Изотопы протактиния
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Стандартный атомный вес А р °(Па) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Протактиний ( 91 Па) не имеет стабильных изотопов . Четыре встречающихся в природе изотопа позволяют определить стандартный атомный вес.
двадцать девять радиоизотопов протактиния, начиная от Охарактеризовано 211 Па, чтобы 239 Па. Наиболее стабильным изотопом является 231 Па с периодом полураспада 32760 лет, 233 Па с периодом полураспада 26,967 дней и 230 Па с периодом полураспада 17,4 дня. Все остальные радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 1,6 дня, а у большинства из них период полураспада менее 1,8 секунды. Этот элемент также имеет пять метасостояний : 217 м Па (t 1/2 1,15 миллисекунды), 220м1 Па (t 1/2 = 308 наносекунд), 220м2 Па (t 1/2 = 69 наносекунд), 229 м Па (t 1/2 = 420 наносекунд) и 234 м Па (t 1/2 = 1,17 минуты).
Единственными естественными изотопами являются 231 Хорошо, 234 Па и 234 м Па. Первый возникает как промежуточный продукт распада 235 U , а последние два возникают как промежуточные продукты распада 238 В . 231 Па составляет почти весь природный протактиний.
Первичный режим распада изотопов Па, более легких, чем (и включительно) наиболее стабильный изотоп. 231 Па — альфа-распад , за исключением 228 Па, чтобы 230 Па, которые в основном распадаются путем захвата электронов до изотопов тория . Основной режим для более тяжелых изотопов - бета минус (β − ) разлагаться . Первичные продукты распада 231 Па и изотопы протактиния легче, чем включительно 227 Pa — изотопы актиния , а первичные продукты распада более тяжелых изотопов протактиния — изотопы урана .
Список изотопов
[ редактировать ]| Нуклид [ н 1 ] |
Исторический имя |
С | Н | Изотопная масса ( Да ) [ н 2 ] [ н 3 ] |
Период полураспада [ н 4 ] |
Разлагаться режим [ n 5 ] |
Дочь изотоп [ n 6 ] |
Спин и паритет [ n 7 ] [ н 4 ] |
Изотопический избыток | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Энергия возбуждения | |||||||||||||||||||
| 211 Хорошо [ 4 ] | 91 | 120 | 3,8(+4,6−1,4) мс | а | 207 И | 9/2−# | |||||||||||||
| 212 Хорошо | 91 | 121 | 212.02320(8) | 8(5) мс [5,1(+61−19) мс] |
а | 208 И | 7+# | ||||||||||||
| 213 Хорошо | 91 | 122 | 213.02111(8) | 7(3) мс [5,3(+40−16) мс] |
а | 209 И | 9/2−# | ||||||||||||
| 214 Хорошо | 91 | 123 | 214.02092(8) | 17(3) мс | а | 210 И | |||||||||||||
| 215 Хорошо | 91 | 124 | 215.01919(9) | 14(2) мс | а | 211 И | 9/2−# | ||||||||||||
| 216 Хорошо | 91 | 125 | 216.01911(8) | 105(12) мс | а (80%) | 212 И | |||||||||||||
| б + (20%) | 216 че | ||||||||||||||||||
| 217 Хорошо | 91 | 126 | 217.01832(6) | 3,48(9) мс | а | 213 И | 9/2−# | ||||||||||||
| 217 м Хорошо | 1860(7) кэВ | 1,08(3) мс | а | 213 И | 29/2+# | ||||||||||||||
| ИТ (редко) | 217 Хорошо | ||||||||||||||||||
| 218 Хорошо | 91 | 127 | 218.020042(26) | 0,113(1) мс | а | 214 И | |||||||||||||
| 219 Хорошо | 91 | 128 | 219.01988(6) | 53(10) нс | а [ н 8 ] | 215 И | 9/2− | ||||||||||||
| 220 Хорошо | 91 | 129 | 220.02188(6) | 780(160) нс | а | 216 И | 1−# | ||||||||||||
| 220м1 Хорошо [ 6 ] | 34(26) кэВ | 308(+250-99) нс | а | 216 И | |||||||||||||||
| 220м2 Хорошо [ 6 ] | 297(65) кэВ | 69(+330-30) нс | а | 216 И | |||||||||||||||
| 221 Хорошо | 91 | 130 | 221.02188(6) | 4,9(8) мкс | а | 217 И | 9/2− | ||||||||||||
| 222 Хорошо | 91 | 131 | 222.02374(8)# | 3,2(3) мс | а | 218 И | |||||||||||||
| 223 Хорошо | 91 | 132 | 223.02396(8) | 5,1(6) мс | а | 219 И | |||||||||||||
| б + (.001%) | 223 че | ||||||||||||||||||
| 224 Хорошо | 91 | 133 | 224.025626(17) | 844(19) мс | а (99,9%) | 220 И | 5−# | ||||||||||||
| б + (.1%) | 224 че | ||||||||||||||||||
| 225 Хорошо | 91 | 134 | 225.02613(8) | 1,7(2) с | а | 221 И | 5/2−# | ||||||||||||
| 226 Хорошо | 91 | 135 | 226.027948(12) | 1,8(2) мин. | а (74%) | 222 И | |||||||||||||
| б + (26%) | 226 че | ||||||||||||||||||
| 227 Хорошо | 91 | 136 | 227.028805(8) | 38,3(3) мин. | а (85%) | 223 И | (5/2−) | ||||||||||||
| ЕС (15%) | 227 че | ||||||||||||||||||
| 228 Хорошо | 91 | 137 | 228.031051(5) | 22(1) ч. | б + (98.15%) | 228 че | 3+ | ||||||||||||
| а (1,85%) | 224 И | ||||||||||||||||||
| 229 Хорошо | 91 | 138 | 229.0320968(30) | 1,50(5) д | ЭК (99,52%) | 229 че | (5/2+) | ||||||||||||
| а (0,48%) | 225 И | ||||||||||||||||||
| 229 м Хорошо | 11,6(3) кэВ | 420(30) нс | 3/2− | ||||||||||||||||
| 230 Хорошо | 91 | 139 | 230.034541(4) | 17,4(5) д | б + (91.6%) | 230 че | (2−) | ||||||||||||
| б − (8.4%) | 230 В | ||||||||||||||||||
| а (0,00319%) | 226 И | ||||||||||||||||||
| 231 Хорошо | Протоактиний | 91 | 140 | 231.0358840(24) | 3.276(11)×10 4 и | а | 227 И | 3/2− | 1.0000 [ n 9 ] | ||||||||||
| компакт-диск (1,34 × 10 −9 %) | 207 Тл 24 Ne | ||||||||||||||||||
| СФ (3×10 −10 %) | (различный) | ||||||||||||||||||
| компакт-диск (10 −12 %) | 208 Pb 23 Ф | ||||||||||||||||||
| 232 Хорошо | 91 | 141 | 232.038592(8) | 1,31(2) д | б − | 232 В | (2−) | ||||||||||||
| ЕС (0,003%) | 232 че | ||||||||||||||||||
| 233 Хорошо | 91 | 142 | 233.0402473(23) | 26,975(13) д | б − | 233 В | 3/2− | След [ n 10 ] | |||||||||||
| 234 Хорошо | Уран З | 91 | 143 | 234.043308(5) | 6,70(5) ч | б − | 234 В | 4+ | След [ n 11 ] | ||||||||||
| СФ (3×10 −10 %) | (различный) | ||||||||||||||||||
| 234 м Хорошо | Уран Х 2 Кратко |
78(3) кэВ | 1,17(3) мин. | б − (99.83%) | 234 В | (0−) | След [ n 11 ] | ||||||||||||
| ИТ (0,16%) | 234 Хорошо | ||||||||||||||||||
| Сан-Франциско (10 −10 %) | (различный) | ||||||||||||||||||
| 235 Хорошо | 91 | 144 | 235.04544(5) | 24,44(11) мин. | б − | 235 В | (3/2−) | ||||||||||||
| 236 Хорошо | 91 | 145 | 236.04868(21) | 9,1(1) мин. | б − | 236 В | 1(−) | ||||||||||||
| б − , СФ (6×10 −8 %) | (различный) | ||||||||||||||||||
| 237 Хорошо | 91 | 146 | 237.05115(11) | 8,7(2) мин. | б − | 237 В | (1/2+) | ||||||||||||
| 238 Хорошо | 91 | 147 | 238.05450(6) | 2,27(9) мин. | б − | 238 В | (3−)# | ||||||||||||
| б − , СФ (2,6×10 −6 %) | (различный) | ||||||||||||||||||
| 239 Хорошо | 91 | 148 | 239.05726(21)# | 1,8(5) ч | б − | 239 В | (3/2)(−#) | ||||||||||||
| Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы: | |||||||||||||||||||
- ^ м Па – 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).
- ^ Перейти обратно: а б # – Значения, отмеченные #, получены не только на основе экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов соседних нуклидов (TNN).
- ^
Режимы распада:
компакт-диск: Распад кластера ЕС: Захват электрона ЭТО: Изомерный переход СФ: Спонтанное деление - ^ жирный курсив — дочерний продукт почти стабилен. Дочерний
- ^ ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.
- ^ Теоретически способен к β + распадаться на 219 че [ 1 ] [ 5 ]
- ^ Промежуточный распада продукт 235 В
- ^ Промежуточный продукт распада 237 Например
- ^ Перейти обратно: а б Промежуточный продукт распада 238 В
Актиниды и продукты деления
[ редактировать ]| Актиниды [ 7 ] по цепочке распада | Период полураспада диапазон ( а ) |
деления Продукты 235 U по доходности [ 8 ] | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4 н | 4 н + 1 | 4 н + 2 | 4 н + 3 | 4.5–7% | 0.04–1.25% | <0,001% | ||
| 228 Солнце № | 4–6 а | 155 Евросоюз то есть | ||||||
| 244 См ƒ | 241 Мог ƒ | 250 См. | 227 И № | 10–29 а | 90 старший | 85 НОК | 113 м компакт-диск то есть | |
| 232 В ƒ | 238 Мог ƒ | 243 См ƒ | 29–97 а | 137 Cs | 151 см то есть | 121 м Сн | ||
| 248 Бк [ 9 ] | 249 См. ƒ | 242 м Являюсь ƒ | 141–351 а |
Никакие продукты деления не имеют периода полураспада. | ||||
| 241 Являюсь ƒ | 251 См. ƒ [ 10 ] | 430–900 а | ||||||
| 226 Солнце № | 247 Бк | 1,3–1,6 тыс. лет назад | ||||||
| 240 Мог | 229 че | 246 См ƒ | 243 Являюсь ƒ | 4,7–7,4 тыс. лет назад | ||||
| 245 См ƒ | 250 См | 8,3–8,5 тыс. лет назад | ||||||
| 239 Мог ƒ | 24,1 раза | |||||||
| 230 че № | 231 Хорошо № | 32–76 лет | ||||||
| 236 Например ƒ | 233 В ƒ | 234 В № | 150–250 тыс. лет назад | 99 Тс ₡ | 126 Сн | |||
| 248 См | 242 Мог | 327–375 г. | 79 Се ₡ | |||||
| 1,53 млн лет назад | 93 Зр | |||||||
| 237 Например ƒ | 2,1–6,5 млн лет назад | 135 Cs ₡ | 107 ПД | |||||
| 236 В | 247 См ƒ | 15-24 млн лет назад | 129 я ₡ | |||||
| 244 Мог | 80 млн лет назад |
... не более 15,7 млн лет назад [ 11 ] | ||||||
| 232 че № | 238 В № | 235 В ƒНет | 0,7–14,1 млрд лет назад | |||||
| ||||||||
Протактиний-230
[ редактировать ]Протактиний-230 имеет 139 нейтронов и период полураспада 17,4 дня. Большую часть времени (92%) он подвергается бета-плюс-распаду до 230 Th , с незначительной (8%) бета-минусовой ветвью распада, приводящей к 230 У. Он также имеет очень редкий (0,003%) режим альфа-распада, приводящий к 226 И . [ 12 ] Он не встречается в природе, поскольку его период полураспада короток и он не встречается в распада цепочках 235 В, 238 У, или 232 Т.е. Его масса составляет 230,034541 ед.
Протактиний-230 представляет интерес как прародитель урана-230, изотопа, который рассматривается для использования в таргетной терапии альфа-частицами (ТАТ). Его можно получить путем протонного или дейтронного облучения природного тория. [ 13 ]
Протактиний-231
[ редактировать ] |
| 237 Например | ||||||||||||||
| ↑ | ||||||||||||||
| 231 В | ← | 232 В | ↔ | 233 В | ↔ | 234 В | ↔ | 235 В | ↔ | 236 В | → | 237 В | ||
| ↓ | ↑ | ↑ | ↑ | |||||||||||
| 231 Хорошо | → | 232 Хорошо | ← | 233 Хорошо | → | 234 Хорошо | ||||||||
| ↑ | ↑ | |||||||||||||
| 230 че | → | 231 че | ← | 232 че | → | 233 че | ||||||||
| ||||||||||||||
Протактиний-231 — самый долгоживущий изотоп протактиния с периодом полураспада 32 760 лет. В природе он встречается в следовых количествах в составе актиниевого ряда , который начинается с первичного изотопа урана-235 ; равновесная концентрация в урановой руде составляет 46,55 231 Па на миллион 235 U. В ядерных реакторах это один из немногих долгоживущих радиоактивных актинидов, образующихся в качестве побочного продукта планируемого ториевого топливного цикла в результате (n,2n)-реакций, в которых быстрый нейтрон удаляет нейтрон из 232 или 232 U , а также может быть разрушен захватом нейтронов , хотя сечение этой реакции также невелико.
энергия связи: 1759860 кэВ
энергия бета-распада: −382 кэВ
вращение: 3/2−
режим распада: от альфа до 227 Ас, а также другие
возможные родительские нуклиды: бета из 231 Чт, ЕК из 231 У, альфа из 235 Например.
Протактиний-233
[ редактировать ]Протактиний-233 также является частью ториевого топливного цикла. Это промежуточный продукт бета-распада между торием-233 (полученным из природного тория-232 путем захвата нейтронов) и ураном-233 (делящееся топливо ториевого цикла). Некоторые конструкции реакторов с ториевым циклом пытаются защитить Ра-233 от дальнейшего захвата нейтронов, производя Ра-234 и U-234, которые бесполезны в качестве топлива.
Протактиний-234
[ редактировать ]Протактиний-234 принадлежит к урановому ряду с периодом полураспада 6,70 часов. Его открыл Отто Хан в 1921 году. [ 14 ]
Протактиний-234м
[ редактировать ]Протактиний-234м — представитель уранового ряда с периодом полураспада 1,17 минуты. Он был открыт в 1913 году Казимежем Фаянсом и Освальдом Гельмутом Герингом , которые назвали его бревиумом из -за его короткого периода полураспада. [ 15 ] Около 99,8% распадов 234 Th образует этот изомер вместо основного состояния (t 1/2 = 6,70 часа). [ 15 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б 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: протактиний» . ЦИАВ . 2017.
- ^ 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 (04 мая 2022 г.). «Стандартные атомные веса элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . дои : 10.1515/pac-2019-0603 . ISSN 1365-3075 .
- ^ Ауранен, К. (3 сентября 2020 г.). «Изучение границ ядерного ландшафта: свойства α-распада 211Pa» . Физический обзор C . 102 (34305): 034305. Бибкод : 2020PhRvC.102c4305A . дои : 10.1103/PhysRevC.102.034305 . S2CID 225343089 . Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ https://www.nndc.bnl.gov/ensnds/219/Pa/adopted.pdf , Диаграмма нуклидов NNDC, принятые уровни для 219 Хорошо.
- ^ Перейти обратно: а б Хуанг, TH; и др. (2018). «Идентификация нового изотопа 224 Np» (pdf) . Physical Review C. 98 ( 4): 044302. Bibcode : 2018PhRvC..98d4302H . doi : 10.1103/PhysRevC.98.044302 . S2CID 125251822 .
- ^ Плюс радий (элемент 88). Хотя на самом деле это субактинид, он непосредственно предшествует актинию (89) и следует за трехэлементным интервалом нестабильности после полония (84), где ни один нуклид не имеет период полураспада, по крайней мере, четыре года (самый долгоживущий нуклид в пробеле - радон-222 с периодом полураспада менее четырех суток ). Таким образом, самый долгоживущий изотоп радия, имеющий возраст 1600 лет, заслуживает включения этого элемента в этот список.
- ^ В частности, в результате тепловыми нейтронами деления урана-235 , например, в типичном ядерном реакторе .
- ^ Милстед, Дж.; Фридман, AM; Стивенс, CM (1965). «Альфа-период полураспада берклия-247; новый долгоживущий изомер берклия-248». Ядерная физика . 71 (2): 299. Бибкод : 1965NucPh..71..299M . дои : 10.1016/0029-5582(65)90719-4 .
«Изотопный анализ выявил вид с массой 248 в постоянном количестве в трех образцах, анализированных в течение примерно 10 месяцев. Это было приписано изомеру Bk. 248 с периодом полураспада более 9 [лет]. Нет роста Cf 248 был обнаружен, и нижний предел для β − период полураспада можно установить примерно на уровне 10 4 [годы]. Никакой альфа-активности, приписываемой новому изомеру, обнаружено не было; период полураспада альфа, вероятно, превышает 300 [лет]». - ^ Это самый тяжелый нуклид с периодом полураспада не менее четырех лет до « моря нестабильности ».
- ^ За исключением « классически стабильных » нуклидов с периодом полураспада, значительно превышающим 232 чё; например, пока 113 м Период полураспада Cd составляет всего четырнадцать лет, а у 113 Cd составляет восемь квадриллионов лет.
- ^ Ауди, Г.; Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030001. Бибкод : 2017ChPhC..41c0001A . дои : 10.1088/1674-1137/41/3/030001 .
- ^ Мастрен, Т.; Штейн, Б.В.; Паркер, Т.Г.; Радченко В.; Коппинг, Р.; Оуэнс, А.; Вайант, Ле; Бруг, М.; Козимор, С.А.; Норитер, FM; Бирнбаум, ER; Джон, К.Д.; Фассбендер, Мэн (2018). «Выделение протактиния с использованием экстракционных хроматографических смол на основе серы» . Аналитическая химия . 90 (11): 7012–7017. дои : 10.1021/acs.analchem.8b01380 . ISSN 0003-2700 . ОСТИ 1440455 . ПМИД 29757620 .
- ^ Фрай, К. и М. Тённессен. «Открытие изотопов актиния, тория, протактиния и урана». 14 января 2012 г. По состоянию на 20 мая 2018 г. https://people.nscl.msu.edu/~thoennes/2009/ac-th-pa-u-adndt.pdf .
- ^ Перейти обратно: а б «Информационный бюллетень о здоровье человека - Протактиний» (PDF) . Аргоннская национальная лаборатория (ANL). Ноябрь 2001 года . Проверено 17 октября 2023 г.
- 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 .
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
