Изотопы осмия

Изотопы осмия (  76 Os )
Основные изотопы [1]Разлагаться
избытокпериод полураспада ( t 1/2 )режимпродукт
184 Ос0,02%1,12 × 10 13  лет [2]α180 Вт
185 Оссинт92,95 дн.ε185 Ре
186 Ос1,59%2,0 × 10 15  летα182 Вт
187 Ос1,96%стабильный
188 Ос13,2%стабильный
189 Ос16.1%стабильный
190 Ос26.3%стабильный
191 Оссинт14,99 дн.β −191 Ир
192 Ос40,8%стабильный
193 Оссинт29.83 ч.β −193 Ир
194 Оссинт6 летβ −194 Ир
Стандартный атомный вес A r °(Os)

Осмий ( 76 Os) имеет семь встречающихся в природе изотопов , пять из которых стабильны: 187 Os, 188 Os, 189 Os, 190 Os и (наиболее распространенный) 192 Os. Другие природные изотопы, 184 Os и 186 Os, имеют чрезвычайно длительный период полураспада (1,12×10 13 лет и 2×10 15 лет соответственно) и для практических целей могут также считаться стабильными. 187 Os является дочерью 187 Re ( период полураспада 4,12×10 10 лет) и чаще всего измеряется в соотношении 187 Os/ 188 Os. Это соотношение, а также соотношение 187 Re/ 188 Os, широко использовались при датировании как земных, так и метеоритных пород . Он также использовался для измерения интенсивности континентального выветривания в течение геологического времени и для установления минимального возраста стабилизации мантийных корней континентальных кратонов . Однако наиболее заметное применение Os в датировании было в сочетании с иридием для анализа слоя ударного кварца вдоль границы мела и палеогена , который отмечает вымирание динозавров 66 миллионов лет назад. Изотопно чистый 192 Os, если бы он был доступен, был бы самым плотным стабильным материалом на Земле с плотностью 22,80 грамма на кубический сантиметр.

Существует также 31 искусственный радиоизотоп , [5] самый долгоживущий из которых — 194 Os с периодом полураспада шесть лет; все остальные имеют период полураспада менее 93 дней. Существует также десять известных ядерных изомеров , самый долгоживущий из которых — 191m Os с периодом полураспада 13,10 часов. Все изотопы и ядерные изомеры осмия либо радиоактивны, либо наблюдательно стабильны , что означает, что они, как прогнозируется, радиоактивны, но никакого фактического распада не наблюдалось.

Использование изотопов осмия

Изотопное отношение осмия-187 и осмия-188 ( 187 Os/ 188 Os) можно использовать в качестве окна для изучения геохимических изменений на протяжении истории океана. [6] Среднее морское отношение 187 Os/ 188 Os в океанах составляет 1,06. [6] Это значение представляет собой баланс континентального речного поступления Os с отношением 187 Os/ 188 Os ~1,3 и мантийного /внеземного поступления с отношением 187 Os/ 188 Os ~0,13. [6] Будучи потомком 187 Re, 187 Os может радиогенно образовываться в результате бета-распада. [7] Этот распад фактически увеличил отношение 187 Os/ 188 Os в основной силикатной земле (Земля за вычетом ядра ) на 33%. [8] Это то, что движет разницей в соотношении 187 Os/ 188 Os, которое мы видим между континентальными материалами и материалом мантии. Корковые породы имеют гораздо более высокий уровень Re, который медленно деградирует до 187 Os, увеличивая соотношение. [7] Однако внутри мантии неравномерная реакция Re и Os приводит к тому, что эти мантийные и расплавленные материалы истощаются в Re, и не позволяют им накапливать 187 Os, как континентальный материал. [7] Поступление обоих материалов в морскую среду приводит к наблюдаемому соотношению 187 Os/ 188 Os океанов и значительно колебалось на протяжении истории нашей планеты. Эти изменения в изотопных значениях морского Os можно наблюдать в морских отложениях , которые откладываются и в конечном итоге литифицируются в этот период времени. [9] Это позволяет исследователям делать оценки потоков выветривания, выявлять базальтовый вулканизм и импактные события, которые могли вызвать некоторые из наших крупнейших массовых вымираний. Например, изотопные записи Os в морских отложениях использовались для идентификации и подтверждения воздействия границы KT. [10] Воздействие этого астероида размером ~10 км значительно изменило сигнатуру 187 Os/ 188 Os морских отложений того времени. При среднем внеземном 187 Os/ 188 Os ~0,13 и огромном количестве Os, которое внесло это воздействие (эквивалентно 600 000 лет современных речных притоков), снизило глобальный морской 187 Os/ 188Значение Os от ~0,45 до ~0,2. [6]

Соотношения изотопов Os также могут использоваться в качестве сигнала антропогенного воздействия. [11] Те же самые соотношения 187 Os/ 188 Os, которые распространены в геологических условиях, могут использоваться для оценки добавления антропогенного Os через такие вещи, как каталитические преобразователи . [11] Хотя было показано, что каталитические преобразователи резко сокращают выбросы NOx и CO, они вводят элементы платиновой группы (PGE), такие как Os, в окружающую среду. [11] Другие источники антропогенного Os включают сжигание ископаемого топлива , плавку хромовой руды и плавку некоторых сульфидных руд. В одном исследовании оценивалось влияние выхлопных газов автомобилей на морскую систему Os. Было зарегистрировано, что соотношение 187 Os/ 188 Os в выхлопных газах автомобилей составляет ~0,2 (аналогично внеземным и мантийным источникам), что сильно истощено (3, 7). Эффект антропогенного Os лучше всего можно увидеть, сравнивая водные соотношения Os и местные отложения или более глубокие воды. Поверхностные воды, подвергшиеся воздействию, как правило, имеют истощенные значения по сравнению с глубоким океаном и отложениями за пределами того, что ожидается от космических источников. [11] Считается, что это увеличение эффекта связано с введением антропогенного Os из воздуха в осадки.

Длительный период полураспада 184 Os по отношению к альфа-распаду до 180 W был предложен в качестве метода радиометрического датирования для пород, богатых осмием, или для дифференциации планетарного ядра . [2] [12] [13]

Список изотопов


Нуклид
[n 1]		ЗНИзотопная масса ( Да ) [14] [n 2] [n 3]
Период полураспада [1]
[n 4]
Режим распада [1]
[n 5]		Дочерний
изотоп
[n 6] [n 7]		Спин и
четность [1]
[n 8] [n 9]		Природная распространенность (мольная доля)
Энергия возбужденияНормальная пропорция [1]Диапазон вариаций
160 Ос [15]768497+97
−32 мкс		α156 Вт0+
160м Ос [15]1844(18) кэВ41+15
−9 мкс		α156 Вт8+
161 Ос7685160.98905(43)#0,64(6) мсα157 Вт(7/2–)
162 Ос7686161.98443(32)#2.1(1) мсα158 Вт0+
163 Ос7687162.98246(32)#5.7(5) мсα159 Вт7/2–
β +  ?163 Ре
164 Ос7688163.97807(16)21(1) мсα (96%)160 Вт0+
β + (4%)164 Ре
165 Ос7689164.97665(22)#71(3) мсα (90%)161 Вт(7/2–)
β + (10%)165 Ре
166 Ос7690165.972698(19)213(5) мсα (83%)162 Вт0+
β + (17%)166 Ре
167 Ос7691166.971552(87)839(5) мсα (51%)163 Вт7/2–
β + (49%)167 Ре
167м Ос434,3(11) кэВ0,672(7) мксЭТО167 Ос13/2+
168 Ос7692167.967799(11)2.1(1) сβ + (57%)168 Ре0+
α (43%)164 Вт
169 Ос7693168.967018(28)3.46(11) сβ + (86,3%)169 Ре(5/2–)
α (13,7%)165 Вт
170 Ос7694169.963579(10)7.37(18) сβ + (90,5%)170 Ре0+
α (9,5%)166 Вт
171 Ос7695170.963180(20)8.3(2) сβ + (98,20%)171 Ре(5/2−)
α (1,80%)167 Вт
172 Ос7696171.960017(14)19.2(9) сβ + (98,81%)172 Ре0+
α (1,19%)168 Вт
173 Ос7697172.959808(16)22,4(9) сβ + (99,6%)173 Ре5/2–
α (0,4%)169 Вт
174 Ос7698173.957063(11)44(4) сβ + (99,98%)174 Ре0+
α (.024%)170 Вт
175 Ос7699174.956945(13)1,4(1) минβ +175 Ре(5/2−)
176 Ос76100175.954770(12)3.6(5) минβ +176 Ре0+
177 Ос76101176.954958(16)3.0(2) минβ +177 Ре1/2−
178 Ос76102177.953253(15)5.0(4) минβ +178 Ре0+
179 Ос76103178.953816(17)6,5(3) минβ +179 Ре1/2–
179м1 Ос145,41(12) кэВ~500 нсЭТО179 Ос(7/2)–
179м2 Ос243,0(8) кэВ783(14) нсЭТО179 Ос(9/2)+
180 Ос76104179.952382(17)21,5(4) минβ +180 Ре0+
181 Ос76105180.953247(27)105(3) мин.β +181 Ре1/2−
181м1 Ос49,20(14) кэВ2.7(1) минβ +181 Ре7/2−
181м2 Ос156,91(15) кэВ262(6) нсЭТО181 Ос9/2+
182 Ос76106181.952110(23)21.84(20) ч.ЕС182 Ре0+
182м1 Ос1831,4(3) кэВ780(70) мксЭТО182 Ос8–
182м2 Ос7049,5(4) кэВ150(10) нсЭТО182 Ос25+
183 Ос76107182.953125(53)13.0(5) чβ +183 Ре9/2+
183м Ос170,73(7) кэВ9.9(3) ч.β + (85%)183 Ре1/2−
ИТ (15%)183 Ос
184 Ос [н 10]76108183.95249292(89)1,12(23)×10 13  летα [n 11]180 Вт0+2(2)× 10−4
185 Ос76109184.95404597(89)92.95(9) дЕС185 Ре1/2−
185м1 Ос102,37(11) кэВ3,0(4) мксЭТО185 Ос7/2−
185м2 Ос275,53(12) кэВ0,78(5) мксЭТО185 Ос11/2+
186 Ос [н 10]76110185.95383757(82)2,0(11)×10 15  летα182 Вт0+0,0159(64)
187 Ос [н 12]76111186.95574957(79)Наблюдаемо стабильный [n 13]1/2−0,0196(17)
187м1 Ос100,45(4) кэВ112(6) нсЭТО187 Ос7/2−
187м2 Ос257.10(7) кэВ231(2) мксЭТО187 Ос11/2+
188 Ос [н 12]76112187.95583729(79)Наблюдаемо стабильный [n 14]0+0,1324(27)
189 Ос76113188.95814595(72)Наблюдаемо стабильный [n 15]3/2−0,1615(23)
189м Ос30,82(2) кэВ5.81(10) чЭТО189 Ос9/2−
190 Ос76114189.95844544(70)Наблюдаемо стабильный [n 16]0+0,2626(20)
190м Ос1705,7(1) кэВ9.86(3) минЭТО190 Ос10−
191 Ос76115190.96092811(71)14.99(2) дβ −191 Ир9/2−
191м Ос74,382(3) кэВ13.10(5) ч.ЭТО191 Ос3/2−
192 Ос76116191.9614788(25)Наблюдаемо стабильный [n 17]0+0,4078(32)
192м1 Ос2015.40(11) кэВ5.94(9) сЭТО192 Ос10−
β − ?192 Ир
192м2 Ос4580,3(10) кэВ205(7) нсЭТО192 Ос(20+)
193 Ос76117192.9641496(25)29.830(18) чβ −193 Ир3/2−
193м Ос315,6(3) кэВ121(28) нсЭТО192 Ос(9/2−)
194 Ос76118193.9651794(26)6.0(2) гβ −194 Ир0+
195 Ос76119194.968318(60)6,5(11) минβ −195 Ир(3/2−)
195м Ос427,8(3) кэВ47(3) сЭТО195 Ос(13/2+)
β − ?195 Ир
196 Ос76120195.969643(43)34,9(2) минβ −196 Ир0+
197 Ос76121196.97308(22)#93(7) сβ −197 Ир5/2−#
198 Ос76122197.97466(22)#125(28) сβ −198 Ир0+
199 Ос76123198.97824(22)#6(3) сβ −199 Ир5/2−#
200 Ос76124199.98009(32)#7(4) сβ −200 ир0+
201 Ос76125200.98407(32)#3# с [>300нс]β − ?201 Ир1/2−#
202 Ос76126201.98655(43)#2# с [>300нс]β − ?202 Ир0+
203 Ос76127202.99220(43)#300# мс [>300нс]β − ?203 Ир9/2+#
β − н?202 Ир
Заголовок и нижний колонтитул этой таблицы:
  1. ^ m Os – 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. ^ Жирным шрифтом выделен период полураспада  – почти стабильный, период полураспада дольше возраста Вселенной .
  5. ^ Способы распада:
    ЕС:Захват электронов
    ЭТО:Изомерный переход


    р:Эмиссия протонов
  6. ^ Жирный курсивный символ как дочерний – Дочерний продукт почти стабилен.
  7. ^ Жирный символ как дочерний – Дочерний продукт стабилен.
  8. ^ ( ) значение спина – указывает спин со слабыми аргументами присваивания.
  9. ^ # – Значения, отмеченные #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из тенденций соседних нуклидов (TNN).
  10. ^ ab первичный радионуклид
  11. ^ Теоретически также может претерпевать β + β + распад до 184 W
  12. ^ ab Используется в рениево-осмиевом датировании
  13. ^ Считается, что он претерпевает α-распад до 183 W с периодом полураспада более 3,2×10 15  лет.
  14. ^ Считается, что он подвергается α-распаду до 184 W с периодом полураспада более 3,3×10 18  лет.
  15. ^ Считается, что он претерпевает α-распад до 185 W с периодом полураспада более 3,3×10 15  лет.
  16. ^ Считается, что он претерпевает α-распад до 186 W с периодом полураспада более 1,2×10 19  лет.
  17. ^ Считается, что он претерпевает α-распад до 188 W или β - β - распад до 192 Pt с периодом полураспада более 5,3×10 19  лет.

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. ^ ab Peters, Stefan TM; Münker, Carsten; Becker, Harry; Schulz, Toni (апрель 2014 г.). «Альфа-распад 184 Os, обнаруженный радиогенным 180 W в метеоритах: определение периода полураспада и жизнеспособность в качестве геохронометра». Earth and Planetary Science Letters . 391 : 69–76 . doi :10.1016/j.epsl.2014.01.030.
  3. ^ "Стандартные атомные веса: осмий". CIAAW . 1991.
  4. ^ 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 (2022-05-04). "Стандартные атомные веса элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)". Чистая и прикладная химия . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  5. ^ Флегенхаймер, Хуан (2014). «Тайна исчезающего изотопа». Revista Virtual де Кимика . 6 (4): 1139–1142 . doi : 10.5935/1984-6835.20140073 .
  6. ^ abcd Peucker-Ehrenbrink, B.; Ravizza, G. (2000). «Морские изотопы осмия». Terra Nova . 12 (5): 205–219 . Bibcode : 2000TeNov..12..205P. doi : 10.1046/j.1365-3121.2000.00295.x. S2CID  12486288.
  7. ^ abc Эссер, Брэдли К.; Турекян, Карл К. (1993). «Изотопный состав осмия континентальной коры». Geochimica et Cosmochimica Acta . 57 (13): 3093– 3104. Bibcode : 1993GeCoA..57.3093E. doi : 10.1016/0016-7037(93)90296-9 .
  8. ^ Хаури, Эрик Х. (2002). «Изотопы осмия и мантийная конвекция» (PDF) . Philosophical Transactions: Mathematical, Physical and Engineering Sciences . 360 (1800): 2371– 2382. Bibcode : 2002RSPTA.360.2371H. doi : 10.1098/rsta.2002.1073. JSTOR  3558902. PMID  12460472. S2CID  18451805.
  9. ^ Лоуэри, Кристофер; Морган, Джоанна ; Гулик, Шон; Брэлоуэр, Тимоти; Кристесон, Гейл (2019). «Перспективы бурения в океане при падении метеоритов». Океанография . 32 : 120–134 . doi : 10.5670/oceanog.2019.133 .
  10. ^ Селби, Д.; Кризер, Р. А. (2005). «Прямое радиометрическое датирование месторождений углеводородов с использованием изотопов рения-осмия». Science . 308 (5726): 1293– 1295. Bibcode :2005Sci...308.1293S. doi :10.1126/science.1111081. PMID  15919988. S2CID  41419594.
  11. ^ abcd Чен, К.; Седвик, П. Н.; Шарма, М. (2009). «Антропогенный осмий в дожде и снеге выявляет глобальное загрязнение атмосферы». Труды Национальной академии наук . 106 (19): 7724– 7728. Bibcode : 2009PNAS..106.7724C. doi : 10.1073/pnas.0811803106 . PMC 2683094. PMID  19416862. 
  12. ^ Кук, Дэвид Л.; Крюйер, Томас С.; Лея, Инго; Кляйне, Торстен (сентябрь 2014 г.). «Космогенные вариации 180 Вт в метеоритах и ​​переоценка возможной системы распада 184 Os – 180 Вт». Geochimica et Cosmochimica Acta . 140 : 160–176 . doi :10.1016/j.gca.2014.05.013.
  13. ^ Кук, Дэвид Л.; Смит, Томас; Лейя, Инго; Хилтон, Коннор Д.; Уокер, Ричард Дж.; Шёнбэхлер, Мария (сентябрь 2018 г.). «Избыток 180W в железных метеоритах IIAB: идентификация космогенных, радиогенных и нуклеосинтетических компонентов». Earth Planet Sci Lett . 503 : 29–36 . doi :10.1016/j.epsl.2018.09.021. PMC 6398611 . 
  14. ^ 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.
  15. ^ ab Briscoe, AD; Page, RD; Uusitalo, J.; et al. (2023). "Спектроскопия распада на двухпротонной границе: радиоактивность новых нуклидов 160Os и 156W". Physics Letters B. 47 ( 138310). doi : 10.1016/j.physletb.2023.138310 . hdl : 10272/23933 .
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Изотопы_осмия&oldid=1262464937"