Изотопы тантала
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Стандартный атомный вес A ° (есть) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Естественный тантал ( 73 TA) состоит из двух стабильных изотопов : 181 TA (99 988%) и 180 м
Лицом к лицу
(0.012%).
Есть также 35 известных искусственных радиоизотопов , самые длинные из которых 179 Та с периодом полураспада 1,82 года, 182 Та с периодом полураспада 114,43 дня, 183 Та с периодом полураспада 5,1 дня, и 177 Та с периодом полураспада 56,56 часов. Все остальные изотопы имеют период полураспада за день, большинство меньше часа. Есть также многочисленные изомеры, наиболее стабильные из которых (кроме 180 м TA) есть 178m1 Та с периодом полураспада 2,36 часа. Все изотопы и ядерные изомеры тантала либо радиоактивны, либо наблюдаются стабильны , что означает, что они предсказывают, что они являются радиоактивными, но фактического распада не наблюдалось.
Tantalum был предложен в качестве « соляного » материала для ядерного оружия ( кобальт -еще один, более известный материал для солирования). Куртка 181 TA, облученный интенсивным высокоэнергетическим нейтронным потоком из взрывающегося термоядерного оружия, превратится в радиоактивный изотоп 182
Лицом к лицу
with a half-life of 114.43 days and produce approximately 1.12 MeV of gamma radiation, significantly increasing the radioactivity of the weapon's fallout for several months. Such a weapon is not known to have ever been built, tested, or used.[4] В то время как коэффициент преобразования из поглощенной дозы (измеренный в серых ) в эффективную дозу (измеренный в Sievert ) для гамма -лучей составляет 1, а 50 для альфа -радиации (то есть гамма -доза 1 серой эквивалентна 1 Sievert, тогда как альфа -доза доза. Из 1 серого эквивалентен 50 Sievert) гамма -лучи ослабляются только экранированием , а не остановлены. Таким образом, альфа -частицы требуют включения, чтобы иметь эффект, в то время как гамма -лучи могут оказывать эффект за счет простой близости. В военных терминах это позволяет оружию гамма -луча отрицать область по обе стороны, пока доза достаточно высока, тогда как радиоактивное загрязнение альфа -эмиттерами, которые не выпускают значительные количества гамма включены.
List of isotopes
[edit]Nuclide [n 1] |
Z | N | Isotopic mass (Da) [n 2][n 3] |
Half-life [n 4] |
Decay mode [n 5] |
Daughter isotope [n 6][n 7] |
Spin and parity [n 8][n 4] |
Natural abundance (mole fraction) | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Excitation energy[n 4] | Normal proportion | Range of variation | |||||||||||||||||
155 Ta |
73 | 82 | 154.97459(54)# | 2.9+1.5 −1.1 ms[5] |
p | 154Hf | (11/2−) | ||||||||||||
155m Ta |
~323 keV | 12+4 −3 μs[6] |
p | 154Hf | 11/2−? | ||||||||||||||
156 Ta [7] |
73 | 83 | 155.97230(43)# | 106(4) ms | p (71%) | 155Hf | (2−) | ||||||||||||
β+ (29%) | 156Hf | ||||||||||||||||||
156m Ta |
102(7) keV | 0.36(4) s | p | 155Hf | 9+ | ||||||||||||||
157 Ta |
73 | 84 | 156.96819(22) | 10.1(4) ms | α (91%) | 153Lu | 1/2+ | ||||||||||||
β+ (9%) | 157Hf | ||||||||||||||||||
157m1 Ta |
22(5) keV | 4.3(1) ms | 11/2− | ||||||||||||||||
157m2 Ta |
1593(9) keV | 1.7(1) ms | α | 153Lu | (25/2−) | ||||||||||||||
158 Ta |
73 | 85 | 157.96670(22)# | 49(8) ms | α (96%) | 154Lu | (2−) | ||||||||||||
β+ (4%) | 158Hf | ||||||||||||||||||
158m Ta |
141(9) keV | 36.0(8) ms | α (93%) | 154Lu | (9+) | ||||||||||||||
IT | 158Ta | ||||||||||||||||||
β+ | 158Hf | ||||||||||||||||||
159 Ta |
73 | 86 | 158.963018(22) | 1.04(9) s | β+ (66%) | 159Hf | (1/2+) | ||||||||||||
α (34%) | 155Lu | ||||||||||||||||||
159m Ta |
64(5) keV | 514(9) ms | α (56%) | 155Lu | (11/2−) | ||||||||||||||
β+ (44%) | 159Hf | ||||||||||||||||||
160 Ta |
73 | 87 | 159.96149(10) | 1.70(20) s | α | 156Lu | (2#)− | ||||||||||||
β+ | 160Hf | ||||||||||||||||||
160m Ta |
310(90)# keV | 1.55(4) s | β+ (66%) | 160Hf | (9)+ | ||||||||||||||
α (34%) | 156Lu | ||||||||||||||||||
161 Ta |
73 | 88 | 160.95842(6)# | 3# s | β+ (95%) | 161Hf | 1/2+# | ||||||||||||
α (5%) | 157Lu | ||||||||||||||||||
161m Ta |
50(50)# keV | 2.89(12) s | 11/2−# | ||||||||||||||||
162 Ta |
73 | 89 | 161.95729(6) | 3.57(12) s | β+ (99.92%) | 162Hf | 3+# | ||||||||||||
α (.073%) | 158Lu | ||||||||||||||||||
163 Ta |
73 | 90 | 162.95433(4) | 10.6(18) s | β+ (99.8%) | 163Hf | 1/2+# | ||||||||||||
α (.2%) | 159Lu | ||||||||||||||||||
164 Ta |
73 | 91 | 163.95353(3) | 14.2(3) s | β+ | 164Hf | (3+) | ||||||||||||
165 Ta |
73 | 92 | 164.950773(19) | 31.0(15) s | β+ | 165Hf | 5/2−# | ||||||||||||
165m Ta |
60(30) keV | 9/2−# | |||||||||||||||||
166 Ta |
73 | 93 | 165.95051(3) | 34.4(5) s | β+ | 166Hf | (2)+ | ||||||||||||
167 Ta |
73 | 94 | 166.94809(3) | 1.33(7) min | β+ | 167Hf | (3/2+) | ||||||||||||
168 Ta |
73 | 95 | 167.94805(3) | 2.0(1) min | β+ | 168Hf | (2−,3+) | ||||||||||||
169 Ta |
73 | 96 | 168.94601(3) | 4.9(4) min | β+ | 169Hf | (5/2+) | ||||||||||||
170 Ta |
73 | 97 | 169.94618(3) | 6.76(6) min | β+ | 170Hf | (3)(+#) | ||||||||||||
171 Ta |
73 | 98 | 170.94448(3) | 23.3(3) min | β+ | 171Hf | (5/2−) | ||||||||||||
172 Ta |
73 | 99 | 171.94490(3) | 36.8(3) min | β+ | 172Hf | (3+) | ||||||||||||
173 Ta |
73 | 100 | 172.94375(3) | 3.14(13) h | β+ | 173Hf | 5/2− | ||||||||||||
174 Ta |
73 | 101 | 173.94445(3) | 1.14(8) h | β+ | 174Hf | 3+ | ||||||||||||
175 Ta |
73 | 102 | 174.94374(3) | 10.5(2) h | β+ | 175Hf | 7/2+ | ||||||||||||
176 Ta |
73 | 103 | 175.94486(3) | 8.09(5) h | β+ | 176Hf | (1)− | ||||||||||||
176m1 Ta |
103.0(10) keV | 1.1(1) ms | IT | 176Ta | (+) | ||||||||||||||
176m2 Ta |
1372.6(11)+X keV | 3.8(4) μs | (14−) | ||||||||||||||||
176m3 Ta |
2820(50) keV | 0.97(7) ms | (20−) | ||||||||||||||||
177 Ta |
73 | 104 | 176.944472(4) | 56.56(6) h | β+ | 177Hf | 7/2+ | ||||||||||||
177m1 Ta |
73.36(15) keV | 410(7) ns | 9/2− | ||||||||||||||||
177m2 Ta |
186.15(6) keV | 3.62(10) μs | 5/2− | ||||||||||||||||
177m3 Ta |
1355.01(19) keV | 5.31(25) μs | 21/2− | ||||||||||||||||
177m4 Ta |
4656.3(5) keV | 133(4) μs | 49/2− | ||||||||||||||||
178 Ta |
73 | 105 | 177.945778(16) | 9.31(3) min | β+ | 178Hf | 1+ | ||||||||||||
178m1 Ta |
100(50)# keV | 2.36(8) h | β+ | 178Hf | (7)− | ||||||||||||||
178m2 Ta |
1570(50)# keV | 59(3) ms | (15−) | ||||||||||||||||
178m3 Ta |
3000(50)# keV | 290(12) ms | (21−) | ||||||||||||||||
179 Ta |
73 | 106 | 178.9459295(23) | 1.82(3) y | EC | 179Hf | 7/2+ | ||||||||||||
179m1 Ta |
30.7(1) keV | 1.42(8) μs | (9/2)− | ||||||||||||||||
179m2 Ta |
520.23(18) keV | 335(45) ns | (1/2)+ | ||||||||||||||||
179m3 Ta |
1252.61(23) keV | 322(16) ns | (21/2−) | ||||||||||||||||
179m4 Ta |
1317.3(4) keV | 9.0(2) ms | IT | 179Ta | (25/2+) | ||||||||||||||
179m5 Ta |
1327.9(4) keV | 1.6(4) μs | (23/2−) | ||||||||||||||||
179m6 Ta |
2639.3(5) keV | 54.1(17) ms | (37/2+) | ||||||||||||||||
180 Ta |
73 | 107 | 179.9474648(24) | 8.152(6) h | EC (86%) | 180Hf | 1+ | ||||||||||||
β− (14%) | 180W | ||||||||||||||||||
180m1 Ta |
77.1(8) keV | Observationally stable[n 9][n 10] | 9− | 1.2(2)×10−4 | |||||||||||||||
180m2 Ta |
1452.40(18) keV | 31.2(14) μs | 15− | ||||||||||||||||
180m3 Ta |
3679.0(11) keV | 2.0(5) μs | (22−) | ||||||||||||||||
180m4 Ta |
4171.0+X keV | 17(5) μs | (23, 24, 25) | ||||||||||||||||
181 Ta |
73 | 108 | 180.9479958(20) | Observationally stable[n 11] | 7/2+ | 0.99988(2) | |||||||||||||
181m1 Ta |
6.238(20) keV | 6.05(12) μs | 9/2− | ||||||||||||||||
181m2 Ta |
615.21(3) keV | 18(1) μs | 1/2+ | ||||||||||||||||
181m3 Ta |
1485(3) keV | 25(2) μs | 21/2− | ||||||||||||||||
181m4 Ta |
2230(3) keV | 210(20) μs | 29/2− | ||||||||||||||||
182 Ta |
73 | 109 | 181.9501518(19) | 114.43(3) d | β− | 182W | 3− | ||||||||||||
182m1 Ta |
16.263(3) keV | 283(3) ms | IT | 182Ta | 5+ | ||||||||||||||
182m2 Ta |
519.572(18) keV | 15.84(10) min | 10− | ||||||||||||||||
183 Ta |
73 | 110 | 182.9513726(19) | 5.1(1) d | β− | 183W | 7/2+ | ||||||||||||
183m Ta |
73.174(12) keV | 107(11) ns | 9/2− | ||||||||||||||||
184 Ta |
73 | 111 | 183.954008(28) | 8.7(1) h | β− | 184W | (5−) | ||||||||||||
185 Ta |
73 | 112 | 184.955559(15) | 49.4(15) min | β− | 185W | (7/2+)# | ||||||||||||
185m Ta |
1308(29) keV | >1 ms | (21/2−) | ||||||||||||||||
186 Ta |
73 | 113 | 185.95855(6) | 10.5(3) min | β− | 186W | (2−,3−) | ||||||||||||
186m Ta |
1.54(5) min | ||||||||||||||||||
187 Ta |
73 | 114 | 186.96053(21)# | 2# min [>300 ns] |
β− | 187W | 7/2+# | ||||||||||||
188 Ta |
73 | 115 | 187.96370(21)# | 20# s [>300 ns] |
β− | 188W | |||||||||||||
189 Ta |
73 | 116 | 188.96583(32)# | 3# s [>300 ns] |
7/2+# | ||||||||||||||
190 Ta |
73 | 117 | 189.96923(43)# | 0.3# s | |||||||||||||||
This table header & footer: |
- ^ mTa – Excited nuclear isomer.
- ^ ( ) – Uncertainty (1σ) is given in concise form in parentheses after the corresponding last digits.
- ^ # – Atomic mass marked #: value and uncertainty derived not from purely experimental data, but at least partly from trends from the Mass Surface (TMS).
- ^ Jump up to: a b c # – Values marked # are not purely derived from experimental data, but at least partly from trends of neighboring nuclides (TNN).
- ^
Modes of decay:
EC: Electron capture IT: Isomeric transition
p: Proton emission - ^ Bold italics symbol as daughter – Daughter product is nearly stable.
- ^ Bold symbol as daughter – Daughter product is stable.
- ^ ( ) spin value – Indicates spin with weak assignment arguments.
- ^ Only known observationally stable nuclear isomer, believed to decay by isomeric transition to 180Ta, β− decay to 180W, or electron capture to 180Hf with a half-life over 2.9×1017 years;[8] also theorized to undergo α decay to 176Lu
- ^ One of the few (observationally) stable odd-odd nuclei
- ^ Believed to undergo α decay to 177Lu
Tantalum-180m
[ редактировать ]Нуклид 180 м
Лицом к лицу
( M обозначает метастабильное состояние) является одним из очень немногих ядерных изомеров , которые более стабильны, чем их основные состояния. Хотя это не уникально в этом отношении (это свойство разделяется Bismuth-210M ( 210 м Жить) и америкаж-242 м ( 242 м AM), среди других нуклидов), он является исключительным в том смысле, что он является стабильным наблюдением : никакого распада никогда не наблюдалось. Напротив, основное состояние нуклид 180
Лицом к лицу
имеет период полураспада всего 8 часов.
180 м
Лицом к лицу
имеет достаточную энергию для распада тремя способами: изомерный переход к основному состоянию 180
Лицом к лицу
, бета -распад 180
В
, или захват электронов , чтобы 180
Hf
Полем Тем не менее, радиоактивность ни одного из этих теоретически возможных режимов распада никогда не наблюдалось. По состоянию на 2023 год, период полураспада 180 м TA рассчитывается по экспериментальному наблюдению как минимум 2,9 × 10 17 (290 квадриллион) лет. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] Очень медленный распад 180 м
Лицом к лицу
приписывается его высоким спином (9 единиц) и низким вращением более низких состояний. Гамма или бета -распад потребуют от удаления много единиц углового импульса за один шаг, чтобы процесс был очень медленным. [ 11 ]
Из -за этой стабильности, 180 м
Лицом к лицу
является первичным нуклидом , единственным природным ядерным изомером (исключая короткоживущие радиогенные и космогенные нуклиды). Это также самый редкий изначальный нуклид во вселенной, наблюдаемый для любого элемента, который имеет любые стабильные изотопы. В звездной среде S-процесса с тепловой энергией K B T = 26 кэВ (т.е. температура 300 миллионов кельвинов), ожидается, что ядерные изомеры будут полностью термилированы, а это означает, что что 180 ТА быстро переходы между состояниями спиновых и общего периода полураспада, как и 11 часов. [ 12 ]
Это один из пяти стабильных нуклидов, имеющих как нечетное количество протонов, так и нечетное количество нейтронов, остальные четыре стабильные нечетные нуклиды -это 2 H , 6 ЧТО , 10 Группа 14 Не [ 13 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Kondev, FG; Ван, М.; Хуан, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). «Оценка ядерных свойств Nubase2020» (PDF) . Китайская физика c . 45 (3): 030001. DOI : 10.1088/1674-1137/Abddae .
- ^ «Стандартные атомные веса: танталум» . Ciaaw . 2005.
- ^ Прохаска, Томас; Irrgeher, Johanna; Благосостояние, Жаклин; Böhlke, John K.; Чессон, Лесли А.; Коплен, Тайлер Б.; Ding, наконечник; Данн, Филипп Дж.Х.; Грёнинг, Манфред; Холден, Норман Э.; Meijer, Harro AJ (2022-05-04). «Стандартные атомные веса элементов 2021 (технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . doi : 10.1515/pac-2019-0603 . ISSN 1365-3075 .
- ^ DT Win; М. Аль Масум (2003). «Оружие массового уничтожения» (PDF) . Успенский университетский журнал технологии . 6 (4): 199–219.
- ^ Page, Rd; White, L.; Дарби, IG; Uusitale, J.; Джосс, DT; Grahn, T.; Герцберг, Р.-Д.; Pakarinen, J.; Thomson, J.; Eeckhaudt, S.; Greenlees, Pt; Джонс, премьер -министр; Джулин, Р.; Juutinen, S.; Ketelhut, S.; Leino, M.; Leppänen, A.-P.; Nyman, M.; Rahkila, P.; Sarén, J.; Schley, C.; Рул, А.; Hornillos, MB Gómez; Аль-Халили, JS; Cannon, AJ; Стивенсон, PD; Ertürk, S.; Галл, б.; Хадиния, Б.; Венхарт, М.; Симпсон, Дж. (26 июня 2007 г.). «Размещение ste 159 и протоновое излучение из TA 155» . Физический обзор c . 75 (6): 061302. Bibcode : 2007 phrvc..75f1302p . Doi : 10.1103/physrevc . ISSN 0556-2813 .
- ^ Uusitalo, J.; Дэвидс, CN; Вудс, PJ; Seweryniak, D.; Sonzogni, AA; Batchelder, JC; Бингхэм, Кр; Davinson, T.; Deboer, J.; Хендерсон, DJ; Maier, HJ; Ressler, JJ; Slinger, R.; Уолтерс, WB (1 июня 1999 г.). «Протон излучение из закрытого ядра оболочки нейтрона 155 TA» . Физический обзор c . 59 (6): R2975 - R2978. BIBCODE : 1999 PHRVC..59.2975U . doi : 10.1103/physrevc.59.r2975 . ISSN 0556-2813 . Получено 12 июня 2023 года .
- ^ Дарби, IG; Page, Rd; Джосс, DT; Bianco, L.; Grahn, T.; Джадсон, DS; Симпсон, Дж.; Enghaud, S.; Зеленое чтение, Pt; Джонс, премьер -министр; Джулин, Р.; Джастинс, с.; Ketelhut, S.; Leino, M.; Leppans, A.-P.; Nyman, M.; Rahkila, P.; Sarén, J.; Schooley, C.; Руля, Ан; Uusitalo, J.; Венхарт, М.; Ertürk, S.; Галл, б.; Хадиния, Б. (20 июня 2011 г.). «Точность измерения или протонные выбросы земли земли или TA 156 и re 160» . Физический обзор c . 83 (6): 064320. Код BIB : 2011 PHRVC..83F4320D . doi : 10,1103/physrevc.83,064320 . ISSN 056-2813 . Потребил 21 июня 2023 года .
- ^ Jump up to: а беременный Arnquist, ij; Avignon III, Ft; Барабаш, как; Бартон, CJ; Бхимани, кх; Blalock, E.; Bos, B.; Busch, M.; Buuck, M.; Caldwell, TS; Christafferson, CD; Чу, П.-Х.; Кларк, ML; Cuesta, C.; Детвилер, JA; Efremenko, yu.; Ejiri, H.; Эллиотт, ср; Молодой человек, GK; Goett, J.; Зеленый, депутат; Грушко, Дж.; Гинн, есть; Гизеппе, вев; Хауф, кр; Хеннинг, Р.; Агилар, Д. Хервас; Hoppe, EW; Hostiuc, A.; Ким, я.; Kouzes, RT; Ланнен В., ты; Li, A.; Лопес-Кастаньо, JM; Massarczyk, R.; Meijer, SJ; Meijer, W.; Оли, Тк; Paudel, LS; Петтус, W.; Пун, AWP; Рэдфорд, округ Колумбия; Рейн, Ал; Rielage, K.; Rouyer, A.; Ruof, NW; Шапер, округ Колумбия; Schleich, SJ; Смит-Ганди, Та; Немцы, д.; Томпсон, JD; Варнер, RL; Vasilyev, S.; Уоткинс, SL; Уилкерсон, JF; Wiseman, C.; Сюй, W.; Ю, С.-С. (13 октября 2023). "Ограничения на распад 180 м физика Phys. Rev. Lett . (15) 152501. :2306.01965. doi:10.1103/PhysRevLett.131.152501Физическая
- ^ Коновер, Эмили (2016-10-03). «Реджее ядро не хочет разлагаться» . Science News . Получено 2016-10-05 .
- ^ Lehnert, Björn; Хульт, Микаэль; Луттер, Гийом; Зубер, Кай (2017). "Поиск распада редкого изотопа природы 180 м TA ". Физический обзор c . 95 (4) 044306. Arxiv : 1609.03725 . Bibcode : 2017 Phrvc..95D4306L . DOI : 10.1103/physrevc.95.044306 . S2CID 118497863 .
- ^ Квантовая механика для инженеров Леон Ван Доммелен, Университет штата Флорида
- ^ П. Мор; Ф. Кэппелер; Р. Галлино (2007). "Выживание редкого изотопа природы 180 TA в звездных условиях ». Phys. Rev. C. 75 012802. Arxiv : Astro -ph/0612427 . DOI : 10.1103/physrevc.75.012802 . S2CID 44724195 .
- ^ Lide, David R., ed. (2002). Справочник по химии и физике (88 -е изд.). CRC. ISBN 978-0-8493-0486-6 Полем OCLC 179976746 . Архивировано с оригинала 24 июля 2017 года . Получено 2008-05-23 .
- Изотопные массы от:
- Audi, Жорж; Берсильон, Оливье; Блахто, Джин; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), «Оценка n Ubase ядерных и распадных свойств» , Ядерная физика A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003nupha.729 .... 3a , doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11 .001
- Изотопные композиции и стандартные атомные массы из:
- де Лейтер, Джон Роберт ; Böhlke, Джон Карл; Де Бивра, Пол; Хидака, Хироши; Пейзер, Х. Штеффен; Росман, Кевин младший; Тейлор, Филипп Д.П. (2003). «Атомные веса элементов. Обзор 2000 (технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 75 (6): 683–800. doi : 10.1351/pac200375060683 .
- Визер, Майкл Э. (2006). «Атомные веса элементов 2005 года (технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 78 (11): 2051–2066. doi : 10.1351/pac200678112051 .
- «Новости и уведомления: стандартные атомные веса пересмотрены» . Международный союз чистой и прикладной химии . 19 октября 2005 г.
- Данные полураспада, спин и изомер, выбранные из следующих источников.
- Audi, Жорж; Берсильон, Оливье; Блахто, Джин; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), «Оценка n Ubase ядерных и распадных свойств» , Ядерная физика A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003nupha.729 .... 3a , doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11 .001
- Национальный центр ядерного обращения . «База данных Nudat 2.x» . Брукхейвенская национальная лаборатория .
- Холден, Норман Э. (2004). «11. Таблица изотопов». В Лиде Дэвид Р. (ред.). Справочник по химии и физике CRC (85 -е изд.). Бока Ратон, Флорида : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9 .