Изотопы тантала - Isotopes of tantalum

Основные изотопы тантала   ( 73 Ta)
Изотоп Разлагаться
избыток период полураспада ( т 1/2 ) Режим товар
177 Та син 56,56 ч ε 177 Hf
178 Та син 2.36 часов ε 178 Hf
179 Та син 1,82 года ε 179 Hf
180 Та син 8.125 ч ε 180 Hf
β - 180 Вт
180 м Ta 0,012% стабильный
181 Та 99,988% стабильный
182 Та син 114,43 г β - 182 Вт
183 Та син 5,1 г β - 183 Вт
Стандартный атомный вес A r, стандартный (Ta) 180.947 88 (2)

Природный тантал ( 73 Ta) состоит из двух стабильных изотопов : 181 Ta (99,988%) и180 м
Та
(0,012%).

Также известно 35 искусственных радиоизотопов , наиболее долгоживущими из которых являются 179 Ta с периодом полураспада 1,82 года, 182 Ta с периодом полураспада 114,43 дня, 183 Ta с периодом полураспада 5,1 дня и 177 Та с периодом полураспада 56,56 часов. Все остальные изотопы имеют период полураспада менее суток, в большинстве случаев менее часа. Существует также множество изомеров, наиболее стабильным из которых (кроме 180m Ta) является 178m1 Ta с периодом полураспада 2,36 часа.

Тантал был предложен в качестве « засаливающего » материала для ядерного оружия ( кобальт - другой, более известный засолочный материал). Оболочка из 181 Ta, облученная интенсивным потоком нейтронов высокой энергии от взрывающегося термоядерного оружия, трансмутировала бы в радиоактивный изотоп.182
Та
с периодом полураспада от 114.43 дней и производят примерно 1,12  МэВ от гамма - излучения , что значительно увеличивает радиоактивность этого оружия выпадений в течение нескольких месяцев. Неизвестно, что такое оружие когда-либо было построено, испытано или использовано.

Список изотопов

Нуклид
Z N Изотопная масса ( Да )
Период полураспада

Режим распада

Дочерний
изотоп

Спин и
паритет
Естественное изобилие (мольная доля)
Энергия возбуждения Нормальная пропорция Диапазон вариации
155
Та
73 82 154.97459 (54) # 13 (4) мкс
[12 (+ 4−3) мкс]
(11 / 2-)
156
Та
73 83 155.97230 (43) # 144 (24) мс β + (95,8%) 156 Hf (2-)
п (4,2%) 155 Hf
156 кв.м.
Та
102 (7) кэВ 0,36 (4) с п 155 Hf 9+
157
Та
73 84 156.96819 (22) 10,1 (4) мс α (91%) 153 Лю 1/2 +
β + (9%) 157 Hf
157м1
Та
22 (5) кэВ 4,3 (1) мс 11 / 2−
157м2
Та
1593 (9) кэВ 1,7 (1) мс α 153 Лю (25 / 2-)
158
Та
73 85 157.96670 (22) # 49 (8) мс α (96%) 154 Лю (2-)
β + (4%) 158 Hf
158 кв.м.
Та
141 (9) кэВ 36.0 (8) мс α (93%) 154 Лю (9+)
ЭТО 158 Та
β + 158 Hf
159
Та
73 86 158.963018 (22) 1.04 (9) с β + (66%) 159 Hf (1/2 +)
α (34%) 155 Лю
159 кв.м.
Та
64 (5) кэВ 514 (9) мс α (56%) 155 Лю (11 / 2-)
β + (44%) 159 Hf
160
Та
73 87 159.96 149 (10) 1,70 (20) с α 156 Лю (2 #) -
β + 160 Hf
160 кв.м.
Та
310 (90) # кэВ 1,55 (4) с β + (66%) 160 Hf (9) +
α (34%) 156 Лю
161
Та
73 88 160.95842 (6) # 3 # с β + (95%) 161 Hf 1/2 + #
α (5%) 157 Лю
161 кв.м.
Та
50 (50) # кэВ 2,89 (12) с 11 / 2- #
162
Та
73 89 161.95729 (6) 3,57 (12) с β + (99,92%) 162 Hf 3 + #
α (0,073%) 158 Лю
163
Та
73 90 162.95433 (4) 10,6 (18) с β + (99,8%) 163 Hf 1/2 + #
α (0,2%) 159 Лю
164
Та
73 91 163.95353 (3) 14,2 (3) с β + 164 Hf (3+)
165
Та
73 92 164.950773 (19) 31.0 (15) с β + 165 Hf 5 / 2- #
165 кв.м.
Та
60 (30) кэВ 9 / 2- #
166
Та
73 93 165.95051 (3) 34,4 (5) с β + 166 Hf (2) +
167
Та
73 94 166.94809 (3) 1,33 (7) мин β + 167 Hf (3/2 +)
168
Та
73 95 167.94805 (3) 2,0 (1) мин β + 168 Hf (2−, 3 +)
169
Та
73 96 168.94601 (3) 4,9 (4) мин β + 169 Hf (5/2 +)
170
Та
73 97 169.94618 (3) 6,76 (6) мин β + 170 Hf (3) (+ #)
171
Та
73 98 170.94448 (3) 23,3 (3) мин β + 171 Hf (5 / 2-)
172
Та
73 99 171.94490 (3) 36,8 (3) мин β + 172 Hf (3+)
173
Та
73 100 172.94375 (3) 3,14 (13) ч β + 173 Hf 5 / 2-
174
Та
73 101 173.94445 (3) 1,14 (8) ч β + 174 Hf 3+
175
Та
73 102 174.94374 (3) 10,5 (2) ч β + 175 Hf 7/2 +
176
Та
73 103 175.94486 (3) 8.09 (5) ч β + 176 Hf (1) -
176 мл
Та
103.0 (10) кэВ 1,1 (1) мс ЭТО 176 Та (+)
176м2
Та
1372,6 (11) + X кэВ 3,8 (4) мкс (14-)
176м3
Та
2820 (50) кэВ 0,97 (7) мс (20-)
177
Та
73 104 176.944472 (4) 56,56 (6) ч β + 177 Hf 7/2 +
177м1
Та
73,36 (15) кэВ 410 (7) нс 9 / 2-
177м2
Та
186.15 (6) кэВ 3,62 (10) мкс 5 / 2-
177м3
Та
1355.01 (19) кэВ 5,31 (25) мкс 21 / 2−
177м4
Та
4656,3 (5) кэВ 133 (4) мкс 49 / 2−
178
Та
73 105 177.945778 (16) 9,31 (3) мин β + 178 Hf 1+
178м1
Та
100 (50) # кэВ 2.36 (8) ч β + 178 Hf (7) -
178м2
Та
1570 (50) # кэВ 59 (3) мс (15-)
178м3
Та
3000 (50) # кэВ 290 (12) мс (21-)
179
Та
73 106 178.9459295 (23) 1,82 (3) года EC 179 Hf 7/2 +
179м1
Та
30,7 (1) кэВ 1,42 (8) мкс (9/2) -
179м2
Та
520,23 (18) кэВ 335 (45) нс (1/2) +
179м3
Та
1252.61 (23) кэВ 322 (16) нс (21 / 2-)
179м4
Та
1317,3 (4) кэВ 9.0 (2) мс ЭТО 179 Та (25/2 +)
179м5
Та
1327.9 (4) кэВ 1,6 (4) мкс (23 / 2-)
179м6
Та
2639,3 (5) кэВ 54,1 (17) мс (37/2 +)
180
Та
73 107 179.9474648 (24) 8.152 (6) ч ЭК (86%) 180 Hf 1+
β - (14%) 180 Вт
180 мл
Та
77,1 (8) кэВ Наблюдательно стабильный 9− 1,2 (2) × 10 −4
180м2
Та
1452,40 (18) кэВ 31,2 (14) мкс 15−
180м3
Та
3679.0 (11) кэВ 2,0 (5) мкс (22-)
180м4
Та
4171.0 + X кэВ 17 (5) мкс (23, 24, 25)
181
Та
73 108 180.9479958 (20) Наблюдательно стабильный 7/2 + 0,99988 (2)
181м1
Та
6.238 (20) кэВ 6,05 (12) мкс 9 / 2-
181м2
Та
615.21 (3) кэВ 18 (1) мкс 1/2 +
181м3
Та
1485 (3) кэВ 25 (2) мкс 21 / 2−
181м4
Та
2230 (3) кэВ 210 (20) мкс 29 / 2−
182
Та
73 109 181.9501518 (19) 114,43 (3) д β - 182 Вт 3−
182м1
Та
16,263 (3) кэВ 283 (3) мс ЭТО 182 Та 5+
182м2
Та
519,572 (18) кэВ 15,84 (10) мин 10−
183
Та
73 110 182.9513726 (19) 5,1 (1) г β - 183 Вт 7/2 +
183 кв.м.
Та
73,174 (12) кэВ 107 (11) нс 9 / 2-
184
Та
73 111 183.954008 (28) 8,7 (1) ч β - 184 Вт (5-)
185
Та
73 112 184.955559 (15) 49,4 (15) мин β - 185 Вт (7/2 +) #
185 кв.м.
Та
1308 (29) кэВ > 1 мс (21 / 2-)
186
Та
73 113 185.95855 (6) 10,5 (3) мин β - 186 Вт (2−, 3−)
186 кв.м.
Та
1,54 (5) мин
187
Та
73 114 186.96053 (21) # 2 # мин
[> 300 нс]
β - 187 Вт 7/2 + #
188
Та
73 115 187.96370 (21) # 20 # с
[> 300 нс]
β - 188 Вт
189
Та
73 116 188.96583 (32) # 3 # с
[> 300 нс]
7/2 + #
190
Та
73 117 189.96923 (43) # 0,3 # с
Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы:
  1. ^ m Ta - 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 трендов по массовой поверхности (TMS).
  4. ^ a b c # - Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN).
  5. ^ Режимы распада:
    EC: Электронный захват
    ЭТО: Изомерный переход


    п: Испускание протонов
  6. ^ Дочерний символ выделен жирным курсивом - Дочерний продукт почти стабилен.
  7. ^ Дочерний символ жирным шрифтом - Дочерний продукт стабилен.
  8. ^ () значение спина - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
  9. ^ Единственный известный стабильный ядерный изомер, который, как полагают, распадается в результате изомерного перехода на 180 Ta, β - распада до 180 Вт или захвата электрона до 180 Hf с периодом полураспада более 4,5 × 10 16 лет.
  10. ^ Одно из немногих стабильных нечетно-нечетных ядер
  11. ^ Предполагается, что претерпевает α-распад до 177 Lu

Тантал-180м

Нуклид 180 м
Та
( М обозначает метастабильное состояние) имеет достаточную энергию для распада тремя способами: изомерный переход к основному состоянию на180
Та
, бета-распад до180
W
, и захват электрона на180
Hf
. Однако никакой радиоактивности от какой-либо моды распада этого ядерного изомера никогда не наблюдалось. Только нижний предел его полураспада более 10 15 лет было установлено, путем наблюдения. Очень медленный распад180 м
Та
объясняется его высоким спином (9 единиц) и низким спином нижележащих состояний. Гамма- или бета-распад потребует удаления многих единиц углового момента за один шаг, так что процесс будет очень медленным.

Очень необычная природа 180m Ta заключается в том, что основное состояние этого изотопа менее стабильно, чем изомер. Это явление проявляется в висмуте-210m ( 210m Bi) и америция-242m ( 242m Am), среди других нуклидов.180
Та
имеет период полураспада всего 8 часов. 180 м
Та
является единственным встречающимся в природе ядерным изомером (за исключением радиогенных и космогенных короткоживущих нуклидов). Это также самый редкий первичный нуклид во Вселенной, наблюдаемый для любого элемента, который имеет какие-либо стабильные изотопы. В звездной среде с s-процессом с тепловой энергией k B T = 26 кэВ (т. Е. С температурой 300 миллионов кельвинов) ядерные изомеры, как ожидается, будут полностью термализованы, что означает, что 180 Ta быстро переходит между спиновыми состояниями и его общим состоянием. период полувыведения составляет 11 часов.

По состоянию на 3 октября 2016 г. период полураспада 180m Ta, рассчитанный на основе экспериментальных наблюдений, составляет не менее4,5 × 10 16 (45 квадриллионов) лет.

использованная литература

  1. ^ 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 .
  2. ^ DT Win; М. Аль Масум (2003). «Оружие массового поражения» (PDF) . Успенский университетский журнал технологий . 6 (4): 199–219.
  3. ^ Квантовая механика для инженеров Леон ван Доммелен, Университет штата Флорида
  4. ^ П. Мор, Ф. Каппелер и Р. Галлино (2007). «Выживание самого редкого природного изотопа 180Ta в звездных условиях». Phys. Ред . С. 75 : 012802. arXiv : astro-ph / 0612427 . DOI : 10.1103 / PhysRevC.75.012802 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  5. ^ Коновер, Эмили (2016-10-03). «Редчайшее ядро, не желающее распадаться» . Проверено 5 октября 2016 .
  6. ^ Ленерт, Бьёрн; Халт, Микаэль; Люттер, Гийом; Зубер, Кай (2017). «Поиск распада редчайшего изотопа 180m Ta». Physical Review C . 95 (4): 044306. arXiv : 1609.03725 . Bibcode : 2017PhRvC..95d4306L . DOI : 10.1103 / PhysRevC.95.044306 .