Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Основные изотопы ксенона  ( 54 Xe)
ИзотопРазлагаться
избытокпериод полураспада ( т 1/2 )Режимпродукт
124 Xe0,095%1,8 × 10 22  лет [1]εε124 Те
125 Xeсин16.9 чε125 I
126 Xe0,089%стабильный
127 Xeсин36,345 гε127 I
128 Xe1,910%стабильный
129 Xe26,401%стабильный
130 Xe4,071%стабильный
131 Xe21,232%стабильный
132 Xe26,909%стабильный
133 Xeсин5,247 гβ -133 Cs
134 Xe10,436%стабильный
135 Xeсин9,14 чβ -135 Cs
136 Xe8,857%2,165 × 10 21  г [2]β - β -136 Ba
Стандартный атомный вес A r, стандартный (Xe)
  • 131,293 (6) [3]

Встречающийся в природе ксенон ( 54 Xe) состоит из семи стабильных изотопов и двух очень долгоживущих изотопов. Двойной захват электронов наблюдался в 124 Xe (период полураспада 1,8 ± 0,5 (стат) ± 0,1 (sys) × 10 22 года ) [1] и двойной бета-распад у 136 Xe (период полураспада 2,165 ± 0,016 (стат) ± 0,059 (сис) × 10 21 год ), [2] которые относятся к числу самых продолжительных измеренных периодов полураспада всех нуклидов. Изотопы 126 Xe и 134Также предсказывается, что Xe подвергается двойному бета-распаду [4], но этого никогда не наблюдалось в этих изотопах, поэтому они считаются стабильными. [5] [6] Помимо этих стабильных форм, было изучено 32 искусственных нестабильных изотопа и различных изомеров, самым долгоживущим из которых является 127 Xe с периодом полураспада 36,345 дней. Все остальные изотопы имеют период полураспада менее 12 дней, в большинстве случаев менее 20 часов. Самый короткоживущий изотоп 108 Xe [7] имеет период полураспада 58 мкс и является самым тяжелым из известных нуклидов с равным количеством протонов и нейтронов. Из известных изомеров самым долгоживущим является 131m Xe с периодом полураспада 11,934 дня.129 Xe производится бета - распада в 129 I ( период полураспада : 16 миллионов лет); 131m Xe, 133 Xe, 133m Xe и 135 Xe некоторые из продуктов деления обоих 235 U и 239 Pu , поэтому используются в качестве индикаторов ядерных взрывов .

Искусственный изотоп 135 Xe имеет большое значение в работе ядерных реакторов деления . 135 Xe имеет огромное поперечное сечение для тепловых нейтронов , 2,65 × 10 6 барн , поэтому он действует как поглотитель нейтронов или « яд », который может замедлить или остановить цепную реакцию после определенного периода работы. Это было обнаружено в самых первых ядерных реакторах, построенных в рамках американского Манхэттенского проекта для производства плутония . Из-за этого эффекта проектировщики должны предусмотреть увеличение мощности реактора.реактивность (количество нейтронов на одно деление, которые переходят к делению других атомов ядерного топлива) выше начального значения, необходимого для начала цепной реакции.

Относительно высокие концентрации радиоактивных изотопов ксенона также обнаруживаются в ядерных реакторах из-за выделения этого газа деления из треснувших топливных стержней или деления урана в охлаждающей воде. [ необходима цитата ] Концентрации этих изотопов все еще обычно низкие по сравнению с естественным радиоактивным благородным газом 222 Rn .

Поскольку ксенон является индикатором двух родительских изотопов , соотношение изотопов Xe в метеоритах является мощным инструментом для изучения формирования Солнечной системы . Метод датирования I-Xe дает время, прошедшее между нуклеосинтезом и конденсацией твердого объекта из солнечной туманности (ксенон является газом, только та его часть, которая образовалась после конденсации, будет присутствовать внутри объекта). Изотопы ксенона также являются мощным инструментом для понимания земной дифференциации . Избыток 129 Xe обнаружен в углекислом газе из скважин из Нью-Мексикосчиталось, что они образовались в результате распада газов, образовавшихся в мантии вскоре после образования Земли. [8]

Список изотопов [ править ]

Нуклид
[n 1]		ZNИзотопная масса ( Да ) [n 2] [n 3]
Период полураспада
[n 4]		Режим распада
[n 5]		Дочерний изотоп
[n 6]		Спин и
четность
[n 7] [n 8]		Естественное изобилие (мольная доля)
Энергия возбужденияНормальная пропорцияДиапазон вариации
108 Xe [7]545458 (+ 106-23) мксα104 Те0+
109 Xe545513 (2) мсα105 Те
110 Xe5456109.94428 (14)310 (190) мс
[105 (+ 35-25) мс]		β +110 я0+
α106 Те
111 Xe5457110.94160 (33) #740 (200) мсβ + (90%)111 I5/2 + #
α (10%)107 Те
112 Xe5458111.93562 (11)2,7 (8) сβ + (99,1%)112 я0+
α (0,9%)108 Те
113 Xe5459112.93334 (9)2,74 (8) сβ + (92,98%)113 я(5/2 +) #
β + , p (7%)112 Те
α (0,011%)109 Те
β + , α (0,007%)109 Сб
114 Xe5460113.927980 (12)10.0 (4) сβ +114 I0+
115 Xe5461114.926294 (13)18 (4) сβ + (99,65%)115 я(5/2 +)
β + , p (0,34%)114 Те
β + , α (3 × 10 −4 %)111 Сб
116 Xe5462115.921581 (14)59 (2) сβ +116 я0+
117 Xe5463116.920359 (11)61 (2) сβ + (99,99%)117 я5/2 (+)
β + , p (0,0029%)116 Те
118 Xe5464117.916179 (11)3,8 (9) минβ +118 я0+
119 Xe5465118.915411 (11)5,8 (3) минβ +119 я5/2 (+)
120 Xe5466119.911784 (13)40 (1) минβ +120 я0+
121 Xe5467120.911462 (12)40,1 (20) минβ +121 I(5/2 +)
122 Xe5468121,908368 (12)20,1 (1) чβ +122 я0+
123 Xe5469122.908482 (10)2,08 (2) чEC123 I1/2 +
123 м Xe185.18 (22) кэВ5,49 (26) мкс7/2 (-)
124 Xe [n 9]5470123.905893 (2)1,8 (0,5 (стат), 0,1 (SYS)) × 10 22  у [1]Двойной ЭК124 Те0+9,52 (3) × 10 −4
125 Xe5471124,9063955 (20)16.9 (2) чβ +125 I1/2 (+)
125 мл Xe252.60 (14) кэВ56,9 (9) сЭТО125 Xe9/2 (-)
125м2 Xe295,86 (15) кэВ0,14 (3) мкс7/2 (+)
126 Xe5472125.904274 (7)Наблюдательно стабильный [n 10]0+8,90 (2) × 10 −4
127 Xe5473126.905184 (4)36,345 (3) сутEC127 I1/2 +
127 м Xe297.10 (8) кэВ69,2 (9) сЭТО127 Xe9 / 2-
128 Xe5474127.9035313 (15)Конюшня [n 11]0+0,019102 (8)
129 Xe [n 12]5475128.9047794 (8)Конюшня [n 11]1/2 +0,264006 (82)
129 м Xe236.14 (3) кэВ8,88 (2) дЭТО129 Xe11 / 2−
130 Xe5476129.9035080 (8)Конюшня [n 11]0+0,040710 (13)
131 Xe [n 13]5477130.9050824 (10)Конюшня [n 11]3/2 +0,212324 (30)
131 м Xe163.930 (8) кэВ11.934 (21) сутЭТО131 Xe11 / 2−
132 Xe [n 13]5478131,9041535 (10)Конюшня [n 11]0+0,269086 (33)
132 м Xe2752.27 (17) кэВ8,39 (11) мсЭТО132 Xe(10+)
133 Xe [n 13] [n 14]5479132.9059107 (26)5,2475 (5) дβ -133 Cs3/2 +
133m Xe233,221 (18) кэВ2,19 (1) dЭТО133 Xe11 / 2−
134 Xe [n 13]5480133.9053945 (9)Наблюдательно стабильный [n 15]0+0,104357 (21)
134m1 Xe1965,5 (5) кэВ290 (17) мсЭТО134 Xe7−
134м2 Xe3025.2 (15) кэВ5 (1) мкс(10+)
135 Xe [n 16]5481 год134.907227 (5)9,14 (2) чβ -135 Cs3/2 +
135 м Xe526,551 (13) кэВ15,29 (5) минИТ (99,99%)135 Xe11 / 2−
β - (0,004%)135 Cs
136 Xe [n 9]5482135,907219 (8)2,165 (0,016 (стат), 0,059 (SYS)) × 10 21  у [2]β - β -136 Ba0+0,088573 (44)
136 м Xe1891,703 (14) кэВ2,95 (9) мкс6+
137 Xe5483136.911562 (8)3,818 (13) минβ -137 Cs7 / 2−
138 Xe5484137.91395 (5)14,08 (8) минβ -138 Cs0+
139 Xe5485138.918793 (22)39.68 (14) сβ -139 Cs3 / 2-
140 Xe5486139.92164 (7)13.60 (10) сβ -140 Cs0+
141 Xe5487140.92665 (10)1,73 (1) сβ - (99,45%)141 Cs5/2 (- #)
β - , n (0,043%)140 Cs
142 Xe5488141.92971 (11)1,22 (2) сβ - (99,59%)142 Cs0+
β - , n (0,41%)141 Cs
143 Xe5489142.93511 (21) #0,511 (6) сβ -143 Cs5 / 2-
144 Xe5490143.93851 (32) #0,388 (7) сβ -144 Cs0+
β - , п143 Cs
145 Xe5491144.94407 (32) #188 (4) мсβ -145 Cs(3/2 -) #
146 Xe5492145.94775 (43) #146 (6) мсβ -146 Cs0+
147 Xe5493146.95356 (43) #130 (80) мс
[0,10 (+ 10−5) с]		β -147 Cs3 / 2- #
β - , п146 Cs
  1. ^ m Xe - Возбужденный ядерный изомер .
  2. ^ () - Неопределенность (1 σ ) дана в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  3. ^ # - 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).
  4. ^ Жирный период полураспада  - почти стабильный, период полураспада больше возраста Вселенной .
  5. ^ Режимы распада:
    EC:Электронный захват
    ЭТО:Изомерный переход
    n:Эмиссия нейтронов
  6. ^ Дочерний символ жирным шрифтом - Дочерний продукт стабилен.
  7. ^ () значение спина - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
  8. ^ # - Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN).
  9. ^ a b Первородный радионуклид
  10. ^ Предполагается, что подвергается β + β + распаду до 126 Те
  11. ^ a b c d e Теоретически способна к спонтанному делению
  12. ^ Используется в методе радиодирования грунтовых вод и для вывода определенных событий в истории Солнечной системы.
  13. ^ a b c d Продукт деления
  14. ^ Имеет медицинское применение
  15. ^ Предполагается, что подвергается β - β - распаду до 134 Ba с периодом полураспада более 11 × 10 15 лет
  16. ^ Самый мощный известный поглотитель нейтронов , производится на атомных электростанцияхкачестве продукта распада из 135 I, сам продукт распада 135 Te, в продукт деления . Обычно поглощает нейтроны всредах свысоким нейтронным потоком и превращается в 136 Xe ; см. йодную яму для получения дополнительной информации
  • Изотопный состав относится к составу воздуха.

Ксенон-124 [ править ]

Ксенон-124 - это изотоп ксенона, который подвергается двойному захвату электрона в теллур -124 с очень длинным периодом полураспада, составляющим1,8 × 10 22 года, что более чем на 12 порядков больше возраста Вселенной ((13,799 ± 0,021) × 10 9  лет ). Такие распады наблюдались в детекторе XENON1T в 2019 году и являются самыми редкими процессами, которые когда-либо наблюдались напрямую. [9] (Были измерены даже более медленные распады других ядер, но путем обнаружения продуктов распада, которые накапливались за миллиарды лет, а не их непосредственного наблюдения. [10] )

Ксенон-133 [ править ]

Изотопы ксенона,  133 Xe
Общий
Символ133 Xe
Именаизотопы ксенона, Xe-133
Протоны54
Нейтронов79
Данные о нуклидах
Природное изобилиесин
Период полураспада5,243 г (1)
Продукты распада133 Cs
Изотопная масса132.9059107 ед.
Вращение3/2 +
Режимы распада
Режим распадаЭнергия распада ( МэВ )
Бета -0,427
Изотопы ксенона
Полная таблица нуклидов

Ксенон-133 (продается как лекарство под торговой маркой Xeneisol , код ATC V09EX03 ( ВОЗ )) представляет собой изотоп ксенона. Это радионуклид, который вдыхают для оценки легочной функции и визуализации легких . [11] Он также используется для визуализации кровотока, особенно в головном мозге . [12] 133 Xe также является важным продуктом деления . [ необходима цитата ] Он выбрасывается в атмосферу в небольших количествах некоторыми атомными электростанциями. [13]

Ксенон-135 [ править ]

Основная статья: Ксенон-135

Ксенон-135 является радиоактивным изотопом из ксенона , получают в качестве продукта деления урана. Она имеет период полураспада около 9,2 часов и является самым мощным известным нейтрон абсорбирующий ядерный яд (имеющий поглощения нейтронов сечение 2 млн амбары [14] ). Общий выход ксенона-135 от деления составляет 6,3%, хотя большая его часть является результатом радиоактивного распада теллура-135 и йода-135, образующегося при делении . Xe-135 оказывает существенное влияние на работу ядерного реактора ( ксеноновая яма). Некоторые атомные электростанции сбрасывают его в небольших количествах в атмосферу. [13]

Ксенон-136 [ править ]

Ксенон-136 - это изотоп ксенона, который подвергается двойному бета-распаду до бария- 136 с очень длинным периодом полураспада2,11 × 10 21 год, что более чем на 10 порядков больше возраста Вселенной ((13,799 ± 0,021) × 10 9  лет ). Он используется в эксперименте Enriched Xenon Observatory для поиска безнейтринного двойного бета-распада .

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c "Наблюдение двойного захвата двух нейтрино электрона в 124 Xe с помощью XENON1T". Природа . 568 (7753): 532–535. 2019 DOI : 10.1038 / s41586-019-1124-4 .
  2. ^ a b c Альберт, JB; Auger, M .; Оти, диджей; Барбо, П.С.; Beauchamp, E .; Beck, D .; Белов, В .; Benitez-Medina, C .; Bonatt, J .; Breidenbach, M .; Brunner, T .; Буренков, А .; Цао, GF; Chambers, C .; Chaves, J .; Кливленд, Б. Готовит еду.; Craycraft, A .; Дэниелс, Т .; Данилов, М .; Догерти, SJ; Дэвис, CG; Дэвис, Дж .; Devoe, R .; Delaquis, S .; Доби, А .; Долголенко, А .; Долински, MJ; Dunford, M .; и другие. (2014). «Улучшенное измерение периода полураспада 2νββ 136 Xe с детектором EXO-200». Physical Review C . 89 . arXiv : 1306.6106 . Bibcode : 2014PhRvC..89a5502A . doi :10.1103 / PhysRevC.89.015502 .
  3. ^ Meija, Juris; и другие. (2016). «Атомный вес элементов 2013 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 88 (3): 265–91. DOI : 10,1515 / пак-2015-0305 .
  4. ^ Ван, М .; Audi, G .; Кондев Ф.Г .; Хуанг, WJ; Naimi, S .; Сюй, X. (2017). «Оценка атомной массы AME2016 (II). Таблицы, графики и ссылки» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030003-1–030003-442. DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 41/3/030003 .
  5. ↑ Status of ββ-decay in Xenon , Roland Lüscher, доступ онлайн 17 сентября 2007 г. Архивировано 27 сентября 2007 г., в Wayback Machine
  6. ^ Баррос, N .; Thurn, J .; Зубер, К. (2014). «Двойные поиски бета-распада 134 Xe, 126 Xe и 124 Xe с помощью крупномасштабных детекторов Xe». Журнал Physics G . 41 (11): 115105–1–115105–12. arXiv : 1409,8308 . DOI : 10,1088 / 0954-3899 / 41/11/115105 . S2CID 116264328 . 
  7. ^ a b Auranen, K .; и другие. (2018). «Сверхразрешенный α-распад до дважды магического 100 Sn» (PDF) . Письма с физическим обзором . 121 (18): 182501. дои : 10,1103 / PhysRevLett.121.182501 . PMID 30444390 .  
  8. ^ Булос, MS; Мануэль, ОК (1971). «Ксеноновая запись исчезнувшей радиоактивности на Земле». Наука . 174 (4016): 1334–1336. Bibcode : 1971Sci ... 174.1334B . DOI : 10.1126 / science.174.4016.1334 . PMID 17801897 . S2CID 28159702 .  
  9. ^ Дэвид Нильд (26 апреля 2019). «Детектор темной материи только что зафиксировал одно из самых редких событий, известных науке» .
  10. ^ Хеннеке, Эдвард В., ОК Мануэль и Дварка Д. Сабу. (1975). «Двойной бета-распад Те 128» . Physical Review C . 11 (4): 1378–1384. DOI : 10.1103 / PhysRevC.11.1378 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  11. ^ Джонс, RL; Спроул, Б.Дж.; Овертон, Т. Р. (1978). «Измерение регионарной вентиляции и перфузии легких с помощью Xe-133». Журнал ядерной медицины . 19 (10): 1187–1188. PMID 722337 . 
  12. ^ Хоши, H .; Jinnouchi, S .; Watanabe, K .; Ониши, Т .; Uwada, O .; Nakano, S .; Киношита, К. (1987). «Визуализация церебрального кровотока у пациентов с опухолью головного мозга и артериовенозной мальформацией с использованием оксима гексаметилпропиленамина Tc-99m - сравнение с Xe-133 и IMP». Каку Игаку . 24 (11): 1617–1623. PMID 3502279 . 
  13. ^ a b Сбросы сточных вод с атомных электростанций и установок топливного цикла . Национальная академия прессы (США). 2012-03-29.
  14. ^ Таблица нуклидов 13-е издание
  • Изотопные массы из Ame2003 Atomic Mass Evaluation, выполненные Жоржем Ауди, Алдертом Хендриком Вапстра, Кэтрин Тибо, Жаном Блахо и Оливье Берсильоном в Nuclear Physics A729 (2003).
  • 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.