Izotopy protaktinia - Isotopes of protactinium - Wikipedia
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Standardní atomová hmotnost Ar, standardní(Pa) |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Protactinium (91Pa) nemá stabilní izotopy. Tři přirozeně se vyskytující izotopy umožňují stanovit standardní atomovou hmotnost.
Třicet radioizotopy byly charakterizovány protaktinium, přičemž nejstabilnější byl 231Pa s a poločas rozpadu 32 760 let, 233Pa s poločasem 26 967 dnů a 230Pa s poločasem 17,4 dne. Všechny zbývající radioaktivní izotopy mají poločasy kratší než 1,6 dne a většina z nich má poločasy kratší než 1,8 sekundy. Tento prvek má také pět meta státy, 217 mPa (t1/2 1,15 milisekundy), 220m1Pa (t1/2 = 308 nanosekund), 220m2Pa (t1/2 = 69 nanosekund), 229 metrůPa (t1/2 = 420 nanosekund) a 234 mPa (t1/2 = 1,17 minuty).
Jediné přirozeně se vyskytující izotopy jsou 231Pa, ke kterému dochází jako meziprodukt rozpadu produktu 235U, 234Pa a 234 mPa, oba se vyskytují jako meziprodukty rozpadu produktu 238U. 231Pa tvoří téměř všechno přirozené protaktinium.
Primární režim rozpadu pro izotopy Pa lehčí než (včetně) nejstabilnější izotop 231Pa je rozpad alfa, až na 228Pa 230Pa, které se primárně rozpadají elektronovým záchytem na izotopy thoria. Primární režim pro těžší izotopy je beta minus (β−) rozpad. Primární produkty rozpadu z 231Pa a izotopy protaktinia lehčí než včetně 227Pa jsou izotopy aktinia a primární produkty rozpadu pro těžší izotopy protaktinia jsou izotopy uranu.
Seznam izotopů
| Nuklid [n 1] | Historický název | Z | N | Izotopová hmota (Da ) [č. 2][č. 3] | Poločas rozpadu [č. 4] | Rozklad režimu [č. 5] | Dcera izotop [č. 6] | Roztočit a parita [č. 7][č. 4] | Přirozená hojnost (molární zlomek) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Budicí energie | Normální poměr | Rozsah variací | ||||||||
| 211Pa[2] | 91 | 120 | 3,8 (+ 4,6-1,4) ms | α | 207Ac | 9/2−# | ||||
| 212Pa | 91 | 121 | 212.02320(8) | 8 (5) ms [5,1 (+ 61–19) ms] | α | 208Ac | 7+# | |||
| 213Pa | 91 | 122 | 213.02111(8) | 7 (3) ms [5,3 (+ 40–16) ms] | α | 209Ac | 9/2−# | |||
| 214Pa | 91 | 123 | 214.02092(8) | 17 (3) ms | α | 210Ac | ||||
| 215Pa | 91 | 124 | 215.01919(9) | 14 (2) ms | α | 211Ac | 9/2−# | |||
| 216Pa | 91 | 125 | 216.01911(8) | 105 (12) ms | α (80%) | 212Ac | ||||
| β+ (20%) | 216Čt | |||||||||
| 217Pa | 91 | 126 | 217.01832(6) | 3,48 (9) ms | α | 213Ac | 9/2−# | |||
| 217 mPa | 1860 (7) keV | 1,08 (3) ms | α | 213Ac | 29/2+# | |||||
| TO (vzácný) | 217Pa | |||||||||
| 218Pa | 91 | 127 | 218.020042(26) | 0,113 (1) ms | α | 214Ac | ||||
| 219Pa | 91 | 128 | 219.01988(6) | 53 (10) ns | α | 215Ac | 9/2− | |||
| β+ (5×10−9%) | 219Čt | |||||||||
| 220Pa | 91 | 129 | 220.02188(6) | 780 (160) ns | α | 216Ac | 1−# | |||
| 220m1Pa[3] | 34 (26) keV | 308 (+ 250-99) ns | α | 216Ac | ||||||
| 220m2Pa[3] | 297 (65) keV | 69 (+ 330-30) ns | α | 216Ac | ||||||
| 221Pa | 91 | 130 | 221.02188(6) | 4,9 (8) us | α | 217Ac | 9/2− | |||
| 222Pa | 91 | 131 | 222.02374(8)# | 3,2 (3) ms | α | 218Ac | ||||
| 223Pa | 91 | 132 | 223.02396(8) | 5,1 (6) ms | α | 219Ac | ||||
| β+ (.001%) | 223Čt | |||||||||
| 224Pa | 91 | 133 | 224.025626(17) | 844 (19) ms | α (99,9%) | 220Ac | 5−# | |||
| β+ (.1%) | 224Čt | |||||||||
| 225Pa | 91 | 134 | 225.02613(8) | 1,7 (2) s | α | 221Ac | 5/2−# | |||
| 226Pa | 91 | 135 | 226.027948(12) | 1,8 (2) min | α (74%) | 222Ac | ||||
| β+ (26%) | 226Čt | |||||||||
| 227Pa | 91 | 136 | 227.028805(8) | 38,3 (3) min | α (85%) | 223Ac | (5/2−) | |||
| ES (15%) | 227Čt | |||||||||
| 228Pa | 91 | 137 | 228.031051(5) | 22 (1) h | β+ (98.15%) | 228Čt | 3+ | |||
| α (1,85%) | 224Ac | |||||||||
| 229Pa | 91 | 138 | 229.0320968(30) | 1,50 (5) d | EC (99,52%) | 229Čt | (5/2+) | |||
| α (0,48%) | 225Ac | |||||||||
| 229 metrůPa | 11,6 (3) keV | 420 (30) ns | 3/2− | |||||||
| 230Pa | 91 | 139 | 230.034541(4) | 17,4 (5) d | β+ (91.6%) | 230Čt | (2−) | |||
| β− (8.4%) | 230U | |||||||||
| α (0,00319%) | 226Ac | |||||||||
| 231Pa | Protoactinium | 91 | 140 | 231.0358840(24) | 3.276(11)×104 y | α | 227Ac | 3/2− | 1.0000[č. 8] | |
| CD (1.34×10−9%) | 207Tl 24Ne | |||||||||
| SF (3×10−10%) | (rozličný) | |||||||||
| CD (10−12%) | 208Pb 23F | |||||||||
| 232Pa | 91 | 141 | 232.038592(8) | 1,31 (2) d | β− | 232U | (2−) | |||
| EC (0,003%) | 232Čt | |||||||||
| 233Pa | 91 | 142 | 233.0402473(23) | 26,975 (13) d | β− | 233U | 3/2− | Stopa[č. 9] | ||
| 234Pa | Uran Z | 91 | 143 | 234.043308(5) | 6,70 (5) h | β− | 234U | 4+ | Stopa[č. 10] | |
| SF (3 × 10−10%) | (rozličný) | |||||||||
| 234 mPa | Uran X2 Brevium | 78 (3) keV | Min. 1,17 (3) | β− (99.83%) | 234U | (0−) | Stopa[č. 10] | |||
| IT (0,16%) | 234Pa | |||||||||
| SF (10−10%) | (rozličný) | |||||||||
| 235Pa | 91 | 144 | 235.04544(5) | Min. 24,44 (11) | β− | 235U | (3/2−) | |||
| 236Pa | 91 | 145 | 236.04868(21) | 9,1 (1) min | β− | 236U | 1(−) | |||
| β−, SF (6 × 10−8%) | (rozličný) | |||||||||
| 237Pa | 91 | 146 | 237.05115(11) | 8,7 (2) min | β− | 237U | (1/2+) | |||
| 238Pa | 91 | 147 | 238.05450(6) | 2,27 (9) min | β− | 238U | (3−)# | |||
| β−, SF (2,6 × 10−6%) | (rozličný) | |||||||||
| 239Pa | 91 | 148 | 239.05726(21)# | 1,8 (5) h | β− | 239U | (3/2)(−#) | |||
| 240Pa | 91 | 149 | 240.06098(32)# | 2 # min | β− | 240U | ||||
- ^ mPa - nadšený jaderný izomer.
- ^ () - Nejistota (1σ) je uveden v stručné formě v závorkách za odpovídajícími posledními číslicemi.
- ^ # - Atomic mass checked #: hodnota a nejistota odvozené nikoli z čistě experimentálních údajů, ale alespoň částečně z trendů z Mass Surface (TMS ).
- ^ A b # - Hodnoty označené # nejsou čistě odvozeny z experimentálních údajů, ale alespoň částečně z trendů sousedních nuklidů (TNN ).
- ^ Režimy rozpadu:
CD: Rozpad klastru ES: Zachycení elektronů TO: Izomerní přechod SF: Spontánní štěpení - ^ Tučné kurzíva symbol jako dcera - dcera produkt je téměř stabilní.
- ^ () hodnota rotace - označuje rotaci se slabými argumenty přiřazení.
- ^ středně pokročilí produkt rozpadu z 235U
- ^ Meziprodukt rozpadu produktu 237Np
- ^ A b Meziprodukt rozpadu produktu 238U
Aktinidy a štěpné produkty
Aktinidy a štěpné produkty do poločasu rozpadu | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Aktinidy[4] podle řetěz rozpadu | Poločas rozpadu rozsah (A ) | Štěpné produkty z 235U podle výtěžek[5] | ||||||
| 4n | 4n+1 | 4n+2 | 4n+3 | |||||
| 4.5–7% | 0.04–1.25% | <0.001% | ||||||
| 228Ra№ | 4–6 a | † | 155Euþ | |||||
| 244Cmƒ | 241Puƒ | 250Srov | 227Ac№ | 10–29 a | 90Sr | 85Kr | 113 mCDþ | |
| 232Uƒ | 238Puƒ | 243Cmƒ | 29–97 a | 137Čs | 151Smþ | 121 mSn | ||
| 248Bk[6] | 249Srovƒ | 242 mDopoledneƒ | 141–351 a | Žádné štěpné produkty | ||||
| 241Dopoledneƒ | 251Srovƒ[7] | 430–900 a | ||||||
| 226Ra№ | 247Bk | 1,3–1,6 ka | ||||||
| 240Pu | 229Čt | 246Cmƒ | 243Dopoledneƒ | 4,7–7,4 ka | ||||
| 245Cmƒ | 250Cm | 8,3–8,5 ka | ||||||
| 239Puƒ | 24,1 ka | |||||||
| 230Čt№ | 231Pa№ | 32–76 ka | ||||||
| 236Npƒ | 233Uƒ | 234U№ | 150–250 ka | ‡ | 99Tc₡ | 126Sn | ||
| 248Cm | 242Pu | 327–375 ka | 79Se₡ | |||||
| 1,53 Ma | 93Zr | |||||||
| 237Npƒ | 2,1–6,5 Ma | 135Čs₡ | 107Pd | |||||
| 236U | 247Cmƒ | 15–24 Ma | 129Já₡ | |||||
| 244Pu | 80 Ma | ... ani za 15,7 Ma[8] | ||||||
| 232Čt№ | 238U№ | 235Uƒ č | 0,7–14,1 Ga | |||||
Legenda pro symboly horního indexu | ||||||||
Protactinium-230
Protactinium-230 má 139 neutrony a poločas 17,4 dne. Většinou (92%) prochází beta a rozpadá se na 230Čt, s menší (8%) větví rozpadu beta-minus vedoucí k 230U. Má také velmi vzácný (0,003%) režim rozpadu alfa vedoucí k 226Ac.[9] V přírodě se nenachází, protože jeho poločas je krátký a nenachází se v rozpadové řetězy z 235U, 238U, nebo 232Čt. Má hmotnost 230,034541 u.
Protactinium-230 je zajímavé jako předek uranu-230, izotopu, o kterém se uvažuje pro použití cílená alfa-částicová terapie (TAT). Může být produkován protonem nebo deuteron ozáření nautrálního thoria.[10]
Protactinium-231
Transmutace v thoriový palivový cyklus | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 237Np | ||||||||||||||
| ↑ | ||||||||||||||
| 231U | ← | 232U | ↔ | 233U | ↔ | 234U | ↔ | 235U | ↔ | 236U | → | 237U | ||
| ↓ | ↑ | ↑ | ↑ | |||||||||||
| 231Pa | → | 232Pa | ← | 233Pa | → | 234Pa | ||||||||
| ↑ | ↑ | |||||||||||||
| 230Čt | → | 231Čt | ← | 232Čt | → | 233Čt | ||||||||
| ||||||||||||||
Protactinium-231 je nejdelší izotop protaktinia s poločasem 32 760 let. V přírodě se vyskytuje ve stopových množstvích jako součást série aktinia, který začíná na prvotní izotop uran-235; the rovnováha koncentrace v uranové rudě je 46,55 231Pa na milion 235U. v jaderné reaktory, je to jeden z mála radioaktivních s dlouhou životností aktinidy vyrobeno jako vedlejší produkt promítaného thoriový palivový cyklus v důsledku (n, 2n) reakcí, kdy a rychlý neutron odstraní a neutron z 232Čt nebo 232U, a může být také zničen zachycení neutronů ačkoli průřez protože tato reakce je také nízká.
vazebná energie: 1759860 keV
energie rozpadu beta: −382 keV
spin: 3 / 2−
způsob rozpadu: alfa na 227Ac, také další
možné mateřské nuklidy: beta z 231Čt, ES z 231U, alfa z 235Np.
Protactinium-233
Protactinium-233 je také součástí palivového cyklu thoria. Je to meziprodukt beta rozpadu mezi thorium-233 (vyrobeno z přírodního thoria-232 zachycením neutronů) a uran-233 (štěpné palivo thoria). Některé konstrukce reaktoru s thoriovým cyklem se snaží chránit Pa-233 před dalším zachycením neutronů za vzniku Pa-234 a U-234, které nejsou užitečné jako palivo.
Protactinium-234
Protactinium-234 je členem uranová řada s poločasem 6,70 hodin. Objevil jej Otto Hahn v roce 1921.[11]
Protactinium - 234 m
Protactinium - 234 m je členem uranové řady s poločasem rozpadu 1,17 minuty. To bylo objeveno v roce 1913 Kazimierz Fajans a Oswald Helmuth Göhring, kdo to pojmenoval brevium pro jeho krátký poločas.[12] Asi 99,8% rozpadů 234Čt vyrábět tento izomer místo základní stav (t1/2 = 6,70 hodin).[12]
Reference
- ^ Meija, Juris; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)“. Čistá a aplikovaná chemie. 88 (3): 265–91. doi:10.1515 / pac-2015-0305.
- ^ Auranen, K (3. září 2020). „Zkoumání hranic jaderné krajiny: vlastnosti α-rozpadu 211Pa“. Fyzický přehled C.. 102 (034305). doi:10.1103 / PhysRevC.102.034305. Citováno 17. září 2020.
- ^ A b Huang, T.H .; et al. (2018). „Identifikace nového izotopu 224Np " (pdf). Fyzický přehled C.. 98 (4): 044302. Bibcode:2018PhRvC..98d4302H. doi:10.1103 / PhysRevC.98.044302.
- ^ Plus radium (prvek 88). Ve skutečnosti je to subaktinid, který bezprostředně předchází aktinium (89) a sleduje tříprvkovou mezeru nestability po polonium (84) kde žádné nuklidy nemají poločasy nejméně čtyř let (nejdelší nuklid v mezeře je radon-222 s poločasem rozpadu menším než čtyři dnů). Nejdelší izotop Radia, 1600 let, si tedy zaslouží začlenění prvku zde.
- ^ Konkrétně od tepelný neutron štěpení U-235, např. v typickém nukleární reaktor.
- ^ Milsted, J .; Friedman, A. M .; Stevens, C. M. (1965). „Alfa poločas rozpadu berkelium-247; nový izomer berkelia-248 s dlouhým poločasem rozpadu.“ Nukleární fyzika. 71 (2): 299. Bibcode:1965NucPh..71..299M. doi:10.1016/0029-5582(65)90719-4.
„Izotopové analýzy odhalily druh s hmotností 248 v konstantním množství ve třech vzorcích analyzovaných po dobu asi 10 měsíců. Toto bylo připisováno izomeru Bk248 s poločasem rozpadu větším než 9 [let]. Žádný růst srov248 byla detekována a dolní mez pro β− poločas lze nastavit na přibližně 104 [roky]. Nebyla detekována žádná alfa aktivita, kterou lze přičíst novému izomeru; poločas alfa je pravděpodobně větší než 300 [let]. “ - ^ Toto je nejtěžší nuklid s poločasem rozpadu nejméně čtyři roky předMoře nestability ".
- ^ Vyjma těchto “klasicky stabilní "nuklidy s poločasy významně převyšujícími 232Th; např. zatímco 113 mCd má poločas pouze čtrnáct let, tedy 113Cd je téměř osm kvadrilion let.
- ^ Audi, G .; Kondev, F. G .; Wang, M .; Huang, W. J .; Naimi, S. (2017). „Hodnocení jaderných vlastností NUBASE2016“ (PDF). Čínská fyzika C.. 41 (3): 030001. Bibcode:2017ChPhC..41c0001A. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001.
- ^ Mastren, T .; Stein, B.W .; Parker, T.G .; Radchenko, V .; Copping, R .; Owens, A .; Wyant, L.E .; Brugh, M .; Kozimor, S.A .; Noriter, F.M .; Birnbaum, E.R .; John, K.D .; Fassbender, M.E. (2018). „Separace protaktinia s využitím extrakčních chromatografických pryskyřic na bázi síry“. Analytická chemie. 90 (11): 7012–7017. doi:10.1021 / acs.analchem.8b01380. ISSN 0003-2700. PMID 29757620.
- ^ Fry, C. a M. Thoennessen. „Objev aktinia, thoria, protaktinia a izotopů uranu.“ 14. ledna 2012. Zpřístupněno 20. května 2018. https://people.nscl.msu.edu/~thoennes/2009/ac-th-pa-u-adndt.pdf.
- ^ A b http://hpschapters.org/northcarolina/NSDS/Protactinium.pdf
- Hmotnosti izotopů z:
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "PakUBASE hodnocení jaderných a rozpadových vlastností ", Jaderná fyzika A, 729: 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729 ... 3A, doi:10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001
- Izotopové složení a standardní atomové hmotnosti z:
- de Laeter, John Robert; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroši; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin J. R .; Taylor, Philip D. P. (2003). „Atomové váhy prvků. Recenze 2000 (technická zpráva IUPAC)“. Čistá a aplikovaná chemie. 75 (6): 683–800. doi:10.1351 / pac200375060683.
- Wieser, Michael E. (2006). „Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)“. Čistá a aplikovaná chemie. 78 (11): 2051–2066. doi:10.1351 / pac200678112051. Shrnutí ležel.
- Údaje o poločasu rozpadu, rotaci a izomeru vybrané z následujících zdrojů.
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "PakUBASE hodnocení jaderných a rozpadových vlastností ", Jaderná fyzika A, 729: 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729 ... 3A, doi:10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001
- Národní jaderné datové centrum. "Databáze NuDat 2.x". Brookhaven National Laboratory.
- Holden, Norman E. (2004). "11. Tabulka izotopů". V Lide, David R. (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics (85. vydání). Boca Raton, Florida: CRC Press. ISBN 978-0-8493-0485-9.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
