Астатин ( 85 At) имеет 39 известных изотопов , все из которых радиоактивны ; диапазон их массовых чисел от 191 до 229. Известно также 24 метастабильных возбужденных состояния . Самый долгоживущий изотоп - 210 At с периодом полураспада 8,1 часа; Самый долгоживущий изотоп, существующий в цепочках распада в природе, составляет 219 At с периодом полураспада 56 секунд.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
Список изотопов
Нуклид [n 1] | Z | N | Изотопная масса( Да ) [n 2] [n 3] | Период полураспада | Режим распада [n 4] | Дочерний изотоп | Спин и паритет [n 5] [n 6] | Изотопное изобилие | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Энергия возбуждения [n 6] | |||||||||||||||||||
191 В | 85 | 106 | 1,7 (+ 11−5) мс | (1/2 +) | |||||||||||||||
191m В | 2,1 (+ 4−3) мс | (7 / 2-) | |||||||||||||||||
192 В | 85 | 107 | 192.00314 (28) | 11,5 (0,6) мс | α (99,79%) | 188 Би | 3 + # | ||||||||||||
β + , SF (0,21%) | (разные) | ||||||||||||||||||
192m В | 330 (90) # кэВ | 88 (6) мс | α (99,79%) | 188 м Би | (9-, 10-) | ||||||||||||||
β + , SF (0,21%) | (разные) | ||||||||||||||||||
193 В | 85 | 108 | 192.99984 (6) | 28 (+ 5−4) мс | α | 189 Би | (1/2 +) | ||||||||||||
193м1 при | 50 кэВ | 21 (5) мс | (7 / 2-) | ||||||||||||||||
193m2 В | 39 кэВ | 27 (+ 4−5) мс | (13/2 +) | ||||||||||||||||
194 В | 85 | 109 | 193.99873 (20) | 286 (7) мс | α | 190 Би | (4-, 5-) | ||||||||||||
β + (редко) | 194 По | ||||||||||||||||||
194m В | 480 (190) кэВ | 323 (7) мс | α | 190 Би | (9-, 10-) | ||||||||||||||
IT (редко) | 194 В | ||||||||||||||||||
195 В | 85 | 110 | 194,996268 (10) | 328 (20) мс | α (75%) | 191 Би | (1/2 +) | ||||||||||||
β + (25%) | 195 По | ||||||||||||||||||
195m В | 34 (7) кэВ | 147 (5) мс | (7 / 2-) | ||||||||||||||||
196 В | 85 | 111 | 195.99579 (6) | 253 (9) мс | α (96%) | 192 Би | (3+) | ||||||||||||
β + (4,0%) | 196 По | ||||||||||||||||||
196м1 при | −30 (80) кэВ | 20 # мс | (10-) | ||||||||||||||||
196m2 В | 157.9 (1) кэВ | 11 мкс | (5+) | ||||||||||||||||
197 В | 85 | 112 | 196.99319 (5) | 0,390 (16) с | α (96%) | 193 Би | (9 / 2-) | ||||||||||||
β + (4,0%) | 197 По | ||||||||||||||||||
197m В | 52 (10) кэВ | 2,0 (2) с | (1/2 +) | ||||||||||||||||
198 В | 85 | 113 | 197,99284 (5) | 4,2 (3) с | α (94%) | 194 Би | (3+) | ||||||||||||
β + (6%) | 198 По | ||||||||||||||||||
198m В | 330 (90) # кэВ | 1.0 (2) с | (10-) | ||||||||||||||||
199 В | 85 | 114 | 198.99053 (5) | 6.92 (13) с | α (89%) | 195 Би | (9 / 2-) | ||||||||||||
β + (11%) | 199 Po | ||||||||||||||||||
200 при | 85 | 115 | 199.990351 (26) | 43,2 (9) с | α (57%) | 196 Би | (3+) | ||||||||||||
β + (43%) | 200 Po | ||||||||||||||||||
200 мл при | 112,7 (30) кэВ | 47 (1) с | α (43%) | 196 Би | (7+) | ||||||||||||||
ЭТО | 200 при | ||||||||||||||||||
β + | 200 Po | ||||||||||||||||||
200m2 В | 344 (3) кэВ | 3,5 (2) с | (10-) | ||||||||||||||||
201 В | 85 | 116 | 200.988417 (9) | 85 (3) с | α (71%) | 197 Би | (9 / 2-) | ||||||||||||
β + (29%) | 201 Po | ||||||||||||||||||
202 В | 85 | 117 | 201.98863 (3) | 184 (1) с | β + (88%) | 202 Po | (2, 3) + | ||||||||||||
α (12%) | 198 Би | ||||||||||||||||||
202м1 при | 190 (40) кэВ | 182 (2) с | (7+) | ||||||||||||||||
202m2 В | 580 (40) кэВ | 460 (50) мс | (10-) | ||||||||||||||||
203 В | 85 | 118 | 202.986942 (13) | 7,37 (13) мин | β + (69%) | 203 Po | 9 / 2- | ||||||||||||
α (31%) | 199 Би | ||||||||||||||||||
204 В | 85 | 119 | 203.987251 (26) | 9,2 (2) мин | β + (96%) | 204 По | 7+ | ||||||||||||
α (3,8%) | 200 Би | ||||||||||||||||||
204m В | 587.30 (20) кэВ | 108 (10) мс | ЭТО | 204 В | (10-) | ||||||||||||||
205 В | 85 | 120 | 204,986074 (16) | 26,2 (5) мин | β + (90%) | 205 По | 9 / 2- | ||||||||||||
α (10%) | 201 Би | ||||||||||||||||||
205m В | 2339.65 (23) кэВ | 7,76 (14) мкс | 29/2 + | ||||||||||||||||
206 В | 85 | 121 | 205.986667 (22) | 30,6 (13) мин | β + (99,11%) | 206 Po | (5) + | ||||||||||||
α (0,9%) | 202 Би | ||||||||||||||||||
206m В | 807 (3) кэВ | 410 (80) нс | (10) - | ||||||||||||||||
207 В | 85 | 122 | 206.985784 (23) | 1.80 (4) ч | β + (91%) | 207 По | 9 / 2- | ||||||||||||
α (8,6%) | 203 Би | ||||||||||||||||||
208 В | 85 | 123 | 207.986590 (28) | 1,63 (3) ч | β + (99,5%) | 208 По | 6+ | ||||||||||||
α (0,55%) | 204 Би | ||||||||||||||||||
209 В | 85 | 124 | 208.986173 (8) | 5,41 (5) ч | β + (96%) | 209 По | 9 / 2- | ||||||||||||
α (4,0%) | 205 Би | ||||||||||||||||||
210 В | 85 | 125 | 209.987148 (8) | 8,1 (4) ч | β + (99,8%) | 210 По | (5) + | ||||||||||||
α (0,18%) | 206 Би | ||||||||||||||||||
210м1 при | 2549.6 (2) кэВ | 482 (6) мкс | (15) - | ||||||||||||||||
210m2 В | 4027,7 (2) кэВ | 5,66 (7) мкс | (19) + | ||||||||||||||||
211 В | 85 | 126 | 210.9874963 (30) | 7,214 (7) ч | ЭК (58,2%) | 211 Po | 9 / 2- | ||||||||||||
α (42%) | 207 Би | ||||||||||||||||||
212 В | 85 | 127 | 211.990745 (8) | 0,314 (2) с | α (99,95%) | 208 Би | (1-) | ||||||||||||
β + (0,05%) | 212 По | ||||||||||||||||||
β - (2 × 10 −6 %) | 212 р- н | ||||||||||||||||||
212m1 при | 223 (7) кэВ | 0,119 (3) с | α (99%) | 208 Би | (9-) | ||||||||||||||
IT (1%) | 212 В | ||||||||||||||||||
212m2 В | 4771,6 (11) кэВ | 152 (5) мкс | (25-) | ||||||||||||||||
213 В | 85 | 128 | 212.992937 (5) | 125 (6) нс | α | 209 Би | 9 / 2- | ||||||||||||
214 В | 85 | 129 | 213.996372 (5) | 558 (10) нс | α | 210 Би | 1− | ||||||||||||
214м1 при | 59 (9) кэВ | 265 (30) нс | |||||||||||||||||
214m2 В | 231 (6) кэВ | 760 (15) нс | 9− | ||||||||||||||||
215 В | 85 | 130 | 214.998653 (7) | 0,10 (2) мс | α | 211 Би | 9 / 2- | След [n 7] | |||||||||||
216 В | 85 | 131 | 216.002423 (4) | 0,30 (3) мс | α (99,99%) | 212 Би | 1− | ||||||||||||
β - (0,006%) | 216 р- н | ||||||||||||||||||
ЭК (3 × 10 -7 %) | 216 Po | ||||||||||||||||||
216м В | 413 (5) кэВ | 100 # мкс | (9-) | ||||||||||||||||
217 В | 85 | 132 | 217.004719 (5) | 32,3 (4) мс | α (99,98%) | 213 Би | 9 / 2- | След [n 8] | |||||||||||
β - (0,012%) | 217 р- н | ||||||||||||||||||
218 В | 85 | 133 | 218.008694 (12) | 1,5 (3) с | α (99,9%) | 214 Би | 1− # | След [n 9] | |||||||||||
β - (0,10%) | 218 р- н | ||||||||||||||||||
219 В | 85 | 134 | 219.011162 (4) | 56 (3) с | α (97%) | 215 Би | (9 / 2-) | След [n 7] | |||||||||||
β - (3,0%) | 219 р- н | ||||||||||||||||||
220 В | 85 | 135 | 220.01541 (6) | 3,71 (4) мин | β - (92%) | 220 руб. | 3 (- #) | ||||||||||||
α (8,0%) | 216 Би | ||||||||||||||||||
221 В | 85 | 136 | 221.01805 (21) # | 2,3 (2) мин | β - | 221 р- н | 3 / 2- # | ||||||||||||
222 В | 85 | 137 | 222.02233 (32) # | 54 (10) с | β - | 222 р- н | |||||||||||||
223 В | 85 | 138 | 223.02519 (43) # | 50 (7) с | β - | 223 р- н | 3 / 2- # | ||||||||||||
224 В | 85 | 139 | 224.02975 (22) # | 2,5 (1,5) мин | β - | 224 р- н | |||||||||||||
Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы: |
- ^ m At - Возбужденный ядерный изомер .
- ^ () - Неопределенность (1 σ ) дана в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
- ^ # - Атомная масса с пометкой #: значение и погрешность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из тенденций, полученных с помощью массовой поверхности (TMS).
- ^ Режимы распада:
EC: Электронный захват ЭТО: Изомерный переход - ^ () значение спина - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
- ^ a b # - Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN).
- ^ Б Intermediate продукт распада из 235 U
- ^ Промежуточный продукт распада 237 Np
- ^ Промежуточный продукт распада 238 U
Альфа-распад
Характеристики альфа-распада для образцов изотопов астата [a] | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|
Массовое число | Избыток массы [1] | Массовый избыток дочери [1] | Средняя энергия альфа- распада | Период полураспада [1] | Вероятность альфа- распада [1] | Период полураспада альфа- распада |
207 | −13,243 МэВ | −19,116 МэВ | 5,873 МэВ | 1.80 ч | 8,6 % | 20.9 ч |
208 | −12,491 МэВ | −18,243 МэВ | 5,752 МэВ | 1,63 ч | 0,55 % | 12,3 г |
209 | −12,880 МэВ | −18,638 МэВ | 5,758 МэВ | 5,41 ч | 4,1 % | 5,5 дн |
210 | −11,972 МэВ | −17,604 МэВ | 5,632 МэВ | 8.1 ч | 0,175 % | 193 г |
211 | −11,647 МэВ | −17,630 МэВ | 5,983 МэВ | 7.21 ч | 41,8 % | 17,2 ч |
212 | −8,621 МэВ | −16,436 МэВ | 7,825 МэВ | 0,31 с | ≈100% | 0,31 с |
213 | −6,579 МэВ | −15.834 МэВ | 9,255 МэВ | 125 нс | 100 % | 125 нс |
214 | −3,380 МэВ | −12,366 МэВ | 8,986 МэВ | 558 нс | 100 % | 558 нс |
219 | 10,397 МэВ | 4.073 МэВ | 6,324 МэВ | 56 с | 97 % | 58 с |
220 | 14,350 МэВ | 8,298 МэВ | 6.052 МэВ | 3,71 мин. | 8 % | 46,4 мин |
221 [b] | 16,810 МэВ | 11,244 МэВ | 5.566 МэВ | 2.3 мин. | экспериментально альфа стабильный | ∞ |
Астатин имеет 23 ядерных изомера (ядра с одним или несколькими нуклонами - протонами или нейтронами - в возбужденном состоянии ). Ядерный изомер может быть также называется « мета -state»; это означает, что система имеет больше внутренней энергии, чем « основное состояние » (состояние с минимально возможной внутренней энергией), что делает первое, вероятно, распадающимся на второе. Для каждого изотопа может быть более одного изомера. Наиболее стабильным из них является астатин-202m1 [c] , период полураспада которого составляет около 3 минут; это больше, чем у всех основных состояний, кроме изотопов 203–211 и 220. Наименее стабильным является астатин-214m1; его период полураспада 265 нс короче, чем у всех основных состояний, кроме астатина-213. [1]
Энергия альфа-распада соответствует той же тенденции, что и для других тяжелых элементов. [2] Более легкие изотопы астата имеют довольно высокие энергии альфа-распада, которые становятся ниже по мере того, как ядра становятся тяжелее. Однако астат-211 имеет значительно более высокую энергию, чем предыдущий изотоп; у него есть ядро с 126 нейтронами, а 126 - магическое число (соответствующее заполненной нейтронной оболочке). Несмотря на то, что время полураспада такое же, как и у предыдущего изотопа (8,1 часа для астатина-210 и 7,2 часа для астатина-211), вероятность альфа-распада для последнего намного выше: 41,8 процента против всего 0,18 процента. [1] [d] Два следующих изотопа выделяют еще больше энергии, при этом астат-213 выделяет наибольшее количество энергии из всех изотопов астата. По этой причине это самый короткоживущий изотоп астата. [2] Хотя более тяжелые изотопы астата выделяют меньше энергии, долгоживущих изотопов астата не существует; это происходит из-за возрастающей роли бета-распада . [2] Этот способ распада особенно важен для астата: еще в 1950 году было постулировано, что этот элемент не имеет бета-стабильных изотопов (то есть изотопов, которые вообще не подвергаются бета-распаду), [3] хотя измерения ядерной массы показывают что 215 At фактически является бета-стабильным, поскольку он имеет самую низкую массу из всех изобар с A = 215. [4] Режим бета-распада был обнаружен для всех других изотопов астата, кроме астатина-213, астатина-214 и астатин-216м. [1] Среди других изотопов: астат-210 и более легкие изотопы распадаются с испусканием позитронов ; астат-216 и более тяжелые изотопы подвергаются бета-распаду ; астат-212 может распадаться в любом случае; а астат-211 распадается за счет электронного захвата . [1]
Самый стабильный изотоп астатина - астатин-210, период полураспада которого составляет около 8,1 часа. Основной режим распада этого изотопа - излучение позитронов в относительно долгоживущий альфа-излучатель, полоний-210 . Всего лишь пять изотопов астата имеют период полураспада, превышающий один час: те, которые находятся между 207 и 211. Наименее стабильным изотопом в основном состоянии является астатин-213 с периодом полураспада около 125 наносекунд . Он подвергается альфа-распаду до чрезвычайно долгоживущего (практически стабильного) изотопа висмута-209 . [1]
Смотрите также
- ^ В таблице под словами «избыток массы» приведены эквиваленты энергии, а не реальные избытки массы; «дочерняя избыточная масса» означает энергетический эквивалент суммы избыточной массы дочерней изотопа и альфа-частицы; «Период полураспада при альфа-распаде» относится к периоду полураспада, если не указаны режимы распада, отличные от альфа.
- ^ Поскольку не было показано, что астат-221 подвергается альфа-распаду, энергия альфа-распада является теоретической. Величина превышения массы рассчитывается, а не измеряется.
- ^ "m1" означает, что это состояние изотопа является следующим возможным состоянием выше - энергия больше, чем - основное состояние. «m2» и подобные обозначения относятся к более высоким энергетическим состояниям. Число может быть опущено, если есть только одно устоявшееся мета-состояние, такое как астатин-216m. Обратите внимание, что существуют и другие методы обозначения.
- ^ Это означает, что если не указаны другие виды распада, кроме альфа, то период полураспада астатина-210 составляет 4628,6 часов (128,9 дня), а у астатина-211 - 17,2 часа (0,9 дня). Следовательно, астат-211 менее устойчив к альфа-распаду, чем более легкий изотоп, и с большей вероятностью подвергнется альфа-распаду за тот же период времени.
Рекомендации
- ^ a b c d e f g h i Audi, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE " , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
- ^ a b c Лаврухина, Поздняков 1966 , с. 232.
- ^ Ранкама, Калерво (1956). Изотопная геология (2-е изд.). Pergamon Press. п. 403. ISBN 978-0-470-70800-2.
- ^ Audi, G .; Кондев Ф.Г .; Wang, M .; Хуанг, WJ; Наими, С. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030001. Bibcode : 2017ChPhC..41c0001A . DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 41/3/030001 .
- Лаврухина Августа Константиновна; Поздняков, Александр Александрович (1966).Аналитическая химия технеция, прометия, астатина и франция[ Аналитическая химия технеция, прометия, астатина и франция ]. Наука .
- Изотопные массы из:
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE " , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
- Изотопные составы и стандартные атомные массы из:
- де Лаэтер, Джон Роберт ; Бёльке, Джон Карл; Де Бьевр, Поль; Хидака, Хироши; Пайзер, Х. Штеффен; Росман, Кевин-младший; Тейлор, Филип DP (2003). «Атомный вес элементов. Обзор 2000 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 75 (6): 683–800. DOI : 10.1351 / pac200375060683 .
- Визер, Майкл Э. (2006). «Атомный вес элементов 2005 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 78 (11): 2051–2066. DOI : 10,1351 / pac200678112051 . Выложите резюме .
- Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из следующих источников.
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE " , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
- Национальный центр ядерных данных . «База данных NuDat 2.x» . Брукхейвенская национальная лаборатория .
- Холден, Норман Э. (2004). «11. Таблица изотопов». В Лиде, Дэвид Р. (ред.). CRC Справочник по химии и физике (85-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9.