Изотопы никеля
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Стандартный атомный вес А р °(В) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
природного происхождения Никель ( 28 Ni) состоит из пяти стабильных изотопов ; 58
В
, 60
В
, 61
В
, 62
В
и 64
В
, с 58
В
является самым многочисленным (68,077% естественной численности ). [4] 26 радиоизотопов , наиболее стабильным из которых является Охарактеризовано 59
В
с периодом полураспада 76 000 лет, 63
В
с периодом полураспада 100,1 года, и 56
В
с периодом полураспада 6,077 дней. Период полураспада всех остальных радиоактивных изотопов составляет менее 60 часов, а период полураспада большинства из них составляет менее 30 секунд. Этот элемент также имеет 8 метасостояний .
Список изотопов
[ редактировать ]Нуклид [n 1] | С | Н | Изотопная масса ( Да ) [n 2] [n 3] | Период полураспада [n 4] | Разлагаться режим [n 5] | Дочь изотоп [№ 6] | Спин и паритет [n 7] [n 4] | Природное изобилие (молярная доля) | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Энергия возбуждения | Нормальная пропорция | Диапазон вариаций | |||||||||||||||||
48 В | 28 | 20 | 48.01975(54)# | 2,8(8) мс | 2р (70%) | 46 Фе | 0+ | ||||||||||||
б + (30%) | 48 Ко | ||||||||||||||||||
49 В | 28 | 21 | 49.00966(43)# | 13(4) мс [12(+5−3) мс] | б + , р (83,4%) | 48 Фе | 7/2−# | ||||||||||||
б + (16.6%) | 49 Ко | ||||||||||||||||||
50 В | 28 | 22 | 49.99593(28)# | 18,5(12) мс | б + , р (73%) | 49 Фе | 0+ | ||||||||||||
б + , 2р (14%) | 48 Мин. | ||||||||||||||||||
б + (13%) | 50 Ко | ||||||||||||||||||
51 В | 28 | 23 | 50.98772(28)# | 23,8(2) мс | б + , р (87,2%) | 50 Фе | 7/2−# | ||||||||||||
б + (12.3%) | 51 Ко | ||||||||||||||||||
б + , 2р (0,5%) | 49 Мин. | ||||||||||||||||||
52 В | 28 | 24 | 51.97568(9)# | 38(5) мс | б + (83%) | 52 Ко | 0+ | ||||||||||||
б + , р (17%) | 51 Фе | ||||||||||||||||||
53 В | 28 | 25 | 52.96847(17)# | 45(15) мс | б + (55%) | 53 Ко | (7/2−)# | ||||||||||||
б + , р (45%) | 52 Фе | ||||||||||||||||||
54 В | 28 | 26 | 53.95791(5) | 104(7) мс | б + | 54 Ко | 0+ | ||||||||||||
55 В | 28 | 27 | 54.951330(12) | 204,7(17) мс | б + | 55 Ко | 7/2− | ||||||||||||
56 В | 28 | 28 | 55.942132(12) | 6,075(10) д | б + | 56 Ко | 0+ | ||||||||||||
57 В | 28 | 29 | 56.9397935(19) | 35,60(6) ч | б + | 57 Ко | 3/2− | ||||||||||||
58 В | 28 | 30 | 57.9353429(7) | Наблюдательно стабильный [№ 8] | 0+ | 0.680769(89) | |||||||||||||
59 В | 28 | 31 | 58.9343467(7) | 7.6(5)×10 4 и | ЕС (99%) | 59 Ко | 3/2− | ||||||||||||
б + (1.5 × 10 −5 %) [5] | |||||||||||||||||||
60 В | 28 | 32 | 59.9307864(7) | Стабильный | 0+ | 0.262231(77) | |||||||||||||
61 В | 28 | 33 | 60.9310560(7) | Стабильный | 3/2− | 0.011399(6) | |||||||||||||
62 В [n 9] | 28 | 34 | 61.9283451(6) | Стабильный | 0+ | 0.036345(17) | |||||||||||||
63 В | 28 | 35 | 62.9296694(6) | 100,1(20) и | б − | 63 С | 1/2− | ||||||||||||
63 м В | 87,15(11) кэВ | 1,67(3) мкс | 5/2− | ||||||||||||||||
64 В | 28 | 36 | 63.9279660(7) | Стабильный | 0+ | 0.009256(9) | |||||||||||||
65 В | 28 | 37 | 64.9300843(7) | 2,5172(3) ч | б − | 65 С | 5/2− | ||||||||||||
65 м В | 63,37(5) кэВ | 69(3) мкс | 1/2− | ||||||||||||||||
66 В | 28 | 38 | 65.9291393(15) | 54,6(3) ч | б − | 66 С | 0+ | ||||||||||||
67 В | 28 | 39 | 66.931569(3) | 21(1) с | б − | 67 С | 1/2− | ||||||||||||
67 м В | 1007(3) кэВ | 13,3(2) мкс | б − | 67 С | 9/2+ | ||||||||||||||
ЭТО | 67 В | ||||||||||||||||||
68 В | 28 | 40 | 67.931869(3) | 29(2) с | б − | 68 С | 0+ | ||||||||||||
68м1 В | 1770,0(10) кэВ | 276(65) нс | 0+ | ||||||||||||||||
68м2 В | 2849,1(3) кэВ | 860(50) мкс | 5− | ||||||||||||||||
69 В | 28 | 41 | 68.935610(4) | 11,5(3) с | б − | 69 С | 9/2+ | ||||||||||||
69м1 В | 321(2) кэВ | 3,5(4) с | б − | 69 С | (1/2−) | ||||||||||||||
ЭТО | 69 В | ||||||||||||||||||
69м2 В | 2701(10) кэВ | 439(3) нс | (17/2−) | ||||||||||||||||
70 В | 28 | 42 | 69.93650(37) | 6,0(3) с | б − | 70 С | 0+ | ||||||||||||
70 м В | 2860(2) кэВ | 232(1) нс | 8+ | ||||||||||||||||
71 В | 28 | 43 | 70.94074(40) | 2,56(3) с | б − | 71 С | 1/2−# | ||||||||||||
72 В | 28 | 44 | 71.94209(47) | 1,57(5) с | б − (>99,9%) | 72 С | 0+ | ||||||||||||
б − , n (<.1%) | 71 С | ||||||||||||||||||
73 В | 28 | 45 | 72.94647(32)# | 0,84(3) с | б − (>99,9%) | 73 С | (9/2+) | ||||||||||||
б − , n (<.1%) | 72 С | ||||||||||||||||||
74 В | 28 | 46 | 73.94807(43)# | 0,68(18) с | б − (>99,9%) | 74 С | 0+ | ||||||||||||
б − , n (<.1%) | 73 С | ||||||||||||||||||
75 В | 28 | 47 | 74.95287(43)# | 0,6(2) с | б − (98.4%) | 75 С | (7/2+)# | ||||||||||||
б − , н (1,6%) | 74 С | ||||||||||||||||||
76 В | 28 | 48 | 75.95533(97)# | 470(390) мс [0,24(+55−24) с] | б − (>99,9%) | 76 С | 0+ | ||||||||||||
б − , n (<.1%) | 75 С | ||||||||||||||||||
77 В | 28 | 49 | 76.96055(54)# | 300# мс [>300 нс] | б − | 77 С | 9/2+# | ||||||||||||
78 В | 28 | 50 | 77.96318(118)# | 120# мс [>300 нс] | б − | 78 С | 0+ | ||||||||||||
79 В | 28 | 51 | 78.970400(640)# | 43,0 мс +86−75 | б − | 79 С | |||||||||||||
80 В | 28 | 52 | 78.970400(640)# | 24 мс +26−17 | б − | 80 С | |||||||||||||
Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы: |
- ^ м Ni – Возбужденный ядерный изомер .
- ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) указывается в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
- ^ # - Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не на основе чисто экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов поверхности массы (TMS).
- ^ Jump up to: а б # – Значения, отмеченные #, получены не только на основе экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов соседних нуклидов (TNN).
- ^ Режимы распада:
ЕС: Захват электрона ЭТО: Изомерный переход н: Нейтронная эмиссия - ^ Жирный символ в виде дочернего продукта — дочерний продукт стабилен.
- ^ ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.
- ^ Считается, что распадается на β + б + к 58 Fe с периодом полураспада более 1,7×10. 22 годы
- ^ Самая высокая энергия связи на нуклон среди всех нуклидов.
Известные изотопы
[ редактировать ]Этот раздел нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( Май 2018 г. ) |
Возможно, этот раздел содержит оригинальные исследования . ( Май 2018 г. ) |
Известные изотопы никеля имеют массовое число от 48
В
к 82
В
и включают: [6]
Никель-48 , открытый в 1999 году, является самым бедным нейтронами изотопом никеля из известных. С 28 протонами и 20 нейтронами 48
В
это " двойное волшебство " (как 208
Pb
) и, следовательно, гораздо более стабильен (с нижним пределом периода полураспада 0,5 мкс), чем можно было бы ожидать, исходя из его положения в таблице нуклидов. [7] Он имеет самое высокое соотношение протонов к нейтронам (избыток протонов) среди всех известных дважды магических нуклидов. [8]
Никель-56 производится в больших количествах в сверхновых. На последних фазах звездной эволюции очень крупных звезд ядерный синтез заканчивается более легких элементов, таких как водород и гелий. Позже в жизненном цикле звезды такие элементы, как магний, кремний и сера, сливаются, образуя более тяжелые элементы. Как только последние реакции ядерного синтеза прекращаются, звезда коллапсирует, образуя сверхновую . Во время вспышки сверхновой при горении кремния образуются 56 Ни. Этот изотоп никеля является предпочтительным, поскольку он имеет равное количество нейтронов и протонов, что позволяет легко производить его путем слияния двух 28 Атом Si . 56 Ni — последний элемент, который может образоваться в альфа-процессе . Прошлое 56 Однако ядерные реакции были бы эндоэргическими и энергетически невыгодными. Один раз 56 образуется Ni, который впоследствии распадается на 56 Ко , а затем 56 Фе . [9] Радиоактивный распад 56 Ни и 56 Co обеспечивает большую часть энергии для кривых блеска, наблюдаемых для звездных сверхновых . [10] Форма кривой блеска этих сверхновых отображает характерные временные рамки, соответствующие распаду 56 Ни к 56 Ко , а затем 56 Фе .
Никель-58 является наиболее распространенным изотопом никеля, его доля составляет 68,077% от его естественного содержания . Возможные источники включают захват электронов от меди-58 и EC + p от цинка-59 .
Никель-59 — долгоживущий космогенный радионуклид с периодом полураспада 76 000 лет. 59
В
нашел множество применений в изотопной геологии . 59
В
использовался для определения земного возраста метеоритов и определения содержания внеземной пыли во льду и отложениях .
Никель-60 — дочерний продукт вымершего радионуклида. 60
Фе
(период полураспада = 2,6 млн). Потому что 60
Фе
имел такой длительный период полураспада, его сохранение в материалах Солнечной системы при достаточно высоких концентрациях могло вызвать наблюдаемые изменения в изотопном составе. 60
В
. Поэтому обилие 60
В
присутствующие во внеземном материале, могут дать представление о происхождении Солнечной системы и ее ранней/очень ранней истории. К сожалению, изотопы никеля, по-видимому, были распределены в ранней Солнечной системе неоднородно. Поэтому до сих пор никакой фактической информации о возрасте получено не было. 60
В
излишества. 60
В
также является стабильным конечным продуктом распада 60
Зн
, продукт последней ступени альфа-лестницы. Другие источники могут также включать бета-распад кобальта -60 и захват электронов меди-60 .
Никель-61 — единственный стабильный изотоп никеля с ядерным спином (I = 3/2), что делает его полезным для исследований методом ЭПР-спектроскопии . [11]
Никель-62 имеет самую высокую энергию связи на нуклон среди всех изотопов любого элемента, если учитывать электронную оболочку в расчете. При образовании этого изотопа выделяется больше энергии, чем при образовании любого другого, хотя в результате синтеза могут образовываться более тяжелые изотопы. Например, два 40
Что
атомы могут сливаться, образуя 80
НОК
плюс 4 позитрона (плюс 4 нейтрино), выделяя 77 кэВ на нуклон, но реакции, ведущие к области железа/никеля, более вероятны, поскольку они выделяют больше энергии на барион.
Никель-63 имеет два основных применения: обнаружение следов взрывчатых веществ и в некоторых видах электронных устройств, таких как газоразрядные трубки, используемые в качестве устройств защиты от перенапряжений . Сетевой фильтр — это устройство, которое защищает чувствительное электронное оборудование, такое как компьютеры, от внезапных изменений протекающего в них электрического тока. Он также используется в детекторе электронного захвата в газовой хроматографии для обнаружения в основном галогенов. Его предлагается использовать для миниатюрных бетавольтаических генераторов для кардиостимуляторов.
Никель-64 — еще один стабильный изотоп никеля. Возможные источники включают бета-распад кобальта -64 и захват электронов меди-64 .
Никель-78 — один из самых тяжелых известных изотопов элемента. Имея 28 протонов и 50 нейтронов, никель-78 обладает двойной магией, что приводит к гораздо большей энергии ядерной связи и стабильности, несмотря на однобокое соотношение нейтрон-протонов . Период полураспада составляет 122 ± 5,1 миллисекунды. [12] Считается, что благодаря своему магическому числу нейтронов никель-78 принимает важное участие в нуклеосинтезе сверхновых элементов тяжелее железа. [13] 78 Ni вместе с N = 50 изотонами 79 С и 80 Считается, что Zn представляет собой точку ожидания в r -процессе , где дальнейший захват нейтронов задерживается из-за зазора оболочки и приводит к накоплению изотопов около A = 80. [14]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
- ^ «Стандартные атомные массы: никель» . ЦИАВ . 2007.
- ^ Прохаска, Томас; Ирргехер, Йоханна; Бенефилд, Жаклин; Бёлке, Джон К.; Чессон, Лесли А.; Коплен, Тайлер Б.; Дин, Типинг; Данн, Филип Дж. Х.; Грёнинг, Манфред; Холден, Норман Э.; Мейер, Харро Эй Джей (4 мая 2022 г.). «Стандартные атомные массы элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . дои : 10.1515/pac-2019-0603 . ISSN 1365-3075 .
- ^ «Изотопы элемента никель» . Научное образование . Джефферсонская лаборатория.
- ^ И. Гресиц; С. Тёлгеси (сентябрь 2003 г.). «Определение мягких рентгеновских изотопов в жидких радиоактивных отходах атомных электростанций». Журнал радиоаналитической и ядерной химии . 258 (1): 107–112. дои : 10.1023/А:1026214310645 . S2CID 93334310 .
- ^ «Новые нуклиды впервые включены в оценку 2017 года» (PDF) . Проект открытия нуклидов. 22 декабря 2018 года . Проверено 22 мая 2018 г.
- ^ «Открытие вдвойне магического никеля» . ЦЕРН Курьер . 15 марта 2000 года . Проверено 2 апреля 2013 г.
- ^ «Двойной волшебный металл дебютирует | Новости науки | Найти статьи» . Архивировано из оригинала 24 мая 2012 года.
- ^ Умеда, Хидеюки; Номото, Кеничи (1 февраля 2008 г.). «Сколько 56Ni может быть произведено в сверхновых с коллапсом ядра? Эволюция и взрывы звезд размером 30–100M⊙» . Астрофизический журнал . 673 (2): 1014–1022 – через Институт физики (IOP).
- ^ Буше, П.; Данцигер, Эй-Джей; Люси, LB (сентябрь 1991 г.). «Болометрическая кривая блеска SN 1987A: результаты с 616 по 1316 день после вспышки» . Астрономический журнал . 102 (3): 1135–1146 – через систему астрофизических данных.
- ^ Морис ван Гастель; Вольфганг Любиц (2009). «ЭПР-исследование гидрогеназ [NiFe]». В Грэме Хэнсоне; Лоуренс Берлинер (ред.). ЭПР высокого разрешения: применение металлоферментов и металлов в медицине . Дордрехт: Спрингер. стр. 441–470 . ISBN 9780387848563 .
- ^ Базен, Д. (2017). «Точка зрения: двойной магический никель» . Физика . 10 (121): 121. doi : 10.1103/Physics.10.121 .
- ^ Давиде Кастельвекки (22 апреля 2005 г.). «Атомные крушители проливают свет на сверхновые и Большой взрыв» . Небо и телескоп .
- ^ Перейра, Дж.; Апраамян А.; Арндт, О.; Бесеррил, А.; Эллиот, Т.; Эстрада, А.; Галавиз, Д.; Генрих, С.; Хосмер, П.; Кесслер, Р.; Крац, К.-Л.; Лоруссо, Г.; Мантика, ПФ; Матос, М.; Монтес, Ф.; Санти, П.; Пфайффер, Б.; Куинн, М.; Шац, Х.; Шерц, Ф.; Шнорренбергер, Л.; Смит, Э.; Томлин, Бельгия; Уолтерс, В.; Вёр, А. (2009). Исследования бета-распада ядер r-процесса в Национальной сверхпроводниковой циклотронной лаборатории . 10-й симпозиум по ядрам в космосе . Остров Макино. arXiv : 0901.1802 .
- Массы изотопов из:
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Блашо, Жан; Вапстра, Аалдерт Хендрик (2003), « Оценка NUBASE свойств ядра и распада» , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Бибкод : 2003NuPhA.729....3A , doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11 .001
- Изотопный состав и стандартные атомные массы из:
- де Лаэтер, Джон Роберт ; Бёлке, Джон Карл; Де Бьевр, Поль; Хидака, Хироши; Пейзер, Х. Штеффен; Росман, Кевин-младший; Тейлор, Филип Д.П. (2003). «Атомные массы элементов. Обзор 2000 г. (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . 75 (6): 683–800. дои : 10.1351/pac200375060683 .
- Визер, Майкл Э. (2006). «Атомные массы элементов 2005 (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . 78 (11): 2051–2066. дои : 10.1351/pac200678112051 .
- «Новости и уведомления: пересмотренные стандартные атомные веса» . Международный союз теоретической и прикладной химии . 19 октября 2005 г.
- Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из следующих источников.
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Блашо, Жан; Вапстра, Аалдерт Хендрик (2003), « Оценка NUBASE свойств ядра и распада» , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Бибкод : 2003NuPhA.729....3A , doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11 .001
- Национальный центр ядерных данных . «База данных NuDat 2.x» . Брукхейвенская национальная лаборатория .
- Холден, Норман Э. (2004). «11. Таблица изотопов». В Лиде, Дэвид Р. (ред.). Справочник CRC по химии и физике (85-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9 .
- МАГАТЭ – Секция ядерных данных. «Живая диаграмма – Таблица нуклидов» . МАГАТЭ – Секция ядерных данных . Проверено 23 мая 2018 г.