Изотопы никеля

Изотопы никеля (  28 Ni )
Основные изотопы [1]Разлагаться
избытокпериод полураспада ( t 1/2 )режимпродукт
58 Никель68.1%стабильный
59 Нислед7,6 × 10 4  летε59 Ко
60 Никель26.2%стабильный
61 Никель1,14%стабильный
62 Никель3,63%стабильный
63 Никельсинт100 летβ −63 Кю
64 Никель0,926%стабильный
Стандартный атомный вес A r °(Ni)

Встречающийся в природе никель ( 28 Ni) состоит из пяти стабильных изотопов ;58
Ни
,60
Ни
,61
Ни
,62
Ни
и64
Ни
, с58
Ни
будучи наиболее распространенным (68,077% естественного содержания ). [4] 26 радиоизотопов были охарактеризованы, причем наиболее стабильным является59
Ни
с периодом полураспада 76 000 лет,63
Ни
с периодом полураспада 100,1 года, и56
Ни
с периодом полураспада 6,077 дней. Все остальные радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 60 часов, и большинство из них имеют период полураспада менее 30 секунд. Этот элемент также имеет 8 метасостояний .

Список изотопов

Нуклид
[n 1]		ЗНИзотопная масса ( Да ) [5] [n 2] [n 3]
Период полураспада [1]
[n 4]
Режим распада [1]
[n 5]		Дочерний
изотоп
[n 6]		Спин и
четность [1]
[n 7] [n 4]		Природная распространенность (мольная доля)
Энергия возбужденияНормальная пропорция [1]Диапазон вариаций
48
Ни
282048.01952(46)#2.8(8) мс2 п (70%)46
Фе
0+
β + (30%)48
Ко
β + , р?47
Фе
49
Ни
282149.00916(64)#7,5(10) мсβ + , р (83%)48
Фе
7/2−#
β + (17%)49
Ко
50
Ни
282249.99629(54)#18,5(12) мсβ + , р (73%)49
Фе
0+
β + , 2п (14%)48
Мн
β + (13%)50
Ко
51
Ни
282350.98749(54)#23,8(2) мсβ + , р (87,2%)50
Фе
7/2−#
β + (12,3%)51
Ко
β + , 2п (0,5%)49
Мн
52
Ни
282451.975781(89)41,8(10) мсβ + (68,9%)52
Ко
0+
β + , р (31,1%)51
Фе
53
Ни
282552.968190(27)55,2(7) мсβ + (77,3%)53
Ко
(7/2−)
β + , р (22,7%)52
Фе
54
Ни
282653.9578330(50)114.1(3) мсβ +54
Ко
0+
β + , р?53
Фе
54м
Ни
6457,4(9) кэВ152(4) нсИТ (64%)54
Ни
10+
р (36%)53
Ко
55
Ни
282754.95132985(76)203,9(13) мсβ +55
Ко
7/2−
56
Ни
282855.94212776(43)6.075(10) дЕС56
Ко
0+
β + (<5,8 × 10−5 %) [ 6]56
Ко
57
Ни
282956.93979139(61)35.60(6) ч.β +57
Ко
3/2−
58
Ни
283057.93534165(37)Наблюдаемо стабильный [n 8]0+0,680769(190)
59
Ни
283158.93434544(38)8,1(5)×10 4 летЕС (99%)59
Ко
3/2−
β + (1,5 × 10−5 %) [ 7]
60
Ни
283259.93078513(38)Стабильный0+0,262231(150)
61
Ни
283360.93105482(38)Стабильный3/2−0,011399(13)
62
Ни
[н 9]		283461.92834475(46)Стабильный0+0,036345(40)
63
Ни
283562.92966902(46)101.2(15) гβ −63
Cu
1/2−
63м
Ни
87,15(11) кэВ1,67(3) мксЭТО63 Никель5/2−
64
Ни
283663.92796623(50)Стабильный0+0,009256(19)
65
Ни
283764.93008459(52)2.5175(5) чβ −65
Cu
5/2−
65м
Ни
63,37(5) кэВ69(3) мксЭТО65 Никель1/2−
66
Ни
283865.9291393(15)54,6(3) чβ −66
Cu
0+
67
Ни
283966.9315694(31)21(1) сβ −67
Cu
1/2−
67м
Ни
1006,6(2) кэВ13,34(19) мксЭТО67
Ни
9/2+
ЭТО67
Ни
68
Ни
284067.9318688(32)29(2) сβ −68
Cu
0+
68м1
Ни
1603,51(28) кэВ270(5) нсЭТО68 Никель0+
68м2
Ни
2849,1(3) кэВ850(30) мксЭТО68 Никель5−
69
Ни
284168.9356103(40)11.4(3) сβ −69
Cu
(9/2+)
69м1
Ни
321(2) кэВ3,5(4) сβ −69
Cu
(1/2−)
ИТ (<0,01%)69
Ни
69м2
Ни
2700,0(10) кэВ439(3) нсЭТО69 Никель(17/2−)
70
Ни
284269.9364313(23)6.0(3) сβ −70
Cu
0+
70м
Ни
2860,91(8) кэВ232(1) нсЭТО70 Никель8+
71
Ни
284370.9405190(24)2.56(3) сβ −71
Cu
(9/2+)
71м
Ни
499(5) кэВ2.3(3) сβ −71 Кю(1/2−)
72
Ни
284471.9417859(24)1,57(5) сβ −72
Cu
0+
β − , н ?71
Cu
73
Ни
284572.9462067(26)840(30) мсβ −73
Cu
(9/2+)
β − , н?72
Cu
74
Ни
284673.9479853(38) [8]507,7(46) мсβ −74
Cu
0+
β − , н?73
Cu
75
Ни
284774.952704(16) [8]331,6(32) мсβ − (90,0%)75
Cu
9/2+#
β − , н (10,0%)74
Cu
76
Ни
284875.95471(32)#234,6(27) мсβ − (86,0%)76
Cu
0+
β − , н (14,0%)75
Cu
76м
Ни
2418,0(5) кэВ547.8(33) нсЭТО76 Никель(8+)
77
Ни
284976.95990(43)#158,9(42) мсβ − (74%)77
Cu
9/2+#
β − , н (26%)76
Cu
β − , 2n?75
Cu
78
Ни
285077.96256(43)#122,2(51) мсβ −78
Cu
0+
β − , н?77
Cu
β − , 2n?76
Cu
79
Ни
285178.96977(54)#44(8) мсβ −79
Cu
5/2+#
β − , н?78
Cu
β − , 2n?77
Cu
80
Ни
285279.97505(64)#30(22) мсβ −80
Cu
0+
β − , н?79
Cu
β − , 2n?78
Cu
81
Ни
285380.98273(75)#30# мс
[>410 нс]		β − ?81
Cu
3/2+#
82
Ни
285481.98849(86)#16# мс
[>410 нс]		β − ?82
Cu
0+
Заголовок и нижний колонтитул этой таблицы:
  1. ^ m Ni – Возбужденный ядерный изомер .
  2. ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) приводится в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  3. ^ # – Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из тенденций от поверхности массы (TMS).
  4. ^ ab # – Значения, отмеченные #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из тенденций соседних нуклидов (TNN).
  5. ^ Способы распада:
    ЕС:Захват электронов
    ЭТО:Изомерный переход
    н:Нейтронное излучение
  6. ^ Жирный символ как дочерний – Дочерний продукт стабилен.
  7. ^ ( ) значение спина – указывает спин со слабыми аргументами присваивания.
  8. ^ Считается, что распадается по схеме β + β + до58
    Фе
    с периодом полураспада более 7×10 20 лет
  9. ^ Самая высокая энергия связи на нуклон среди всех нуклидов

Известные изотопы

Известные изотопы никеля имеют массовые числа от48
Ни
к82
Ни
, и включают в себя: [9]

Никель-48 , открытый в 1999 году, является самым бедным нейтронами изотопом никеля из известных. С 28 протонами и 20 нейтронами 48
Ни
это " вдвойне магия " (как208
свинец
) и, следовательно, гораздо более стабилен (с нижним пределом его периода полураспада 0,5 мкс), чем можно было бы ожидать, исходя из его положения в таблице нуклидов. [10] Он имеет самое высокое отношение протонов к нейтронам (избыток протонов) среди всех известных дважды магических нуклидов. [11]

Никель-56 производится в больших количествах в сверхновых. На последних этапах звездной эволюции очень больших звезд ядерный синтез более легких элементов, таких как водород и гелий, подходит к концу. Позже в жизненном цикле звезды такие элементы, как магний, кремний и сера, сливаются, образуя более тяжелые элементы. Как только последние реакции ядерного синтеза прекращаются, звезда коллапсирует, образуя сверхновую . Во время сверхновой горение кремния производит 56 Ni. Этот изотоп никеля является предпочтительным, поскольку он имеет равное количество нейтронов и протонов, что делает его легко производимым путем слияния двух атомов 28 Si . 56 Ni является последним элементом, который может быть образован в альфа-процессе . После 56 Ni ядерные реакции были бы эндоэргическими и энергетически невыгодными. После образования 56 Ni он впоследствии распадается на 56 Co , а затем на 56 Fe путем β+-распада . [12] Радиоактивный распад 56  Ni и 56 Co обеспечивает большую часть энергии для кривых блеска , наблюдаемых для звездных сверхновых . [13] Форма кривой блеска этих сверхновых демонстрирует характерные временные шкалы, соответствующие распаду 56 Ni до 56 Co , а затем до 56 Fe .

Никель-58 является наиболее распространенным изотопом никеля, составляя 68,077% от естественного содержания . Возможные источники включают захват электронов из меди-58 и EC + p из цинка-59 .

Никель-59 — долгоживущий космогенный радионуклид с периодом полураспада 76 000 лет.59
Ни
нашел широкое применение в изотопной геологии .59
Ни
использовался для датирования земного возраста метеоритов и определения содержания внеземной пыли во льду и осадках .

Никель-60 является дочерним продуктом вымершего радионуклида 60
Фе
(период полураспада = 2,6 млн лет). Потому что60
Фе
имел такой длительный период полураспада, его сохранение в материалах Солнечной системы в достаточно высоких концентрациях могло привести к наблюдаемым изменениям в изотопном составе60
Ни
. Поэтому обилие60
Ни
присутствующий во внеземном материале может дать представление о происхождении Солнечной системы и ее ранней истории/очень ранней истории. К сожалению, изотопы никеля, по-видимому, были неоднородно распределены в ранней Солнечной системе. Поэтому до сих пор не получено никакой фактической информации о возрасте60
Ни
излишества.60
Ни
также является стабильным конечным продуктом распада60
Zn
, продукт последней ступени альфа-лестницы. Другие источники могут также включать бета-распад от кобальта-60 и захват электронов от меди-60 .

Никель-61 — единственный стабильный изотоп никеля с ядерным спином (I = 3/2), что делает его полезным для исследований методом ЭПР-спектроскопии . [14]

Никель-62 имеет самую высокую энергию связи на нуклон среди всех изотопов для любого элемента, если учитывать электронную оболочку в расчете. При образовании этого изотопа выделяется больше энергии, чем любого другого, хотя в результате синтеза могут образовываться более тяжелые изотопы. Например, два40
Ca
атомы могут сливаться, образуя80
Кр
плюс 4 позитрона (плюс 4 нейтрино), высвобождая 77 кэВ на нуклон, но реакции, ведущие к области железа/никеля, более вероятны, поскольку они высвобождают больше энергии на барион.

Никель-63 имеет два основных применения: обнаружение следов взрывчатых веществ и в некоторых видах электронных устройств, таких как газоразрядные трубки, используемые в качестве устройств защиты от перенапряжения . Устройство защиты от перенапряжения — это устройство, которое защищает чувствительное электронное оборудование, такое как компьютеры, от внезапных изменений в электрическом токе, протекающем в них. Он также используется в детекторе захвата электронов в газовой хроматографии для обнаружения в основном галогенов. Его предлагается использовать для миниатюрных бета-вольтаических генераторов для кардиостимуляторов.

Никель-64 — еще один стабильный изотоп никеля. Возможные источники включают бета-распад кобальта -64 и захват электронов медью-64 .

Никель-78 является одним из самых тяжелых известных изотопов элемента. С 28 протонами и 50 нейтронами никель-78 является вдвойне магическим, что приводит к гораздо большей ядерной энергии связи и стабильности, несмотря на неравномерное отношение нейтронов к протонам . Его период полураспада составляет 122 ± 5,1 миллисекунды. [15] Вследствие своего магического числа нейтронов никель-78, как полагают, играет важную роль в нуклеосинтезе сверхновых элементов тяжелее железа. [16] Считается, что 78 Ni, наряду с изотонами N  = 50 79 Cu и 80 Zn, составляют точку ожидания в r -процессе , где дальнейший захват нейтронов задерживается зазором оболочки, и в результате происходит накопление изотопов около A  = 80. [17]

Ссылки

  1. ^ abcde Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "Оценка ядерных свойств NUBASE2020" (PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ "Стандартные атомные веса: никель". CIAAW . 2007.
  3. ^ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (4 мая 2022 г.). "Стандартные атомные веса элементов 2021 г. (Технический отчет ИЮПАК)". Чистая и прикладная химия . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  4. ^ "Изотопы элемента никеля". Научное образование . Лаборатория Джефферсона.
  5. ^ Ван, Мэн; Хуан, ВДж; Кондев, ФГ; Ауди, Г.; Наими, С. (2021). «Оценка атомной массы AME 2020 (II). Таблицы, графики и ссылки*». Chinese Physics C. 45 ( 3): 030003. doi :10.1088/1674-1137/abddaf.
  6. ^ Sur, Bhaskar; Norman, Eric B.; Lesko, KT; Browne, Edgardo; Larimer, Ruth-Mary (1 августа 1990 г.). «Повторное исследование распада Ni 56». Physical Review C. 42 ( 2): 573–580. doi :10.1103/PhysRevC.42.573.
  7. ^ I. Gresits; S. Tölgyesi (сентябрь 2003 г.). «Определение изотопов, излучающих мягкое рентгеновское излучение, в жидких радиоактивных отходах атомных электростанций». Журнал радиоаналитической и ядерной химии . 258 (1): 107–112. doi :10.1023/A:1026214310645. S2CID  93334310.
  8. ^ Аб Жиро, С.; Канете, Л.; Бастин, Б.; Канкайнен, А.; Фантина, А.Ф.; Гульминелли, Ф.; Ашер, П.; Эронен, Т.; Жирар-Альсиндор, В.; Йокинен, А.; Ханам, А.; Мур, ID; Нестеренко Д.А.; де Оливейра Сантос, Ф.; Пенттиля, Х.; Петроне, К.; Похьялайнен, И.; Де Рубен, А.; Рубченя, В.А.; Вилен, М.; Эйсто, Дж. (октябрь 2022 г.). «Измерения массы в направлении двойной магии 78Ni: гидродинамика и вклад ядерной массы в сверхновые с коллапсом ядра». Буквы по физике Б. 833 : 137309. doi :10.1016/j.physletb.2022.137309.
  9. ^ "Новые нуклиды впервые включены в оценку 2017 года" (PDF) . Проект "Открытие нуклидов". 22 декабря 2018 г. . Получено 22 мая 2018 г. .
  10. ^ "Открытие дважды магического никеля". CERN Courier . 15 марта 2000 г. Получено 2 апреля 2013 г.
  11. ^ "Twice-magic metal дебютирует | Новости науки | Найти статьи". Архивировано из оригинала 24 мая 2012 года.
  12. ↑ Umeda, Hideyuki; Nomoto, Ken'ichi (1 февраля 2008 г.). «Сколько 56Ni может быть произведено в сверхновых с коллапсом ядра? Эволюция и взрывы звезд массой 30–100M⊙». The Astrophysical Journal . 673 (2): 1014–1022 – через The Institute of Physics (IOP).
  13. ^ Буше, П.; Данцигер, И.Дж.; Люси, Л.Б. (сентябрь 1991 г.). «Болометрическая кривая блеска SN 1987A: результаты с 616-го по 1316-й день после вспышки». The Astronomical Journal . 102 (3): 1135–1146 – через Astrophysics Data System.
  14. ^ Морис ван Гастель; Вольфганг Любиц (2009). «ЭПР-исследование гидрогеназ [NiFe]». В Грэме Хэнсоне; Лоуренс Берлинер (ред.). ЭПР высокого разрешения: применение металлоферментов и металлов в медицине . Дордрехт: Спрингер. стр. 441–470. ISBN 9780387848563.
  15. ^ Базен, Д. (2017). «Точка зрения: двойной магический никель». Физика . 10 (121): 121. doi : 10.1103/Физика.10.121 .
  16. ↑ Davide Castelvecchi (22 апреля 2005 г.). «Ускорители атомов проливают свет на сверхновые и Большой взрыв». Sky & Telescope .
  17. ^ Pereira, J.; Aprahamian, A.; Arndt, O.; Becerril, A.; Elliot, T.; Estrade, A.; Galaviz, D.; Hennrich, S.; Hosmer, P.; Kessler, R.; Kratz, K.-L.; Lorusso, G.; Mantica, PF; Matos, M.; Montes, F.; Santi, P.; Pfeiffer, B.; Quinn, M.; Schatz, H.; Schertz, F.; Schnorrenberger, L.; Smith, E.; Tomlin, BE; Walters, W.; Wöhr, A. (2009). Исследования бета-распада ядер r-процесса в Национальной сверхпроводящей циклотронной лаборатории . 10-й симпозиум по ядрам в космосе . Остров Макино. arXiv : 0901.1802 .
  • Массы изотопов из:
    • Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Блашо, Жан; Вапстра, Аалдерт Хендрик (2003), «Оценка NUBASE свойств ядра и распада», Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729....3A, doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11. 001
  • Изотопный состав и стандартные атомные массы из:
    • de Laeter, John Robert ; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroshi; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin JR; Taylor, Philip DP (2003). "Атомные веса элементов. Обзор 2000 г. (Технический отчет ИЮПАК)". Pure and Applied Chemistry . 75 (6): 683–800. doi : 10.1351/pac200375060683 .
    • Визер, Майкл Э. (2006). «Атомные веса элементов 2005 (Технический отчет ИЮПАК)». Чистая и прикладная химия . 78 (11): 2051–2066. doi : 10.1351/pac200678112051 .
  • «Новости и уведомления: пересмотрены стандартные атомные веса». Международный союз теоретической и прикладной химии . 19 октября 2005 г.
  • Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из следующих источников.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Изотопы_никеля&oldid=1250356032#Никель-64"