Protaktinyum izotopları - Isotopes of protactinium

Protaktinyumun   ana izotopları ( 91 Pa)
İzotop Çürüme
bolluk yarı ömür ( t 1/2 ) mod ürün
229 Pa syn 1.5 gün ε 229 Bin
230 Pa syn 17.4 g ε 230 Per
231 Pa 100% 3,276 × 10 4  y α 227 Ac
232 Pa syn 1,31 g β - 232 U
233 Pa iz 26.967 g β - 233 U
234 Pa iz 6.75 saat β - 234 U
234 m Pa iz 1.17 dak. β - 234 U
Standart atom ağırlığı A r, standart (Pa)

Protaktinyumun ( 91 Pa) kararlı izotopu yoktur . Doğal olarak oluşan üç izotop, standart bir atomik ağırlığın verilmesine izin verir.

Protaktinyumun otuz radyoizotopu karakterize edilmiştir, en kararlı olanı 32.760 yıllık yarılanma ömrü ile 231 Pa , 26.967 günlük yarılanma ömrü ile 233 Pa ve 17.4 günlük yarılanma ömrü ile 230 Pa'dır. Geri kalan tüm radyoaktif izotopların yarılanma ömürleri 1,6 günden azdır ve bunların çoğunun yarı ömürleri 1,8 saniyeden azdır. Bu element ayrıca beş meta duruma sahiptir , 217m Pa (t 1/2 1.15 milisaniye), 220m1 Pa (t 1/2  = 308 nanosaniye), 220m2 Pa (t 1/2  = 69 nanosaniye), 229m Pa (t 1/2  = 420 nanosaniye) ve 234m Pa (t 1/2  = 1.17 dakika).

Yalnızca doğal olarak oluşan izotopları 231 arasında bir ara bozunma ürünü olarak ortaya çıkar Pa, 235 U , 234 Pa ve 234m ara bozunma ürünleri meydana her ikisi de Pa, 238 U . 231 Pa neredeyse tüm doğal protaktinyumları oluşturur.

En kararlı 231 Pa izotopundan daha hafif (ve dahil) Pa izotopları için birincil bozunma modu , esas olarak toryum izotoplarına elektron yakalama yoluyla bozunan 228 Pa ila 230 Pa dışında alfa bozunmasıdır . Daha ağır izotoplar için birincil mod beta eksi (β - ) bozunmadır . 231 Pa'nın birincil bozunma ürünleri ve 227 Pa'dan daha hafif ve 227 Pa'dan daha hafif protaktinyum izotopları, aktinyum izotoplarıdır ve protaktinyumun daha ağır izotopları için birincil bozunma ürünleri uranyum izotoplarıdır .

İzotopların listesi

Nuklid
Tarihi
isim
Z N İzotopik kütle ( Da )
Yarım hayat
Bozunma
modu

Kız
izotopu

Döndür ve
eşlik
Doğal bolluk (mol fraksiyonu)
Uyarma enerjisi Normal oran Varyasyon aralığı
211 Pa 91 120 3,8 (+ 4,6−1,4) ms α 207 Ac 9 / 2− #
212 Pa 91 121 212.02320 (8) 8 (5) ms
[5,1 (+ 61−19) ms]
α 208 Ac 7 + #
213 Pa 91 122 213.02111 (8) 7 (3) ms
[5,3 (+ 40−16) ms]
α 209 Ac 9 / 2− #
214 Pa 91 123 214.02092 (8) 17 (3) ms α 210 Ac
215 Pa 91 124 215.01919 (9) 14 (2) ms α 211 Ac 9 / 2− #
216 Pa 91 125 216.01911 (8) 105 (12) ms α (% 80) 212 Ac
β + (% 20) 216 Bin
217 Pa 91 126 217.01832 (6) 3,48 (9) ms α 213 Ac 9 / 2− #
217 milyon Pa 1860 (7) keV 1,08 (3) ms α 213 Ac 29/2 + #
BT (nadir) 217 Pa
218 Pa 91 127 218.020042 (26) 0,133 (1) ms α 214 Ac
219 Pa 91 128 219.01988 (6) 53 (10) ns α 215 Ac 9 / 2−
β + (5 × 10 − % 9 ) 219 Bin
220 Pa 91 129 220.02188 (6) 780 (160) ns α 216 Ac 1− #
220m1 Pa 34 (26) keV 308 (+ 250-99) ns α 216 Ac
220m2 Pa 297 (65) keV 69 (+ 330-30) ns α 216 Ac
221 Pa 91 130 221.02188 (6) 4,9 (8) μs α 217 Ac 9 / 2−
222 Pa 91 131 222.02374 (8) # 3,2 (3) ms α 218 Ac
223 Pa 91 132 223.02396 (8) 5,1 (6) ms α 219 Ac
β + (% 0,001) 223 Per
224 Pa 91 133 224.025626 (17) 844 (19) ms α (% 99,9) 220 Ac 5− #
β + (% 0,1) 224 Bin
225 Pa 91 134 225.02613 (8) 1,7 (2) sn α 221 Ac 5 / 2− #
226 Pa 91 135 226.027948 (12) 1,8 (2) dakika α (% 74) 222 Ac
β + (% 26) 226 Bin
227 Pa 91 136 227.028805 (8) 38.3 (3) dakika α (% 85) 223 Ac (5 / 2−)
EC (% 15) 227 Bin
228 Pa 91 137 228.031051 (5) 22 (1) saat β + (% 98,15) 228 Bin 3+
α (% 1,85) 224 Ac
229 Pa 91 138 229.0320968 (30) 1,50 (5) g EC (% 99,52) 229 Bin (5/2 +)
α (% 0,48) 225 Ac
229 milyon Pa 11.6 (3) keV 420 (30) ns 3 / 2−
230 Pa 91 139 230.034541 (4) 17,4 (5) d β + (% 91,6) 230 Per (2−)
β - (% 8,4) 230 U
α (% .00319) 226 Ac
231 Pa Protoaktinyum 91 140 231.0358840 (24) 3,276 (11) × 10 4  y α 227 Ac 3 / 2− 1.0000
CD (1,34 × 10 − % 9 ) 207 Tl
24 Ne
SF (3 × 10 % 10 ) (çeşitli)
CD ( % 10 - % 12 ) 208 Pb
23 F
232 Pa 91 141 232.038592 (8) 1,31 (2) g β - 232 U (2−)
EC (% 0,003) 232 Per
233 Pa 91 142 233.0402473 (23) 26.975 (13) d β - 233 U 3 / 2− İz
234 Pa Uranyum Z 91 143 234.043308 (5) 6.70 (5) saat β - 234 U 4+ İz
SF (3 × 10 % 10 ) (çeşitli)
234 milyon Pa Uranyum X 2
Brevium
78 (3) keV 1,17 (3) dk β - (% 99.83) 234 U (0−) İz
BT (% 0,16) 234 Pa
SF ( % 10 - % 10 ) (çeşitli)
235 Pa 91 144 235.04544 (5) 24.44 (11) dk. β - 235 U (3/2−)
236 Pa 91 145 236.04868 (21) 9,1 (1) dakika β - 236 U 1 (-)
β - , SF (6 × 10 − % 8 ) (çeşitli)
237 Pa 91 146 237.05115 (11) 8.7 (2) dakika β - 237 U (1/2 +)
238 Pa 91 147 238.05450 (6) 2,27 (9) dk. β - 238 U (3 -) #
β - , SF (2,6 × 10 −6 %) (çeşitli)
239 Pa 91 148 239.05726 (21) # 1,8 (5) saat β - 239 U (3/2) (- #)
240 Pa 91 149 240.06098 (32) # 2 dakika β - 240 U
  1. ^ m Pa - Heyecanlı nükleer izomer .
  2. ^ () - Belirsizlik (1 σ ), karşılık gelen son rakamlardan sonra parantez içinde kısa bir şekilde verilir.
  3. ^ # - # işaretli atomik kütle: tamamen deneysel verilerden değil, en azından kısmen Kütle Yüzeyinden (TMS) gelen trendlerden türetilen değer ve belirsizlik.
  4. ^ a b # - # ile işaretlenmiş değerler tamamen deneysel verilerden değil, en azından kısmen komşu çekirdeklerin (TNN) trendlerinden türetilmiştir.
  5. ^ Bozulma modları:
    CD: Küme bozunması
    EC: Elektron yakalama
    O: İzomerik geçiş
    SF: Kendiliğinden fisyon
  6. ^ Kızı olarak kalın italik sembol - Kız ürünü neredeyse kararlıdır.
  7. ^ () spin değeri - Zayıf atama argümanlarına sahip spini gösterir.
  8. ^ Ara madde bozunma ürünü ve 235 U
  9. ^ 237 Np'lik ara bozunma ürünü
  10. ^ a b 238 U'nun ara bozunma ürünü

Aktinitler ve fisyon ürünleri

Yarı ömre göre aktinitler ve fisyon ürünleri
Aktinitler tarafından bozunma zincirinden Yarı ömür
aralığı ( a )
Bölünme ürünleri arasında 235 ile U verim
4 n 4 n +1 4 n +2 4 n + 3
% 4,5–7 % 0,04–1,25 <% 0,001
228 Ra 4–6 a 155 Ab ş
244 Cm ƒ 241 Pu ƒ 250 Cf 227 Ac 10–29 a 90 Sr 85 Kr 113m Cd ş
232 U ƒ 238 Pu ƒ 243 Cm ƒ 29–97 a 137 Cs 151 Sm þ 121 milyon Sn
248 Bk 249 Karşılık ƒ 242m Am ƒ 141–351 a

Hiçbir fisyon ürününün 100–210 ka aralığında
yarı ömrü yoktur ...

241 Am ƒ 251 Karşılıklı ƒ 430–900 a
226 Ra 247 Bk 1,3–1,6 ka
240 Pu 229 Bin 246 Cm ƒ 243 Am ƒ 4,7–7,4 ka
245 Cm ƒ 250 Cm 8,3–8,5 ka
239 Pu ƒ 24.1 ka
230 Bin 231 Pa 32–76 ka
236 Np ƒ 233 U ƒ 234 U 150–250 ka 99 Tc 126 Sn
248 Cm 242 Pu 327–375 ka 79 Se
1.53 Ma 93 Zr
237 Np ƒ 2,1–6,5 Ma 135 Cs 107 Pd
236 U 247 Cm ƒ 15–24 Ma 129 Ben
244 Pu 80 Ma

... ne de 15,7 Ma

232 Bin 238 U 235 U ƒ№ 0.7–14.1 Ga

Açıklama üst indis sembolleri için
₡ termal sahip nötron yakalama 8-50 barınak aralığında bir kesite
ƒ  bölünebilen
meta kararlı izomer
№ öncelikle doğal olarak oluşan radyoaktif malzeme (NORM)
×  nötron zehiri (3k ahır daha termal nötron yakalama kesiti daha büyük)
† aralığı 4–97 a: Orta ömürlü fisyon ürünü
‡ 200 ka'dan fazla: Uzun ömürlü fisyon ürünü

Protaktinyum-230

Protactinium-230, 139 nötron ve 17.4 günlük bir yarı ömre sahiptir. Çoğu zaman (% 92), beta artı bozunmaya 230 Th'ye uğrar ve küçük (% 8) beta-eksi bozunma dalı 230 U'ya yol açar . Ayrıca, 226 Ac'ye yol açan çok nadir (% .003) bir alfa bozunma moduna sahiptir . Yarı ömrü kısa olduğu için doğada bulunmaz ve 235 U, 238 U veya 232 Th bozunma zincirlerinde bulunmaz . 230.034541 u kütleye sahiptir.

Protactinium-230, hedeflenmiş alfa-partikül terapisinde (TAT) kullanım için düşünülen bir izotop olan uranyum-230'un öncüsü olarak ilgi çekicidir . Bu proton veya aracılığıyla üretilebilir döteronun nautral toryum ışınlama.

Protaktinyum-231

237 Np
231 U 232 U 233 U 234 U 235 U 236 U 237 U
231 Pa 232 Pa 233 Pa 234 Pa
230 Per 231 Per 232 Per 233 Bin
  • Sarı arkaplan italik olan çekirdekler 30 günden az yarı ömre sahiptir.
  • İçinde nüklitler kalın 1.000.000 yılda yarı ömürlere sahip
  • İçinde nüklitler kırmızı çerçeveler vardır bölünebilir

Protactinium-231, 32.760 yıllık yarılanma ömrü ile protaktinyumun en uzun ömürlü izotopudur. Doğada, ilkel izotop uranyum-235 ile başlayan aktinyum serisinin bir parçası olarak eser miktarlarda bulunur ; Denge uranyum cevherinden konsantrasyonu 46.55 olan 231 milyonda Pa 235 U'nun nükleer reaktörler , bir kaç uzun ömürlü radyoaktif biridir, aktinitler bir yan ürünü olarak öngörülen üretilen toryum yakıt sistemi bir sonucu olarak, (n, 2n) bir reaksiyonlar hızlı nötron bir kaldırır nötron den 232 Th veya 232 U , ve aynı zamanda yok edilebilir nötron yakalanması da kesit Bu reaksiyon için de düşüktür.

bağlanma enerjisi: 1759860 keV
beta bozunma enerjisi: −382 keV

spin: 3 / 2−
bozunma modu: alfa - 227 Ac, ayrıca diğerleri

mümkün olan ana nüklidler: P den 231 Th, EC den 231 U, a dan 235 Np.

Protaktinyum-233

Protactinium-233 ayrıca toryum yakıt döngüsünün bir parçasıdır. Toryum-233 (nötron yakalama ile doğal toryum-232'den üretilir) ve uranyum-233 (toryum döngüsünün bölünebilir yakıtı ) arasında bir ara beta bozunma ürünüdür . Bazı toryum çevrimli reaktör tasarımları, Pa-233'ü yakıt olarak yararlı olmayan Pa-234 ve U-234 üreten daha fazla nötron yakalamasından korumaya çalışır.

Protaktinyum-234

Protactinium-234 , 6.70 saatlik yarı ömre sahip uranyum serisinin bir üyesidir . Otto Hahn tarafından 1921'de keşfedildi .

Protaktinyum-234m

Protactinium-234m , 1.17 dakikalık yarılanma ömrü ile uranyum serisinin bir üyesidir. Kısa yarı ömrü için brevium adını veren Kazimierz Fajans ve Oswald Helmuth Göhring tarafından 1913'te keşfedildi . 234 Th bozunumlarının yaklaşık% 99,8'i temel durum yerine bu izomeri üretir (t 1/2  = 6,70 saat).

Referanslar

  1. ^ Meija, Juris; et al. (2016). "Elementlerin atom ağırlıkları 2013 (IUPAC Teknik Raporu)" . Saf ve Uygulamalı Kimya . 88 (3): 265–91. doi : 10.1515 / pac-2015-0305 .
  2. ^ Auranen, K (3 Eylül 2020). "Nükleer peyzajın sınırlarını keşfetmek: 211Pa'nın α-bozunma özellikleri" . Fiziksel İnceleme C . 102 (034305). doi : 10.1103 / PhysRevC.102.034305 . Alındı 17 Eylül 2020 .
  3. ^ a b Huang, TH; et al. (2018). "Yeni izotop 224 Np'nin tanımlanması" (pdf) . Fiziksel İnceleme C . 98 (4): 044302. Bibcode : 2018PhRvC..98d4302H . doi : 10.1103 / PhysRevC.98.044302 .
  4. ^ Artı radyum (eleman 88). Aslında bir alt aktinit olmasına rağmen, hemen aktinyumdan (89) önce gelir ve polonyumdan (84) sonra üç unsurlu bir kararsızlık boşluğunu takip eder; burada hiçbir çekirdek en az dört yıllık yarı ömre sahip değildir (boşluktaki en uzun ömürlü çekirdek yarı ömrü dört günden az olan radon-222 ). 1.600 yıllık Radium'un en uzun ömürlü izotopu, bu nedenle elementin buraya dahil edilmesini hak ediyor.
  5. ^ Özellikle U-235'in termal nötron fisyonundan, örneğin tipik bir nükleer reaktörde .
  6. ^ Milsted, J .; Friedman, AM; Stevens, CM (1965). "Berkelyum-247'nin alfa yarı ömrü; yeni bir uzun ömürlü berkelyum-248 izomeri". Nükleer Fizik . 71 (2): 299. Bibcode : 1965NucPh..71..299M . doi : 10.1016 / 0029-5582 (65) 90719-4 .
    "İzotopik analizler, yaklaşık 10 aylık bir süre boyunca analiz edilen üç örnekte sürekli bollukta olan bir kütle 248 türünü ortaya çıkardı. Bu, yarı ömrü 9 [yıldan] büyük olan bir Bk 248 izomerine atfedildi . Cf büyümesi yok 248 tespit edilmiş ve β için daha düşük bir sınır - yarı ömür yaklaşık 10 ayarlanabilir 4 [yıl] yeni izomere alfa aktivitesi atfedilebilecek tespit edilmiştir Resim alfa yarı ömrü, muhtemelen daha büyük 300 [yıldır. ]. "
  7. ^ Bu, " İstikrarsızlık Denizi" nden önce en az dört yıl yarı ömrü olan en ağır çekirdek .
  8. ^ 232 Th'ninönemli ölçüde üzerinde yarı ömürlere sahip " klasik olarak kararlı " nüklitler hariç ; ise örneğin 113m Cd o, sadece on dört yıllık bir yarılanma ömrüne sahiptir 113 Cd nerdeyse sekizinde katrilyon yıl.
  9. ^ Audi, G .; Kondev, FG; Wang, M .; Huang, WJ; Naimi, S. (2017). "Nükleer özelliklerin NUBASE2016 değerlendirmesi" (PDF) . Çinli Fizik C . 41 (3): 030001. Bibcode : 2017ChPhC..41c0001A . doi : 10.1088 / 1674-1137 / 41/3/030001 .
  10. ^ Mastren, T .; Stein, BW; Parker, TG; Radchenko, V .; Copping, R .; Owens, A .; Wyant, LE; Brugh, M .; Kozimor, SA; Noriter, FM; Birnbaum, ER; John, KD; Fassbender, ME (2018). "Kükürt bazlı ekstraksiyon kromatografik reçineleri kullanarak protaktinyumun ayrılması" . Analitik Kimya . 90 (11): 7012–7017. doi : 10.1021 / acs.analchem.8b01380 . ISSN   0003-2700 . PMID   29757620 .
  11. ^ Fry, C. ve M. Thoennessen. "Aktinyum, Toryum, Protaktinyum ve Uranyum İzotoplarının Keşfi." 14 Ocak 2012. Erişim tarihi 20 Mayıs 2018. https://people.nscl.msu.edu/~thoennes/2009/ac-th-pa-u-adndt.pdf .
  12. ^ a b http://hpschapters.org/northcarolina/NSDS/Protactinium.pdf