Изотопы протактиния - Isotopes of protactinium
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Стандартный атомный вес A r, стандартный (Па) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Протактиний ( 91 Па) не имеет стабильных изотопов . Три встречающихся в природе изотопа позволяют задать стандартный атомный вес.
Было охарактеризовано 30 радиоизотопов протактиния, наиболее стабильным из которых является 231 Па с периодом полураспада 32 760 лет, 233 Па с периодом полураспада 26 967 дней и 230 Па с периодом полураспада 17,4 дня. Все оставшиеся радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 1,6 суток, а у большинства из них период полураспада менее 1,8 секунды. Этот элемент также имеет пять мета-состояний , 217 м Па (t 1/2 1,15 миллисекунды), 220 м 1 Па (t 1/2 = 308 наносекунд), 220 м 2 Па (t 1/2 = 69 наносекунд), 229 м Па (t 1/2 = 420 наносекунд) и 234 м Па (t 1/2 = 1,17 минуты).
Единственный в природе изотопы 231 Па, которое происходит как промежуточный продукт распада 235 U , 234 Па и 234m Па, оба из которых происходят в качестве промежуточных продуктов распада 238 U . 231 Па составляет почти весь природный протактиний.
Первичный режим распада для изотопов Па легче , чем (и в том числе) наиболее стабильного изотопом 231 Па является альфа - распадом , за исключением 228 Па до 230 Па, что в первую очередь распад с помощью электронного захвата к изотопам тория . Первичная мода для более тяжелых изотопов - это бета-минус (β - ) распад . Первичные продукты распада из 231 Па и изотопы протактиния и легче , чем в том числе 227 Па являются изотопами актиния и продукты распада первичными для более тяжелых изотопов протактиния являются изотопы урана .
Список изотопов
| Нуклид |
Историческое название |
Z | N |
Изотопная масса ( Да ) |
Период полураспада |
Режим распада |
Дочерний изотоп |
Спин и паритет |
Естественное изобилие (мольная доля) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Энергия возбуждения | Нормальная пропорция | Диапазон вариации | ||||||||
| 211 Па | 91 | 120 | 3,8 (+ 4,6−1,4) мс | α | 207 Ac | 9 / 2- # | ||||
| 212 Па | 91 | 121 | 212.02320 (8) | 8 (5) мс [5,1 (+ 61−19) мс] |
α | 208 Ac | 7 + # | |||
| 213 Па | 91 | 122 | 213.02111 (8) | 7 (3) мс [5,3 (+ 40−16) мс] |
α | 209 Ас | 9 / 2- # | |||
| 214 Па | 91 | 123 | 214.02092 (8) | 17 (3) мс | α | 210 АС | ||||
| 215 Па | 91 | 124 | 215.01919 (9) | 14 (2) мс | α | 211 Ас | 9 / 2- # | |||
| 216 Па | 91 | 125 | 216.01911 (8) | 105 (12) мс | α (80%) | 212 Ас | ||||
| β + (20%) | 216 Чт | |||||||||
| 217 Па | 91 | 126 | 217.01832 (6) | 3,48 (9) мс | α | 213 Ас | 9 / 2- # | |||
| 217 млн Па | 1860 (7) кэВ | 1.08 (3) мс | α | 213 Ас | 29/2 + # | |||||
| IT (редко) | 217 Па | |||||||||
| 218 Па | 91 | 127 | 218.020042 (26) | 0,113 (1) мс | α | 214 Ас | ||||
| 219 Па | 91 | 128 | 219.01988 (6) | 53 (10) нс | α | 215 Ас | 9 / 2- | |||
| β + (5 × 10 -9 %) | 219 Чт | |||||||||
| 220 Па | 91 | 129 | 220.02188 (6) | 780 (160) нс | α | 216 Ac | 1− # | |||
| 220 мл Па | 34 (26) кэВ | 308 (+ 250-99) нс | α | 216 Ac | ||||||
| 220 м2 Па | 297 (65) кэВ | 69 (+ 330-30) нс | α | 216 Ac | ||||||
| 221 Па | 91 | 130 | 221.02188 (6) | 4,9 (8) мкс | α | 217 Ас | 9 / 2- | |||
| 222 Па | 91 | 131 | 222.02374 (8) # | 3,2 (3) мс | α | 218 Ас | ||||
| 223 Па | 91 | 132 | 223.02396 (8) | 5,1 (6) мс | α | 219 Ас | ||||
| β + (0,001%) | 223 Чт | |||||||||
| 224 Па | 91 | 133 | 224.025626 (17) | 844 (19) мс | α (99,9%) | 220 В переменного тока | 5− # | |||
| β + (0,1%) | 224 чт. | |||||||||
| 225 Па | 91 | 134 | 225.02613 (8) | 1,7 (2) с | α | 221 Ас | 5 / 2- # | |||
| 226 Па | 91 | 135 | 226.027948 (12) | 1,8 (2) мин | α (74%) | 222 Ас | ||||
| β + (26%) | 226 Чт | |||||||||
| 227 Па | 91 | 136 | 227.028805 (8) | 38,3 (3) мин | α (85%) | 223 Ас | (5 / 2-) | |||
| ЭК (15%) | 227 Чт | |||||||||
| 228 Па | 91 | 137 | 228.031051 (5) | 22 (1) ч | β + (98,15%) | 228 Чт | 3+ | |||
| α (1,85%) | 224 Ас | |||||||||
| 229 Па | 91 | 138 | 229.0320968 (30) | 1,50 (5) г | ЭК (99,52%) | 229 Чт | (5/2 +) | |||
| α (0,48%) | 225 АС | |||||||||
| 229 млн Па | 11,6 (3) кэВ | 420 (30) нс | 3 / 2- | |||||||
| 230 Па | 91 | 139 | 230.034541 (4) | 17,4 (5) д | β + (91,6%) | 230 Чт | (2-) | |||
| β - (8,4%) | 230 U | |||||||||
| α (0,00319%) | 226 Ас | |||||||||
| 231 Па | Протоактиний | 91 | 140 | 231.0358840 (24) | 3,276 (11) × 10 4 г | α | 227 Ас | 3 / 2- | 1,0000 | |
| КД (1,34 × 10 -9 %) |
207 Tl 24 Ne |
|||||||||
| SF (3 × 10 −10 %) | (разные) | |||||||||
| CD (10 -12 %) |
208 Пб 23 Ж |
|||||||||
| 232 Па | 91 | 141 | 232.038592 (8) | 1,31 (2) д | β - | 232 U | (2-) | |||
| ЭК (0,003%) | 232 Чт | |||||||||
| 233 Па | 91 | 142 | 233.0402473 (23) | 26.975 (13) д | β - | 233 U | 3 / 2- | След | ||
| 234 Па | Уран Z | 91 | 143 | 234.043308 (5) | 6,70 (5) ч | β - | 234 U | 4+ | След | |
| SF (3 × 10 −10 %) | (разные) | |||||||||
| 234 млн Па | Уран X 2 Бревий |
78 (3) кэВ | 1,17 (3) мин | β - (99,83%) | 234 U | (0-) | След | |||
| ИТ (0,16%) | 234 Па | |||||||||
| SF (10 -10 %) | (разные) | |||||||||
| 235 Па | 91 | 144 | 235.04544 (5) | 24,44 (11) мин | β - | 235 U | (3/2-) | |||
| 236 Па | 91 | 145 | 236,04868 (21) | 9,1 (1) мин | β - | 236 U | 1 (-) | |||
| β - , SF (6 × 10 −8 %) | (разные) | |||||||||
| 237 Па | 91 | 146 | 237.05115 (11) | 8,7 (2) мин | β - | 237 U | (1/2 +) | |||
| 238 Па | 91 | 147 | 238.05450 (6) | 2,27 (9) мин | β - | 238 U | (3 -) # | |||
| β - , SF (2,6 × 10 −6 %) | (разные) | |||||||||
| 239 Па | 91 | 148 | 239.05726 (21) # | 1,8 (5) ч | β - | 239 U | (3/2) (- #) | |||
| 240 Па | 91 | 149 | 240.06098 (32) # | 2 # мин | β - | 240 U | ||||
- ^ m Па - 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).
- ^ a b # - Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN).
-
^
Режимы распада:
CD: Распад кластера EC: Электронный захват ЭТО: Изомерный переход SF: Самопроизвольное деление - ^ Дочерний символ выделен жирным курсивом - дочерний продукт почти стабилен.
- ^ () значение спина - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
- ^ Промежуточный продукт распада из 235 U
- ^ Промежуточный продукт распада 237 Np
- ^ а б Промежуточный продукт распада 238 U
Актиниды и продукты деления
|
Актиниды и продукты деления по периоду полураспада
|
||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Актиниды по цепочке распада |
Период полураспада ( а ) |
Продукты деления из 235 U по доходности | ||||||
| 4 п | 4 п +1 | 4 п +2 | 4 п +3 | |||||
| 4,5–7% | 0,04–1,25% | <0,001% | ||||||
| 228 Ра № | 4–6 а | † | 155 Eu þ | |||||
| 244 см ƒ | 241 Pu ƒ | 250 кф | 227 Ас № | 10–29 а | 90 Sr | 85 кр | 113м кд þ | |
| 232 U ƒ | 238 Pu ƒ | 243 см ƒ | 29–97 а | 137 Cs | 151 см þ | 121 м Sn | ||
| 248 Bk | 249 Cf ƒ | 242m Am ƒ | 141–351 а |
Никакие продукты деления не |
||||
| 241 Am ƒ | 251 Cf ƒ | 430–900 а | ||||||
| 226 Ra № | 247 Bk | 1,3–1,6 тыс. Лет назад | ||||||
| 240 Pu | 229 Чт | 246 см ƒ | 243 Am ƒ | 4,7–7,4 тыс. Лет | ||||
| 245 см ƒ | 250 см | 8,3–8,5 тыс. Лет | ||||||
| 239 Pu ƒ | 24,1 тыс. Лет назад | |||||||
| 230 Чт № | 231 Па № | 32–76 тыс. Лет назад | ||||||
| 236 Np ƒ | 233 U ƒ | 234 У № | 150–250 тыс. Лет назад | ‡ | 99 Tc ₡ | 126 Sn | ||
| 248 см | 242 Pu | 327–375 тыс. Лет назад | 79 Se ₡ | |||||
| 1,53 млн лет | 93 Zr | |||||||
| 237 Np ƒ | 2,1–6,5 млн лет | 135 Cs ₡ | 107 Pd | |||||
| 236 U | 247 см ƒ | 15–24 млн лет | 129 I ₡ | |||||
| 244 Pu | 80 млн лет |
... не более 15,7 млн лет |
||||||
| 232 Чт № | 238 У № | 235 U ƒ№ | 0,7–14,1 млрд лет | |||||
|
Легенда для верхнего индекса символов |
||||||||
Протактиний-230
Протактиний-230 имеет 139 нейтронов и период полураспада 17,4 дня. Большая часть времени (92%), он подвергается бета плюс распад до 230 Th , с незначительным (8%) , бета-минус распад ветви , ведущей к 230 U . У него также очень редкая (0,003%) мода альфа-распада, приводящая к 226 Ас . Он не встречается в природе , потому что его период полураспада короток и не обнаруживается в цепочках распада из 235 U, 238 U или 232 Th. Имеет массу 230,034541 ед.
Протактиний-230 представляет интерес как предшественник урана-230, изотопа, который рассматривался для использования в целевой терапии альфа-частицами (ТАТ). Он может быть получен протонным или дейтронным облучением морского тория.
Протактиний-231
|
Трансмутации в ториевом топливном цикле
|
||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 237 нп | ||||||||||||||
| ↑ | ||||||||||||||
| 231 U | ← | 232 U | ↔ | 233 U | ↔ | 234 U | ↔ | 235 U | ↔ | 236 U | → | 237 U | ||
| ↓ | ↑ | ↑ | ↑ | |||||||||||
| 231 Па | → | 232 Па | ← | 233 Па | → | 234 Па | ||||||||
| ↑ | ↑ | |||||||||||||
| 230 Чт | → | 231 Чт | ← | 232 Чт | → | 233 Чт | ||||||||
|
||||||||||||||
Протактиний-231 - самый долгоживущий изотоп протактиния с периодом полураспада 32 760 лет. В природе он содержится в следовых количествах как часть ряда актиния , который начинается с первичного изотопа урана-235 ; равновесная концентрация в урановой руды составляет 46,55 231 Па на миллион 235 U. В ядерных реакторах , он является одним из немногих долгоживущих радиоактивных актинидов , произведенных в качестве побочного продукта проецируемых ториевого топливного цикла , в результате (п, 2п) реакции, в которых быстрый нейтрон удаляет нейтрон из 232 Th или 232 U , а также может быть разрушен захватом нейтрона, хотя сечение этой реакции также невелико.
энергия связи: 1759860 кэВ
энергия бета-распада: -382 кэВ
спин: 3/2 -
режим распада: альфа до 227 Ас, а также другие
возможные родительские нуклиды: бета от 231 Th, ЭК от 231 U, альфа от 235 Np.
Протактиний-233
Протактиний-233 также является частью ториевого топливного цикла. Это промежуточный продукт бета-распада тория-233 (полученного из природного тория-232 путем захвата нейтронов) и урана-233 (делящегося топлива ториевого цикла). Некоторые конструкции реакторов с ториевым циклом пытаются защитить Pa-233 от дальнейшего захвата нейтронов с образованием Pa-234 и U-234, которые не используются в качестве топлива.
Протактиний-234
Протактиний-234 является членом уранового ряда с периодом полураспада 6,70 часов. Его открыл Отто Хан в 1921 году.
Протактиний-234m
Протактиний-234m является членом уранового ряда с периодом полураспада 1,17 минуты. Он был открыт в 1913 году Казимиром Фаянсом и Освальдом Гельмутом Герингом , которые назвали его бревиумом из- за его короткого периода полураспада. Около 99,8% распадов 234 Th образуют этот изомер вместо основного состояния (t 1/2 = 6,70 часа).
Рекомендации
- ^ 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 .
- ^ Auranen, К (3 сентября 2020). «Изучение границ ядерного ландшафта: свойства α-распада 211Pa» . Physical Review C . 102 (034305). DOI : 10.1103 / PhysRevC.102.034305 . Проверено 17 сентября 2020 .
- ^ а б Хуанг, TH; и другие. (2018). «Идентификация нового изотопа 224 Np» (pdf) . Physical Review C . 98 (4): 044302. Bibcode : 2018PhRvC..98d4302H . DOI : 10.1103 / PhysRevC.98.044302 .
- ^ Плюс радий (элемент 88). Хотя на самом деле он является субактинидом, он непосредственно предшествует актинию (89) и следует за трехэлементным промежутком нестабильности после полония (84), где ни один нуклид не имеет периода полураспада не менее четырех лет (самый долгоживущий нуклид в промежутке - радон-222 с периодом полураспада менее четырех суток ). Таким образом, самый долгоживущий изотоп радия, 1600 лет, заслуживает включения в этот список.
- ^ В частности, от деления U-235 тепловыми нейтронами , например, в типичном ядерном реакторе .
-
^ Milsted, J .; Фридман, AM; Стивенс, CM (1965). «Альфа-период полураспада берклия-247; новый долгоживущий изомер берклия-248». Ядерная физика . 71 (2): 299. Bibcode : 1965NucPh..71..299M . DOI : 10.1016 / 0029-5582 (65) 90719-4 .
«Изотопные анализы выявили вид с массой 248 в постоянной численности в трех образцах, проанализированных в течение примерно 10 месяцев. Это было приписано изомеру Bk 248 с периодом полураспада более 9 [лет]. Рост Cf не наблюдался. 248 , и нижний предел для β - периода полураспада может быть установлен на уровне примерно 10 4 [лет]. Альфа-активность, связанная с новым изомером, не обнаружена; период полураспада альфа, вероятно, превышает 300 [лет] ]. " - ^ Это самый тяжелый нуклид с периодом полураспада не менее четырех лет до " моря нестабильности ".
- ^ Исключая " классически стабильные " нуклиды с периодом полураспада, значительно превышающим 232 Th; например, в то время как 113m Cd имеет период полураспада всего четырнадцать лет, период полураспада 113 Cd составляет почти восемь квадриллионов лет.
- ^ 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 .
- ^ Мастрен, Т .; Stein, BW; Паркер, Т. Г.; Радченко, В .; Коппинг, Р .; Оуэнс, А .; Wyant, LE; Brugh, M .; Козимор С.А.; Noriter, FM; Бирнбаум, ER; John, KD; Фассбендер, Мэн (2018). «Разделение протактиния с использованием серосодержащих экстракционных хроматографических смол» . Аналитическая химия . 90 (11): 7012–7017. DOI : 10.1021 / acs.analchem.8b01380 . ISSN 0003-2700 . PMID 29757620 .
- ^ Фрай, К., и М. Thoennessen. «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 .
- ^ а б http://hpschapters.org/northcarolina/NSDS/Protactinium.pdf
- 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 CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- 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 CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- 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 .