Изотопы кремния
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Стандартный атомный вес А р °(Си) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Кремний ( 14 Si) имеет 23 известных изотопа с массовыми числами от 22 до 44. 28 Si (наиболее распространенный изотоп, 92,23%), 29 Si (4,67%) и 30 Si (3,1%) стабильны. Самый долгоживущий радиоизотоп – 32 Si, получаемый в результате лучами космическими расщепления аргона . его период полураспада Было установлено, что составляет примерно 150 лет (с энергией распада 0,21 МэВ), и он распадается за счет бета-излучения до 32 P (период полураспада которого составляет 14,27 дней) [1] а затем 32 С. После 32 И, 31 У Си второй по продолжительности период полураспада - 157,3 минуты. Все остальные имеют период полураспада менее 7 секунд.
Список изотопов
[ редактировать ]| Нуклид [n 1] | С | Н | Изотопная масса ( Да ) [4] [n 2] [n 3] | Период полураспада [1] [n 4] | Разлагаться режим [1] [n 5] | Дочь изотоп [№ 6] | Спин и паритет [1] [n 7] [n 4] | Природное изобилие (молярная доля) | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Энергия возбуждения | Нормальная пропорция [1] | Диапазон вариаций | |||||||||||||||||
| 22 И | 14 | 8 | 22.03611(54)# | 28,7(11) мс | б + , р (62%) | 21 мг | 0+ | ||||||||||||
| б + (37%) | 22 Ал | ||||||||||||||||||
| б + , 2р (0,7%) | 20 Уже | ||||||||||||||||||
| 23 И | 14 | 9 | 23.02571(54)# | 42,3(4) мс | б + , р (88%) | 22 мг | 3/2+# | ||||||||||||
| б + (8%) | 23 Ал | ||||||||||||||||||
| б + , 2р (3,6%) | 21 Уже | ||||||||||||||||||
| 24 И | 14 | 10 | 24.011535(21) | 143,2 (21) мс | б + (65.5%) | 24 Ал | 0+ | ||||||||||||
| б + , р (34,5%) | 23 мг | ||||||||||||||||||
| 25 И | 14 | 11 | 25.004109(11) | 220,6(10) мс | б + (65%) | 25 Ал | 5/2+ | ||||||||||||
| б + , р (35%) | 24 мг | ||||||||||||||||||
| 26 И | 14 | 12 | 25.99233382(12) | 2,2453(7) с | б + | 26 Ал | 0+ | ||||||||||||
| 27 И | 14 | 13 | 26.98670469(12) | 4,117(14) с | б + | 27 Ал | 5/2+ | ||||||||||||
| 28 И | 14 | 14 | 27.97692653442(55) | Стабильный | 0+ | 0.92223(19) | 0.92205–0.92241 | ||||||||||||
| 29 И | 14 | 15 | 28.97649466434(60) | Стабильный | 1/2+ | 0.04685(8) | 0.04678–0.04692 | ||||||||||||
| 30 И | 14 | 16 | 29.973770137(23) | Стабильный | 0+ | 0.03092(11) | 0.03082–0.03102 | ||||||||||||
| 31 И | 14 | 17 | 30.975363196(46) | 157,16(20) мин. | б − | 31 П | 3/2+ | ||||||||||||
| 32 И | 14 | 18 | 31.97415154(32) | 157(7) и | б − | 32 П | 0+ | след | космогенный | ||||||||||
| 33 И | 14 | 19 | 32.97797696(75) | 6,18(18) с | б − | 33 П | 3/2+ | ||||||||||||
| 34 И | 14 | 20 | 33.97853805(86) | 2,77(20) с | б − | 34 П | 0+ | ||||||||||||
| 34 м И | 4256,1(4) кэВ | <210 нс | ЭТО | 34 И | (3−) | ||||||||||||||
| 35 И | 14 | 21 | 34.984550(38) | 780(120) мс | б − | 35 П | 7/2−# | ||||||||||||
| б − , н ? | 34 П | ||||||||||||||||||
| 36 И | 14 | 22 | 35.986649(77) | 503(2) мс | б − (88%) | 36 П | 0+ | ||||||||||||
| б − , н (12%) | 35 П | ||||||||||||||||||
| 37 И | 14 | 23 | 36.99295(12) | 141,0(35) мс | б − (83%) | 37 П | (5/2−) | ||||||||||||
| б − , н (17%) | 36 П | ||||||||||||||||||
| б − , 2н? | 35 П | ||||||||||||||||||
| 38 И | 14 | 24 | 37.99552(11) | 63(8) мс | б − (75%) | 38 П | 0+ | ||||||||||||
| б − , н (25%) | 37 П | ||||||||||||||||||
| 39 И | 14 | 25 | 39.00249(15) | 41,2(41) мс | б − (67%) | 39 П | (5/2−) | ||||||||||||
| б − , н (33%) | 38 П | ||||||||||||||||||
| б − , 2н? | 37 П | ||||||||||||||||||
| 40 И | 14 | 26 | 40.00608(13) | 31,2(26) мс | б − (62%) | 40 П | 0+ | ||||||||||||
| б − , н (38%) | 39 П | ||||||||||||||||||
| б − , 2н? | 38 П | ||||||||||||||||||
| 41 И | 14 | 27 | 41.01417(32)# | 20,0(25) мс | б − , н (>55%) | 40 П | 7/2−# | ||||||||||||
| б − (<45%) | 41 П | ||||||||||||||||||
| б − , 2н? | 39 П | ||||||||||||||||||
| 42 И | 14 | 28 | 42.01808(32)# | 15,5(4 ( стат ), 16 ( система )) мс [5] | б − (51%) | 42 П | 0+ | ||||||||||||
| б − , н (48%) | 41 П | ||||||||||||||||||
| б − , 2н (1%) | 40 П | ||||||||||||||||||
| 43 И | 14 | 29 | 43.02612(43)# | 13(4 ( стат ), 2 ( система )) мс [5] | б − , н (52%) | 42 П | 3/2−# | ||||||||||||
| б − (27%) | 43 П | ||||||||||||||||||
| б − , 2н (21%) | 41 П | ||||||||||||||||||
| 44 И | 14 | 30 | 44.03147(54)# | 4# мс [>360 нс] | б − ? | 44 П | 0+ | ||||||||||||
| б − , н? | 43 П | ||||||||||||||||||
| б − , 2н? | 42 П | ||||||||||||||||||
| Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы: | |||||||||||||||||||
- ^ м Si – 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:
ЭТО: Изомерный переход н: Нейтронная эмиссия п: Протонная эмиссия - ^ Жирный символ в виде дочернего продукта — дочерний продукт стабилен.
- ^ ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.
Кремний-28
[ редактировать ]Кремний-28, наиболее распространенный изотоп кремния, представляет особый интерес для создания квантовых компьютеров , когда он сильно обогащен, поскольку наличие 29 Si в образце кремния способствует квантовой декогеренции . [6] Чрезвычайно чистые (>99,9998%) образцы 28 можно получить путем селективной ионизации и осаждения Si 28 Si из силана . [7] Из-за чрезвычайно высокой чистоты, которую можно получить таким способом, проект Авогадро стремился разработать новое определение килограмма , создав сферу изотопа диаметром 93,75 мм (3,691 дюйма) и определив точное количество атомов в образце. [8] [9]
Кремний-28 вырабатывается в звездах во время альфа-процесса и процесса горения кислорода и запускает процесс горения кремния в массивных звездах незадолго до того, как они становятся сверхновыми . [10] [11]
Кремний-29
[ редактировать ]Кремний-29 примечателен как единственный стабильный изотоп кремния с ядерным спином ( I = 1/2). [12] Таким образом, его можно использовать в исследованиях ядерного магнитного резонанса и сверхтонких переходов , например, для изучения свойств так называемого дефекта А-центра в чистом кремнии. [13]
Кремний-34
[ редактировать ]Кремний-34 — радиоактивный изотоп с периодом полураспада 2,8 секунды. [1] Помимо обычной замкнутой оболочки N = 20, ядро также демонстрирует сильную замкнутость оболочки Z = 14, благодаря чему оно ведет себя как дважды магическое сферическое ядро, за исключением того, что оно также расположено на два протона выше острова инверсии . [14] Кремний-34 имеет необычную «пузырьковую» структуру, в которой распределение протонов в центре менее плотное, чем вблизи поверхности, поскольку орбиталь протона 2 s 1/2 в основном состоянии практически незанята, в отличие от кремния- 34. 36 S , где он почти полон. [15] [16] Кремний-34 — одна из известных частиц, испускающих кластерный распад ; он образуется при распаде 242 См с коэффициентом разветвления примерно 1 × 10 −16 . [17]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г 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: кремний» . ЦИАВ . 2009.
- ^ 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 массы элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . дои : 10.1515/pac-2019-0603 . ISSN 1365-3075 .
- ^ Ван, Мэн; Хуанг, WJ; Кондев, ФГ; Ауди, Г.; Наими, С. (2021). «Оценка атомной массы AME 2020 (II). Таблицы, графики и ссылки *». Китайская физика C . 45 (3): 030003. doi : 10.1088/1674-1137/abddaf .
- ^ Jump up to: а б Кроуфорд, Х.Л.; Трипати, В.; Олмонд, Дж. М.; и др. (2022). «Пересечение N = 28 в сторону линии капель нейтронов: первое измерение периодов полураспада на FRIB» . Письма о физических отзывах . 129 (212501): 212501. Бибкод : 2022PhRvL.129u2501C . doi : 10.1103/PhysRevLett.129.212501 . ПМИД 36461950 . S2CID 253600995 .
- ^ «За пределами шести девяток: сверхобогащенный кремний прокладывает путь к квантовым вычислениям» . НИСТ . 11 августа 2014 г.
- ^ Дуайер, К.Дж.; Помрой, Дж. М.; Саймонс, Д.С.; Стеффенс, КЛ; Лау, JW (30 августа 2014 г.). «Обогащение 28 Si выше 99,9998% для полупроводниковых квантовых вычислений» . Журнал физики D: Прикладная физика . 47 (34): 345105. doi : 10.1088/0022-3727/47/34/345105 . ISSN 0022-3727 .
- ^ Пауэлл, Девин (1 июля 2008 г.). «Созданы самые круглые предметы в мире» . Новый учёный . Проверено 16 июня 2015 г.
- ^ Китс, Джонатон. «В поисках более идеального килограмма» . Проводной . Проверено 16 декабря 2023 г.
- ^ Вусли, С.; Янка, Т. (2006). «Физика коллапса ядра сверхновой». Физика природы . 1 (3): 147–154. arXiv : astro-ph/0601261 . Бибкод : 2005NatPh...1..147W . CiteSeerX 10.1.1.336.2176 . дои : 10.1038/nphys172 . S2CID 118974639 .
- ^ Нарликар, Джаянт В. (1995). От черных облаков к черным дырам . Всемирная научная . п. 94. ИСБН 978-9810220334 .
- ^ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-08-037941-8 .
- ^ Уоткинс, Джорджия; Корбетт, JW (15 февраля 1961 г.). «Дефекты в облученном кремнии. I. Электронный спиновый резонанс Si-A-центра» . Физический обзор . 121 (4): 1001–1014. дои : 10.1103/PhysRev.121.1001 . ISSN 0031-899X .
- ^ Лик, Р.; Ротару, Ф.; Борге, MJG; Греви, С.; Негоица, Ф.; Повес, А.; Сорлин, О.; Андреев А.Н.; Борча, Р.; Косташ, К.; Де Витте, Х.; Фрайле, LM; Гринлис, штат Пенсильвания; Хейс, М.; Ионеску, А.; Кисев, С.; Конки, Дж.; Лазарь, И.; Мадурга, М.; Маргинян, Н.; Маргинян, Р.; Майкл, К.; Михай, Р.Э.; Негрет, А.; Новацкий, Ф.; Пейдж, РД; Пакаринен, Дж.; Пакнелл, В.; Ракила, П.; Раписарда, Э.; Шербан, А.; Сотти, Колорадо; Стэн, Л.; Станойу, М.; Тенгблад, О.; Туртурикэ, А.; Ван Дуппен, П.; Уорр, Н.; Дессань, доктор философии; Стора, Т.; Борча, К.; Калинеску, С.; Даугас, Дж. М.; Филипеску, Д.; Кути, И.; Франчу, С.; Георге, И.; Морфуас, П.; Морель, П.; Мразек, Дж.; Пьетреану, Д.; Солер, Д.; Стивен, И.; Шувайла Р.; Томас, С.; Ур, Калифорния (11 сентября 2019 г.). «Нормальные конфигурации и конфигурации-нарушители в Si 34, возникшие в результате β-распада Mg 34 и Al 34» . Физический обзор C . 100 (3). arXiv : 1908.11626 . дои : 10.1103/PhysRevC.100.034306 .
- ^ «Физики нашли атомное ядро с «пузырём» посередине» . 24 октября 2016 г. Проверено 26 декабря 2023 г.
- ^ Мучлер, А.; Лемассон, А.; Сорлин, О.; Базен, Д.; Борча, К.; Борча, Р.; Домбради, З.; Эбран, Ж.-П.; Гаде, А.; Ивасаки, Х.; Хан, Э.; Лепайер, А.; Реккья, Ф.; Роджер, Т.; Ротару, Ф.; Солер, Д.; Станойу, М.; Строберг, СР; Тостевин, Дж.А.; Вандебрук, М.; Вайсшаар, Д.; Виммер, К. (февраль 2017 г.). «Пузырь протонной плотности в дважды магическом ядре 34Si». Физика природы . 13 (2): 152–156. arXiv : 1707.03583 . дои : 10.1038/nphys3916 .
- ^ Бонетти, Р.; Гульельметти, А. (2007). «Кластерная радиоактивность: обзор через двадцать лет» (PDF) . Румынские доклады по физике . 59 : 301–310. Архивировано из оригинала (PDF) 19 сентября 2016 года.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
