Изотопы ксенона

Изотопы ксенона ( 54Xe  )​
Основные изотопы [1]Разлагаться
избытокпериод полураспада ( t 1/2 )режимпродукт
124 Хе0,095%1,8 × 10 22  лет [2]е124 Те
125 Хесинт16,9 ч.β +125 Я
126 Хе0,0890%стабильный
127 Хесинт36.345 дн.ε127 Я
128 Хе1,91%стабильный
129 Хе26,4%стабильный
130 Хе4.07%стабильный
131 Хе21,2%стабильный
132 Хе26,9%стабильный
133 Хесинт5.247 дн.β −133С​
134 Хе10,4%стабильный
135 Хесинт9.14 ч.β −135 Сс
136 Хе8.86%2,165 × 10 21  г [3] [4]β − β −136 Ба
Стандартный атомный вес A r °(Xe)

Природный ксенон ( 54Xe ) состоит из семи стабильных изотопов и двух очень долгоживущих изотопов. Двойной захват электронов наблюдался в 124Xe (период полураспада 1,8 ± 0,5(stat) ± 0,1(sys) × 1022 года)[2]идвойной бета-распадв136Xe (период полураспада2,165 ± 0,016(стат) ± 0,059(систем) × 1021 год),[7]которые являются одними из самых длинных измеренных периодов полураспада среди всех нуклидов. Изотопы126Xe и134Xe, как также предсказывают, подвергаются двойному бета-распаду,[8]но этот процесс никогда не наблюдался в этих изотопах, поэтому они считаются стабильными.[9][10][11]Помимо этих стабильных форм, были изучены 32 искусственныхнестабильных изотопаи различных изомеров, самым долгоживущим из которых является127Xe с периодомполураспада36,345 дней. Все остальные изотопы имеют период полураспада менее 12 дней, большинство менее 20 часов. Самый короткоживущий изотоп,108Xe,[12]имеет период полураспада 58 мкс и является самым тяжелым известным нуклидом с равным числом протонов и нейтронов. Из известных изомеров самым долгоживущим является131mXe с периодом полураспада 11,934 дня.129Xe образуется в результатебета-распада129I(период полураспада: 16 миллионов лет);131mXe,133Xe,133mXe и135Xe являются некоторымипродуктами делениякак 235 U, так и 239 Pu, поэтому используются в качестве индикаторовядерных взрывов.

Искусственный изотоп 135 Xe имеет большое значение в работе ядерных реакторов деления . 135 Xe имеет огромное поперечное сечение для тепловых нейтронов , 2,65×10 6 барн , поэтому он действует как поглотитель нейтронов или « яд », который может замедлить или остановить цепную реакцию после определенного периода эксплуатации. Это было обнаружено в самых первых ядерных реакторах, построенных в рамках американского Манхэттенского проекта для производства плутония . Из-за этого эффекта проектировщики должны предусмотреть возможность увеличения реактивности реактора (количества нейтронов на деление, которые идут на деление других атомов ядерного топлива) сверх начального значения, необходимого для начала цепной реакции. По той же причине продукты деления, полученные при ядерном взрыве и на электростанции, значительно различаются, поскольку большая доля135
Xe будет поглощать нейтроны в стационарном реакторе, в то время как в принципе ни один из135
Я успею распасться до ксенона, прежде чем взрыв бомбы выведет его из-под действия нейтронного излучения .

Относительно высокие концентрации радиоактивных изотопов ксенона также обнаруживаются в ядерных реакторах из-за высвобождения этого газа деления из треснувших топливных стержней или деления урана в охлаждающей воде. [ необходима цитата ] Концентрации этих изотопов обычно все еще низкие по сравнению с естественным радиоактивным благородным газом 222 Rn .

Поскольку ксенон является трассером для двух родительских изотопов , соотношения изотопов Xe в метеоритах являются мощным инструментом для изучения формирования Солнечной системы . Метод датирования I-Xe дает время, прошедшее между нуклеосинтезом и конденсацией твердого объекта из солнечной туманности (ксенон является газом, только та его часть, которая образовалась после конденсации, будет присутствовать внутри объекта). Изотопы ксенона также являются мощным инструментом для понимания земной дифференциации . Считалось, что избыток 129 Xe, обнаруженный в газах углекислого газа из скважин Нью-Мексико, произошел от распада газов, полученных из мантии , вскоре после образования Земли. [13] Было высказано предположение, что изотопный состав атмосферного ксенона колебался до GOE , прежде чем стабилизироваться, возможно, в результате повышения уровня атмосферного O 2 . [14]

Список изотопов

Нуклид
[n 1]		ЗНИзотопная масса ( Да ) [15] [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 8]		Природная распространенность (мольная доля)
Энергия возбужденияНормальная пропорция [1]Диапазон вариаций
108 Хе [н 9]5454107.95423(41)72(35) мксα104 Те0+
109 Хе5455108.95043(32)13(2) мсα105 Те(7/2+)
110 Хе5456109.94426(11)93(3) мсα (64%)106 Те0+
β + (36%)110 Я
111 Хе5457110.94147(12)#740(200) мсβ + (89,6%)111 Я5/2+#
α (10,4%)107 Те
112 Хе5458111.9355591(89)2.7(8) сβ + (98,8%)112 Я0+
α (1,2%)108 Те
113 Хе5459112.9332217(73)2.74(8) сβ + (92,98%)113 Я5/2+#
β + , р (7%)112 Те
α (?%)109 Те
β + , α (~0,007%)109 Сб
113м Хе403,6(14) кэВ6,9(3) мксЭТО113 Хе(11/2−)
114 Хе5460113.927980(12)10.0(4) сβ +114 Я0+
115 Хе5461114.926294(13)18(3) сβ + (99,66%)115 Я(5/2+)
β + , р (0,34%)114 Те
116 Хе5462115.921581(14)59(2) сβ +116 Я0+
117 Хе5463116.920359(11)61(2) сβ +117 Я5/2+
β + , р (0,0029%)116 Те
118 Хе5464117.916179(11)3,8(9) минβ +118 Я0+
119 Хе5465118.915411(11)5.8(3) минβ + (79%)119 Я5/2+
ЕС (21%)119 Я
120 Хе5466119.911784(13)46.0(6) минβ +120 Я0+
121 Хе5467120.911453(11)40,1(20) минβ +121 Я5/2+
122 Хе5468121.908368(12)20.1(1) ч.ЕС122 Я0+
123 Хе5469122.908482(10)2.08(2) ч.β +123 Я1/2+
123м Хе185,18(11) кэВ5.49(26) мксЭТО123 Хе7/2−
124 Хе [н 10]5470123.9058852(15)1.8(5 ( стат ), 1 ( систем )) × 1022  года[2]Двойной ЕС124 Те0+9,5(5)× 10−4
125 Хе5471124.9063876(15)16.87(8) ч.β +125 Я1/2+
125м1 Хе252,61(14) кэВ56,9(9) сЭТО125 Хе9/2−
125м2 Хе295,89(15) кэВ0,14(3) мксЭТО125 Хе7/2+
126 Хе5472125.904297422(6)Наблюдаемо стабильный [n 11]0+8,9(3)× 10−4
127 Хе5473126.9051836(44)36.342(3) дЕС127 Я1/2+
127м Хе297.10(8) кэВ69.2(9) сЭТО127 Хе9/2−
128 Хе5474127.9035307534(56)Стабильный0+0,01910(13)
128м Хе2787,2(3) кэВ83(2) нсЭТО128 Хе8−
129 Хе [н 12]5475128.9047808574(54)Стабильный1/2+0,26401(138)
129м Хе236,14(3) кэВ8.88(2) дЭТО129 Хе11/2−
130 Хе5476129.903509346(10)Стабильный0+0,04071(22)
131 Хе [н 13]5477130.9050841281(55)Стабильный3/2+0,21232(51)
131м Хе163,930(8) кэВ11.948(12) дЭТО131 Хе11/2−
132 Хе [н 13]5478131.9041550835(54)Стабильный0+0,26909(55)
132м Хе2752,21(17) кэВ8.39(11) мсЭТО132 Хе(10+)
133 Хе [н 13] [н 14]5479132.9059107(26)5.2474(5) дβ −133С​3/2+
133м1 Хе233,221(15) кэВ2.198(13) дЭТО133 Хе11/2−
133м2 Хе2147(20)# кэВ8,64(13) мсЭТО133 Хе(23/2+)
134 Хе [н 13]5480133.905393030(6)Наблюдаемо стабильный [n 15]0+0,10436(35)
134м1 Хе1965,5(5) кэВ290(17) мсЭТО134 Хе7−
134м2 Хе3025,2(15) кэВ5(1) мксЭТО134 Хе(10+)
135 Хе [н 16]5481134.9072314(39)9.14(2) ч.β −135 Сс3/2+
135м Хе526,551(13) кэВ15.29(5) мин.ИТ (99,70%)135 Хе11/2−
β − (0,30%)135 Сс
136 Хе [н 10]5482135 907214.474(7)2,18(5) × 1021  годβ − β −136 Ба0+0,08857(72)
136м Хе1891,74(7) кэВ2,92(3) мксЭТО136 Хе6+
137 Хе5483136.91155777(11)3.818(13) минβ −137С​7/2−
138 Хе5484137.9141463(30)14.14(7) мин.β −138 Сс0+
139 Хе5485138.9187922(23)39,68(14) сβ −139 Сс3/2−
140 Хе5486139.9216458(25)13.60(10) сβ −140 Сс0+
141 Хе5487140.9267872(31)1,73(1) сβ − (99,96%)141 Сс5/2−
β − , н (0,044%)140 Сс
142 Хе5488141.9299731(29)1.23(2) сβ − (99,63%)142 Сс0+
β − , н (0,37%)141 Сс
143 Хе5489142.9353696(50)511(6) мсβ − (99,00%)143 Сс5/2−
β − , н (1,00%)142 Сс
144 Хе5490143.9389451(57)0,388(7) сβ − (97,0%)144 Сс0+
β − , н (3,0%)143 Сс
145 Хе5491144.944720(12)188(4) мсβ − (95,0%)145 Сс3/2−#
β − , н (5,0%)144 Сс
146 Хе5492145.948518(26)146(6) мсβ −146 Сс0+
β − , н (6,9%)145 Сс
147 Хе5493146.95448(22)#88(14) мсβ − (>92%)147 Сс3/2−#
β − , н (<8%)146 Сс
148 Хе5494147.95851(32)#85(15) мсβ −148 Сс0+
149 Хе5495148.96457(32)#50# мс
[>550 мс]		3/2−#
150 Хе5496149.96888(32)#40# мс
[>550 нс]]		0+
Заголовок и нижний колонтитул этой таблицы:
  1. ^ m Xe – 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
    н:Нейтронное излучение
  6. ^ Жирный символ как дочерний – Дочерний продукт стабилен.
  7. ^ ( ) значение спина – указывает спин со слабыми аргументами присваивания.
  8. ^ # – Значения, отмеченные #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из тенденций соседних нуклидов (TNN).
  9. ^ Самый тяжелый известный изотоп с равным числом протонов и нейтронов.
  10. ^ ab Первичный радионуклид
  11. ^ Предположительно подвергается β + β + распаду до 126 Te
  12. ^ Используется в методе радиодатирования грунтовых вод и для определения некоторых событий в истории Солнечной системы.
  13. ^ abcd Продукт деления
  14. ^ Имеет медицинское применение .
  15. ^ Теоретически способен подвергаться β − β − ​​распаду до 134 Ba с периодом полураспада более2,8 × 10 22 лет [11]
  16. ^ Самый мощный известный поглотитель нейтронов , производится на атомных электростанциях как продукт распада 135 I, который сам является продуктом распада 135 Te, продукта деления . Обычно поглощает нейтроны в средах с высоким потоком нейтронов , превращаясь в 136 Xe ; см. йодную яму для получения дополнительной информации
  • Изотопный состав соответствует изотопному составу воздуха.

Ксенон-124

Ксенон-124 — изотоп ксенона, который подвергается двойному захвату электронов в теллур -124 с очень длительным периодом полураспада1,8 × 10 22 лет, что на 12 порядков больше возраста Вселенной ((13,799 ± 0,021) × 10 9  лет ). Такие распады были обнаружены в детекторе XENON1T в 2019 году и являются самыми редкими процессами, когда-либо наблюдавшимися напрямую. [16] (Были измерены даже более медленные распады других ядер, но путем обнаружения продуктов распада, которые накапливались в течение миллиардов лет, а не путем непосредственного наблюдения за ними. [17] )

Ксенон-133

ксенон-133, 133Хе
Общий
Символ133 Хе
Именаксенон-133, 133Xe, Xe-133
Протоны ( Z )54
Нейтроны ( N )79
Данные по нуклидам
Естественное изобилиесин
Период полураспада ( t 1/2 )5.243(1) д
Масса изотопа132.9059107 Да
Вращаться3/2+
Продукты распада133С​
Режимы распада
Режим распадаЭнергия распада ( МэВ )
Бета −0,427
Изотопы ксенона
Полная таблица нуклидов

Ксенон-133 (продается как лекарственный препарат под торговой маркой Xeneisol , код ATC V09EX03 ( ВОЗ )) — изотоп ксенона. Это радионуклид , который вдыхают для оценки функции легких и для визуализации легких . [18] Он также используется для визуализации кровотока, особенно в мозге . [19] 133 Xe также является важным продуктом деления . [ необходима цитата ] Он выбрасывается в атмосферу в небольших количествах некоторыми атомными электростанциями. [20]

Ксенон-135

Ксенон-135 — радиоактивный изотоп ксенона , получаемый в результате деления урана. Период его полураспада составляет около 9,2 часов, и он является самым мощным известным поглощающим нейтроны ядерным ядом (имеющим сечение поглощения нейтронов 2 миллиона барн [21] ). Общий выход ксенона-135 при делении составляет 6,3%, хотя большая его часть получается в результате радиоактивного распада теллура-135 и йода-135 , получаемых в результате деления . Xe-135 оказывает значительное влияние на работу ядерного реактора ( ксеноновая яма ). Он выбрасывается в атмосферу в небольших количествах некоторыми атомными электростанциями. [20]

Ксенон-136

Ксенон-136 — изотоп ксенона, который претерпевает двойной бета-распад до бария -136 с очень длительным периодом полураспада2,11 × 10 21 лет, что на 10 порядков больше возраста Вселенной ((13,799 ± 0,021) × 10 9  лет ). Он используется в эксперименте Обсерватории обогащенного ксенона для поиска безнейтринного двойного бета-распада .

Смотрите также

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. ^ abc "Наблюдение двухнейтринного двойного электронного захвата в 124 Xe с XENON1T". Nature . 568 (7753): 532–535. 2019. doi :10.1038/s41586-019-1124-4.
  3. ^ Альберт, Дж. Б.; Оже, М.; Оти, DJ; Барбо, П. С.; Бошамп, Э.; Бек, Д.; Белов, В.; Бенитес-Медина, К.; Бонатт, Дж.; Брейденбах, М.; Бруннер, Т.; Буренков, А.; Као, Г. Ф.; Чемберс, К.; Чавес, Дж.; Кливленд, Б.; Кук, С.; Крейкрафт, А.; Дэниелс, Т.; Данилов, М.; Догерти, С. Дж.; Дэвис, К. Г.; Дэвис, Дж.; Дево, Р.; Делакис, С.; Доби, А.; Долголенко, А.; Долински, М. Дж.; Данфорд, М.; и др. (2014). «Улучшенное измерение периода полураспада 2νββ 136 Xe с помощью детектора EXO-200». Physical Review C. 89. arXiv : 1306.6106 . Bibcode : 2014PhRvC..89a5502A. doi : 10.1103/PhysRevC.89.015502.
  4. ^ Redshaw, M.; Wingfield, E.; McDaniel, J.; Myers, E. (2007). "Масса и значение Q двойного бета-распада 136 Xe". Physical Review Letters . 98 (5): 53003. Bibcode : 2007PhRvL..98e3003R. doi : 10.1103/PhysRevLett.98.053003.
  5. ^ "Стандартные атомные веса: ксенон". CIAAW . 1999.
  6. ^ 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.
  7. ^ Альберт, Дж. Б.; Оже, М.; Оти, DJ; Барбо, П. С.; Бошамп, Э.; Бек, Д.; Белов, В.; Бенитес-Медина, К.; Бонатт, Дж.; Брейденбах, М.; Бруннер, Т.; Буренков, А.; Као, Г. Ф.; Чемберс, К.; Чавес, Дж.; Кливленд, Б.; Кук, С.; Крейкрафт, А.; Дэниелс, Т.; Данилов, М.; Догерти, С. Дж.; Дэвис, К. Г.; Дэвис, Дж.; Дево, Р.; Делакис, С.; Доби, А.; Долголенко, А.; Долински, М. Дж.; Данфорд, М.; и др. (2014). «Улучшенное измерение периода полураспада 2νββ 136Xe с помощью детектора EXO-200». Physical Review C. 89 ( 1): 015502. arXiv : 1306.6106 . Bibcode : 2014PhRvC..89a5502A. doi : 10.1103/PhysRevC.89.015502. Архивировано из оригинала 2023-06-13 . Получено 2023-01-24 .
  8. ^ Ван, М.; Ауди, Г.; Кондев, Ф.Г.; Хуан, В.Дж.; Наими, С.; Сюй, Х. (2017). «Оценка атомной массы AME2016 (II). Таблицы, графики и ссылки» (PDF) . Chinese Physics C. 41 ( 3): 030003-1–030003-442. doi :10.1088/1674-1137/41/3/030003.
  9. ↑ Статус ββ-распада в ксеноне, Роланд Люшер, доступ онлайн 17 сентября 2007 г. Архивировано 27 сентября 2007 г. на Wayback Machine
  10. ^ Barros, N.; Thurn, J.; Zuber, K. (2014). «Поиски двойного бета-распада 134 Xe, 126 Xe и 124 Xe с крупномасштабными детекторами Xe». Journal of Physics G . 41 (11): 115105–1–115105–12. arXiv : 1409.8308 . Bibcode :2014JPhG...41k5105B. doi :10.1088/0954-3899/41/11/115105. S2CID  116264328.
  11. ^ ab Yan, X.; Cheng, Z.; Abdukerim, A.; et al. (2024). «Поиск двухнейтринного и безнейтринного двойного бета-распада 134 Xe с помощью эксперимента PandaX-4T». Physical Review Letters . 132 (152502). arXiv : 2312.15632 . doi :10.1103/PhysRevLett.132.152502.
  12. ^ Auranen, K.; et al. (2018). "Сверхразрешенный α-распад в дважды магический 100Sn" (PDF) . Physical Review Letters . 121 (18): 182501. Bibcode :2018PhRvL.121r2501A. doi : 10.1103/PhysRevLett.121.182501 . PMID  30444390.
  13. ^ Булос, М.С.; Мануэль, О.К. (1971). «Ксеноновые записи угасших радиоактивностей на Земле». Science . 174 (4016): 1334–1336. Bibcode :1971Sci...174.1334B. doi :10.1126/science.174.4016.1334. PMID  17801897. S2CID  28159702.
  14. ^ Ardoin, L.; Broadley, MW; Almayrac, M.; Avice, G.; Byrne, DJ; Tarantola, A.; Lepland, A.; Saito, T.; Komiya, T.; Shibuya, T.; Marty, B. (2022). «Конец изотопной эволюции атмосферного ксенона». Geochemical Perspectives Letters . 20 : 43–47. Bibcode :2022GChPL..20...43A. doi : 10.7185/geochemlet.2207 . S2CID  247399987.
  15. ^ 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.
  16. ↑ Дэвид Нилд (26 апреля 2019 г.). «Детектор темной материи только что зафиксировал одно из самых редких событий, известных науке».
  17. ^ Хеннеке, Эдвард В.; Мануэль, О.К.; Сабу, Дварка Д. (1975). «Двойной бета-распад Те 128». Physical Review C. 11 ( 4): 1378–1384. doi :10.1103/PhysRevC.11.1378.
  18. ^ Джонс, Р. Л.; Спроул, Б. Дж.; Овертон, ТР (1978). «Измерение региональной вентиляции и перфузии легких с помощью Xe-133». Журнал ядерной медицины . 19 (10): 1187–1188. PMID  722337.
  19. ^ Hoshi, H.; Jinnouchi, S.; Watanabe, K.; Onishi, T.; Uwada, O.; Nakano, S.; Kinoshita, K. (1987). «Визуализация мозгового кровотока у пациентов с опухолью мозга и артериовенозной мальформацией с использованием гексаметилпропиленаминооксима Tc-99m — сравнение с Xe-133 и IMP». Kaku Igaku . 24 (11): 1617–1623. PMID  3502279.
  20. ^ ab Сбросы сточных вод с атомных электростанций и предприятий топливного цикла. National Academies Press (США). 29.03.2012.
  21. ^ Таблица нуклидов 13-е издание
  • Массы изотопов взяты из работы Ame2003 Atomic Mass Evaluation, написанной Жоржем Оди, Аалдертом Хендриком Вапстрой, Катрин Тибо, Жаном Блашо и Оливье Берсильоном в Nuclear Physics A729 (2003).
  • 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_ксенона&oldid=1249444537#Ксенон-133"