Interested Article - Изотопы тантала

Изотопы тантала — разновидности химического элемента тантала , имеющие разное количество нейтронов в ядре . Известны изотопы тантала с массовыми числами от 155 до 190 (количество протонов 73, нейтронов от 82 до 117), и более 30 ядерных изомеров .

Природный тантал состоит из смеси стабильного изотопа и стабильного изомера:

^180m Ta ( изотопная распространенность 0,012 %)
¹⁸¹ Ta (изотопная распространенность 99,988 %)

Самым долгоживущим из искусственных изотопов является ¹⁷⁹ Ta с периодом полураспада 1,82 года.

^180m Ta

^180m Ta — единственный стабильный (в пределах чувствительности современных методик) изомер. В отличие от радио- или космогенных короткоживущих радионуклидов , он существует в земной коре с момента её формирования, встречаясь в естественном тантале в соотношении 1 к 8300. Хотя ^180m Ta теоретически может распадаться как минимум тремя путями ( изомерный переход , бета-минус-распад , электронный захват ), ни один из них экспериментально не был обнаружен; нижнее ограничение на его период полураспада — 4,5⋅10 ¹⁶ лет . В то же время основное состояние ¹⁸⁰ Ta бета-активно с периодом полураспада 8,154(6) часа . Спин и чётность основного состояния равны 1 ⁺ , изомера — 9 ⁻ . Ввиду высокой разности спинов состояний и близости их энергий (изомерный уровень лежит выше основного состояния на 75,3(14) кэВ ) изомерный переход чрезвычайно сильно подавлен. Ожидается, что ^180m Ta, как и любой другой ядерный изомер, может быть искусственно переведен в основное состояние посредством вынужденного излучения , при облучении гамма-квантами с энергией, в точности равной разности энергий возбуждённого и основного состояний.

Таблица изотопов тантала

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
Символ нуклида	Энергия возбуждения			Период полураспада (T _1/2 )	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
¹⁵⁵ Ta	73	82	154,97459(54)#	13(4) мкс [12(+4−3) мкс]			(11/2−)
¹⁵⁶ Ta	73	83	155,97230(43)#	144(24) мс	β + (95,8%)	¹⁵⁶ Hf	(2−)
¹⁵⁶ Ta	73	83	155,97230(43)#	144(24) мс	p (4,2%)	¹⁵⁵ Hf	(2−)
^156m Ta	102(7) кэВ			0,36(4) с	p	¹⁵⁵ Hf	9+
¹⁵⁷ Ta	73	84	156,96819(22)	10,1(4) мс	α (91%)	¹⁵³ Lu	1/2+
¹⁵⁷ Ta	73	84	156,96819(22)	10,1(4) мс	β ⁺ (9%)	¹⁵⁷ Hf	1/2+
^157m1 Ta	22(5) кэВ			4,3(1) мс			11/2−
^157m2 Ta	1593(9) кэВ			1,7(1) мс	α	¹⁵³ Lu	(25/2−)
¹⁵⁸ Ta	73	85	157,96670(22)#	49(8) мс	α (96%)	¹⁵⁴ Lu	(2−)
¹⁵⁸ Ta	73	85	157,96670(22)#	49(8) мс	β ⁺ (4%)	¹⁵⁸ Hf	(2−)
^158m Ta	141(9) кэВ			36,0(8) мс	α (93%)	¹⁵⁴ Lu	(9+)
					ИП	¹⁵⁸ Ta
					β ⁺	¹⁵⁸ Hf
¹⁵⁹ Ta	73	86	158,963018(22)	1,04(9) с	β ⁺ (66%)	¹⁵⁹ Hf	(1/2+)
¹⁵⁹ Ta	73	86	158,963018(22)	1,04(9) с	α (34%)	¹⁵⁵ Lu	(1/2+)
^159m Ta	64(5) кэВ			514(9) мс	α (56%)	¹⁵⁵ Lu	(11/2−)
^159m Ta	64(5) кэВ			514(9) мс	β ⁺ (44%)	¹⁵⁹ Hf	(11/2−)
¹⁶⁰ Ta	73	87	159,96149(10)	1,70(20) с	α	¹⁵⁶ Lu	(2#)−
¹⁶⁰ Ta	73	87	159,96149(10)	1,70(20) с	β ⁺	¹⁶⁰ Hf	(2#)−
^160m Ta	310(90)# кэВ			1,55(4) с	β ⁺ (66%)	¹⁶⁰ Hf	(9)+
^160m Ta	310(90)# кэВ			1,55(4) с	α (34%)	¹⁵⁶ Lu	(9)+
¹⁶¹ Ta	73	88	160,95842(6)#	3# с	β ⁺ (95%)	¹⁶¹ Hf	1/2+#
¹⁶¹ Ta	73	88	160,95842(6)#	3# с	α (5%)	¹⁵⁷ Lu	1/2+#
^161m Ta	50(50)# кэВ			2,89(12) с			11/2−#
¹⁶² Ta	73	89	161,95729(6)	3,57(12) с	β ⁺ (99,92%)	¹⁶² Hf	3+#
¹⁶² Ta	73	89	161,95729(6)	3,57(12) с	α (0,073%)	¹⁵⁸ Lu	3+#
¹⁶³ Ta	73	90	162,95433(4)	10,6(18) с	β ⁺ (99,8%)	¹⁶³ Hf	1/2+#
¹⁶³ Ta	73	90	162,95433(4)	10,6(18) с	α (0,2%)	¹⁵⁹ Lu	1/2+#
¹⁶⁴ Ta	73	91	163,95353(3)	14,2(3) с	β ⁺	¹⁶⁴ Hf	(3+)
¹⁶⁵ Ta	73	92	164,950773(19)	31,0(15) с	β ⁺	¹⁶⁵ Hf	5/2−#
^165m Ta	60(30) кэВ						9/2−#
¹⁶⁶ Ta	73	93	165,95051(3)	34,4(5) с	β ⁺	¹⁶⁶ Hf	(2)+
¹⁶⁷ Ta	73	94	166,94809(3)	1,33(7) мин	β ⁺	¹⁶⁷ Hf	(3/2+)
¹⁶⁸ Ta	73	95	167,94805(3)	2,0(1) мин	β ⁺	¹⁶⁸ Hf	(2−,3+)
¹⁶⁹ Ta	73	96	168,94601(3)	4,9(4) мин	β ⁺	¹⁶⁹ Hf	(5/2+)
¹⁷⁰ Ta	73	97	169,94618(3)	6,76(6) мин	β ⁺	¹⁷⁰ Hf	(3)(+#)
¹⁷¹ Ta	73	98	170,94448(3)	23,3(3) мин	β ⁺	¹⁷¹ Hf	(5/2−)
¹⁷² Ta	73	99	171,94490(3)	36,8(3) мин	β ⁺	¹⁷² Hf	(3+)
¹⁷³ Ta	73	100	172,94375(3)	3,14(13) ч	β ⁺	¹⁷³ Hf	5/2−
¹⁷⁴ Ta	73	101	173,94445(3)	1,14(8) ч	β ⁺	¹⁷⁴ Hf	3+
¹⁷⁵ Ta	73	102	174,94374(3)	10,5(2) ч	β ⁺	¹⁷⁵ Hf	7/2+
¹⁷⁶ Ta	73	103	175,94486(3)	8,09(5) ч	β ⁺	¹⁷⁶ Hf	(1)−
^176m1 Ta	103,0(10) кэВ			1,1(1) мс	ИП	¹⁷⁶ Ta	(+)
^176m2 Ta	1372,6(11)+X кэВ			3,8(4) мкс			(14−)
^176m3 Ta	2820(50) кэВ			0,97(7) мс			(20−)
¹⁷⁷ Ta	73	104	176,944472(4)	56,56(6) ч	β ⁺	¹⁷⁷ Hf	7/2+
^177m1 Ta	73,36(15) кэВ			410(7) нс			9/2−
^177m2 Ta	186,15(6) кэВ			3,62(10) мкс			5/2−
^177m3 Ta	1355,01(19) кэВ			5,31(25) мкс			21/2−
^177m4 Ta	4656,3(5) кэВ			133(4) мкс			49/2−
¹⁷⁸ Ta	73	105	177,945778(16)	9,31(3) мин	β ⁺	¹⁷⁸ Hf	1+
^178m1 Ta	100(50)# кэВ			2,36(8) ч	β ⁺	¹⁷⁸ Hf	(7)−
^178m2 Ta	1570(50)# кэВ			59(3) мс			(15−)
^178m3 Ta	3000(50)# кэВ			290(12) мс			(21−)
¹⁷⁹ Ta	73	106	178,9459295(23)	1,82(3) лет	ЭЗ	¹⁷⁹ Hf	7/2+
^179m1 Ta	30,7(1) кэВ			1,42(8) мкс			(9/2)−
^179m2 Ta	520,23(18) кэВ			335(45) нс			(1/2)+
^179m3 Ta	1252,61(23) кэВ			322(16) нс			(21/2−)
^179m4 Ta	1317,3(4) кэВ			9,0(2) мс	ИП	¹⁷⁹ Ta	(25/2+)
^179m5 Ta	1327,9(4) кэВ			1,6(4) мкс			(23/2−)
^179m6 Ta	2639,3(5) кэВ			54,1(17) мс			(37/2+)
¹⁸⁰ Ta	73	107	179,9474648(24)	8,154(6) ч	ЭЗ (86%)	¹⁸⁰ Hf	1+
¹⁸⁰ Ta	73	107	179,9474648(24)	8,154(6) ч	β ⁻ (14%)	¹⁸⁰ W	1+
^180m1 Ta	75,3(14) кэВ			стабилен (>4,5⋅10 ¹⁶ лет)			9−	1,2(2)⋅10 ⁻⁴
^180m2 Ta	1452,40(18) кэВ			31,2(14) мкс			15−
^180m3 Ta	3679,0(11) кэВ			2,0(5) мкс			(22−)
^180m4 Ta	4171,0+X кэВ			17(5) мкс			(23 24 25)
¹⁸¹ Ta	73	108	180,9479958(20)	стабилен			7/2+	0,99988(2)
^181m1 Ta	6,238(20) кэВ			6,05(12) мкс			9/2−
^181m2 Ta	615,21(3) кэВ			18(1) мкс			1/2+
^181m3 Ta	1485(3) кэВ			25(2) мкс			21/2−
^181m4 Ta	2230(3) кэВ			210(20) мкс			29/2−
¹⁸² Ta	73	109	181,9501518(19)	114,43(3) сут	β ⁻	¹⁸² W	3−
^182m1 Ta	16,263(3) кэВ			283(3) мс	ИП	¹⁸² Ta	5+
^182m2 Ta	519,572(18) кэВ			15,84(10) мин			10−
¹⁸³ Ta	73	110	182,9513726(19)	5,1(1) сут	β ⁻	¹⁸³ W	7/2+
^183m Ta	73,174(12) кэВ			107(11) нс			9/2−
¹⁸⁴ Ta	73	111	183,954008(28)	8,7(1) ч	β ⁻	¹⁸⁴ W	(5−)
¹⁸⁵ Ta	73	112	184,955559(15)	49,4(15) мин	β ⁻	¹⁸⁵ W	(7/2+)#
^185m Ta	1308(29) кэВ			>1 мс			(21/2−)
¹⁸⁶ Ta	73	113	185,95855(6)	10,5(3) мин	β ⁻	¹⁸⁶ W	(2−,3−)
^186m Ta				1,54(5) мин
¹⁸⁷ Ta	73	114	186,96053(21)#	2# мин [>300 нс]	β ⁻	¹⁸⁷ W	7/2+#
¹⁸⁸ Ta	73	115	187,96370(21)#	20# с [>300 нс]	β ⁻	¹⁸⁸ W
¹⁸⁹ Ta	73	116	188,96583(32)#	3# с [>300 нс]			7/2+#
¹⁹⁰ Ta	73	117	189,96923(43)#	0,3# с

Единственный изомер, распад которого никогда не был экспериментально обнаружен. Теоретически может претерпевать изомерный переход в ¹⁸⁰ Ta, β − распад в ¹⁸⁰ W или электронный захват в ¹⁸⁰ Hf.

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

↑ Данные приведены по Kondev F. G. , Wang M. , Huang W. J. , Naimi S. , Audi G. (англ.) // . — 2021. — Vol. 45 , iss. 3 . — P. 030001-1—030001-180 . — doi : .
Данные приведены по Wang M. , Audi G. , Kondev F. G. , Huang W. J. , Naimi S. , Xu X. (англ.) // Chinese Physics C. — 2016. — Vol. 41 , iss. 3 . — P. 030002-1—030002-344 . — doi : .