость 17,11 %)
  • 94 Zr (изотопная распространённость 17,4 %)

И одного нестабильного, но с очень большим периодом полураспада , много порядков больше возраста Вселенной (~1,38⋅10 10 лет):

Среди искусственных изотопов самый долгоживущий 93 Zr (период полураспада 1,61 млн лет), 88 Zr (период полураспада 83 суток), 95 Zr (период полураспада 64 суток), 89 Zr (период полураспада 78 часов). Изотопы легче 92 Zr преимущественно распадаются по схеме захвата электрона , тяжелее претерпевают бета-распад .

Цирконий-88

Изотоп примечателен очень большим сечением захвата тепловых нейтронов , ~860 тыс. барн . Является вторым после ксенона-135 по этой величине. В отличие от изотопа ксенона-135 в (англ.) ( почти не встречается и потому не имеет такой же значимости в управлении ядерными реакторами.

Цирконий-93

Изотоп присутствует в (англ.) ( с выходом более 6 %. Его период полураспада достигает 1,61 млн лет, что делает его одним из значимых (англ.) ( в отработавшем ядерном топливе , усложняющем его утилизацию.

Таблица изотопов циркония

Символ
нуклида 		Z ( p ) N( n ) Масса изотопа
( а. е. м. ) 		Период
полураспада
(T 1/2 ) 		Канал распада Продукт распада Спин и чётность
ядра
Распространённость
изотопа в природе 		Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
Энергия возбуждения
78 Zr 40 38 77,95523(54)# 50# мс
[>170 нс] 		0+
79 Zr 40 39 78,94916(43)# 56(30) мс β + , p 78 Sr 5/2+#
β + 79 Y
80 Zr 40 40 79,9404(16) 4,6(6) с β + 80 Y 0+
81 Zr 40 41 80,93721(18) 5,5(4) с β + (>99,9%) 81 Y (3/2−)#
β + , p (<0,1%) 80 Sr
82 Zr 40 42 81,93109(24)# 32(5) с β + 82 Y 0+
83 Zr 40 43 82,92865(10) 41,6(24) с β + (>99,9%) 83 Y (1/2−)#
β + , p (<0,1%) 82 Sr
84 Zr 40 44 83,92325(21)# 25,9(7) мин β + 84 Y 0+
85 Zr 40 45 84,92147(11) 7,86(4) мин β + 85 Y 7/2+
85m Zr 292,2(3) кэВ 10,9(3) с ИП (92%) 85 Zr (1/2−)
β + (8%) 85 Y
86 Zr 40 46 85,91647(3) 16,5(1) ч β + 86 Y 0+
87 Zr 40 47 86,914816(9) 1,68(1) ч β + 87 Y (9/2)+
87m Zr 335,84(19) кэВ 14,0(2) с ИП 87 Zr (1/2)−
88 Zr 40 48 87,910227(11) 83,4(3) сут ЭЗ 88 Y 0+
89 Zr 40 49 88,908890(4) 78,41(12) ч β + 89 Y 9/2+
89m Zr 587,82(10) кэВ 4,161(17) мин ИП (93,77%) 89 Zr 1/2−
β + (6,23%) 89 Y
90 Zr 40 50 89,9047044(25) стабилен 0+ 0,5145(40)
90m1 Zr 2319,000(10) кэВ 809,2(20) мс ИП 90 Zr 5-
90m2 Zr 3589,419(16) кэВ 131(4) нс 8+
91 Zr 40 51 90,9056458(25) стабилен 5/2+ 0,1122(5)
91m Zr 3167,3(4) кэВ 4,35(14) мкс (21/2+)
92 Zr 40 52 91,9050408(25) стабилен 0+ 0,1715(8)
93 Zr 40 53 92,9064760(25) 1,61(5)⋅10 6 лет β − (73%) 93m Nb 5/2+
β − (27%) 93 Nb
94 Zr 40 54 93,9063152(26) стабилен (>1,1⋅10 17 лет) 0+ 0,1738(28)
95 Zr 40 55 94,9080426(26) 64,032(6) сут β − 95 Nb 5/2+
96 Zr 40 56 95,9082734(30) 2.34(17)⋅10 18 лет β − β − 96 Mo 0+ 0,0280(9)
97 Zr 40 57 96,9109531(30) 16,744(11) ч β − 97m Nb 1/2+
98 Zr 40 58 97,912735(21) 30,7(4) с β − 98 Nb 0+
99 Zr 40 59 98,916512(22) 2,1(1) с β − 99m Nb 1/2+
100 Zr 40 60 99,91776(4) 7,1(4) с β − 100 Nb 0+
101 Zr 40 61 100,92114(3) 2,3(1) с β − 101 Nb 3/2+
102 Zr 40 62 101,92298(5) 2,9(2) с β − 102 Nb 0+
103 Zr 40 63 102,92660(12) 1,3(1) с β − 103 Nb (5/2−)
104 Zr 40 64 103,92878(43)# 1,2(3) с β − 104 Nb 0+
105 Zr 40 65 104,93305(43)# 0,6(1) с β − (>99,9%) 105 Nb
β − , n (<.1%) 104 Nb
106 Zr 40 66 105,93591(54)# 200# мс
[>300 нс] 		β − 106 Nb 0+
107 Zr 40 67 106,94075(32)# 150# мс
[>300 нс] 		β − 107 Nb
108 Zr 40 68 107,94396(64)# 80# мс
[>300 нс] 		β − 108 Nb 0+
109 Zr 40 69 108,94924(54)# 60# мс
[>300 нс]
110 Zr 40 70 109,95287(86)# 30# мс
[>300 нс] 		0+
111 Zr 40 71
112 Zr 40 72 0+
113 Zr 40 73
114 Zr 40 74 0+
  1. Теоретически может претерпевать двойной бета-распад в 94 Mo
  2. Теоретически может претерпевать β − распад в 96 Nb с парциальным периодом полураспада более 2,4⋅10 19 лет

Пояснения к таблице

  • Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.
  • Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.
  • Символами, выделенными жирным шрифтом , обозначены стабильные продукты распада. Символами, выделенными жирным курсивом , обозначены радиоактивные продукты распада, имеющие периоды полураспада, сравнимые с возрастом Земли или превосходящие его и вследствие этого присутствующие в природной смеси.
  • Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями Z и N ). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.
  • Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК , для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.

Примечания

  1. Shusterman, J. A.; Scielzo, N. D.; Thomas, K. J.; Norman, E. B.; Lapi, S. E.; Loveless, C. S.; Peters, N. J.; Robertson, J. D.; Shaughnessy, D. A.; Tonchev, A. P. The surprisingly large neutron capture cross-section of 88 Zr (англ.) // Nature : journal. — 2019. — Vol. 565 , no. 7739 . — P. 328—330 . — doi : . — .
  2. Данные приведены по Audi G. , Wapstra A. H. , Thibault C. (англ.) // Nuclear Physics A . — 2003. — Vol. 729 . — P. 337—676 . — doi : . — Bibcode : .
  3. ↑ Данные приведены по Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra A. H. // Nuclear Physics A . — 2003. — Т. 729 . — С. 3—128 . — doi : . — Bibcode : . Открытый доступ
  4. ↑ Kondev F. G. , Wang M. , Huang W. J. , Naimi S. , Audi G. (англ.) // . — 2021. — Vol. 45 , iss. 3 . — P. 030001-1—030001-180 . — doi : . Открытый доступ
  5. Finch, S.W.; Tornow, W. (2016). . Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment . 806 : 70—74. Bibcode : . doi : .
  6. ↑ Ohnishi, Tetsuya; Kubo, Toshiyuki; Kusaka, Kensuke; et al. (2010). . J. Phys. Soc. Jpn . Physical Society of Japan. 79 (7): 073201. doi : .
  7. Shimizu, Yohei; et al. (2018). . Journal of the Physical Society of Japan . 87 : 014203. doi : .
  8. Sumikama, T.; et al. (2021). . Physical Review C . 103 . doi : .
Источник —

ainsleigh
  • 2021-02-01
  • 1
  • Tags:

Same as Изотопы циркония

The title for the last searches