Изотопы циркония - Isotopes of zirconium

Основные изотопы цирконий  (₄₀Zr)

Изотоп Разлагаться изобилие период полураспада (т1/2) Режим продукт ^88Zr син 83,4 г ε ^88Y γ – ^89Zr син 78,4 ч ε ^89Y β^+ ^89Y γ – ^90Zr 51.45% стабильный ^91Zr 11.22% стабильный ^92Zr 17.15% стабильный ^93Zr след 1.53×10^6 у β^− ^93Nb ^94Zr 17.38% стабильный ^96Zr 2.80% 2.0×10^19 у[1] β^−β^− ^96Пн
Стандартный атомный вес Аr, стандарт(Zr)	91.224(2)[2]
Посмотреть разговаривать редактировать

Встречающиеся в природе цирконий (₄₀Zr) состоит из четырех стабильных изотопы (один из которых в будущем может оказаться радиоактивным) и один очень долгоживущий. радиоизотоп (⁹⁶Zr), а первичный нуклид что распадается через двойной бета-распад с наблюдаемым период полураспада 2,0 × 10¹⁹ годы;^[3] также может пройти одиночный бета-распад, что еще не наблюдается, но теоретически предсказанное значение t_1/2 составляет 2,4 × 10²⁰ годы.^[4] Второй по стабильности радиоизотоп - это ⁹³Zr, период полураспада которого составляет 1,53 миллиона лет. Было обнаружено 27 других радиоизотопов. У всех период полураспада меньше суток, за исключением ⁹⁵Zr (64,02 суток), ⁸⁸Zr (83,4 суток) и ⁸⁹Zr (78,41 часа). Основная мода распада захват электронов для изотопов легче ⁹²Zr, а основной модой для более тяжелых изотопов является бета-распад.

Список изотопов

Нуклид [n 1]	Z	N	Изотопная масса (Да ) [n 2][n 3]	Период полураспада [n 4][n 5]	Разлагаться Режим	Дочь изотоп [n 6]	Вращение и паритет [n 7][n 5]	Природное изобилие (мольная доля)
	Энергия возбуждения							Нормальная пропорция	Диапазон вариации
^78Zr	40	38	77.95523(54)#	50 # мс [> 170 нс]			0+
^79Zr	40	39	78.94916(43)#	56 (30) мс	β^+, п	^78Sr	5/2+#
					β^+	^79Y
^80Zr	40	40	79.9404(16)	4.6 (6) с	β^+	^80Y	0+
^81Zr	40	41	80.93721(18)	5.5 (4) с	β^+ (>99.9%)	^81Y	(3/2−)#
					β^+, p (<0,1%)	^80Sr
^82Zr	40	42	81.93109(24)#	32 (5) с	β^+	^82Y	0+
^83Zr	40	43	82.92865(10)	41,6 (24) с	β^+ (>99.9%)	^83Y	(1/2−)#
					β^+, p (<0,1%)	^82Sr
^84Zr	40	44	83.92325(21)#	25,9 (7) мин	β^+	^84Y	0+
^85Zr	40	45	84.92147(11)	7,86 (4) мин	β^+	^85Y	7/2+
^85 мZr	292.2 (3) кэВ			10,9 (3) с	ЭТО (92%)	^85Zr	(1/2−)
					β^+ (8%)	^85Y
^86Zr	40	46	85.91647(3)	16,5 (1) ч	β^+	^86Y	0+
^87Zr	40	47	86.914816(9)	1,68 (1) ч	β^+	^87Y	(9/2)+
^87 кв.м.Zr	335,84 (19) кэВ			14.0 (2) с	ЭТО	^87Zr	(1/2)−
^88Zr[n 8]	40	48	87.910227(11)	83,4 (3) сут	EC	^88Y	0+
^89Zr	40	49	88.908890(4)	78,41 (12) ч	β^+	^89Y	9/2+
^89мZr	587,82 (10) кэВ			4,161 (17) мин	ИТ (93,77%)	^89Zr	1/2−
					β^+ (6.23%)	^89Y
^90Zr[n 9]	40	50	89.9047044(25)	Стабильный			0+	0.5145(40)
^90 млZr	2319.000 (10) кэВ			809,2 (20) мс	ЭТО	^90Zr	5-
^90м2Zr	3589,419 (16) кэВ			131 (4) нс			8+
^91Zr[n 9]	40	51	90.9056458(25)	Стабильный			5/2+	0.1122(5)
^91 мZr	3167,3 (4) кэВ			4,35 (14) мкс			(21/2+)
^92Zr[n 9]	40	52	91.9050408(25)	Стабильный			0+	0.1715(8)
^93Zr[n 10]	40	53	92.9064760(25)	1.53(10)×10^6 у	β^− (73%)	^93мNb	5/2+
					β^− (27%)	^93Nb
^94Zr[n 9]	40	54	93.9063152(26)	Наблюдательно стабильный[n 11]			0+	0.1738(28)
^95Zr[n 9]	40	55	94.9080426(26)	64,032 (6) д	β^−	^95Nb	5/2+
^96Zr[n 12][n 9]	40	56	95.9082734(30)	20(4)×10^18 у	β^−β^−[n 13]	^96Пн	0+	0.0280(9)
^97Zr	40	57	96.9109531(30)	16,744 (11) ч	β^−	^97 кв.м.Nb	1/2+
^98Zr	40	58	97.912735(21)	30,7 (4) с	β^−	^98Nb	0+
^99Zr	40	59	98.916512(22)	2,1 (1) с	β^−	^99 мNb	1/2+
^100Zr	40	60	99.91776(4)	7,1 (4) с	β^−	^100Nb	0+
^101Zr	40	61	100.92114(3)	2.3 (1) с	β^−	^101Nb	3/2+
^102Zr	40	62	101.92298(5)	2,9 (2) с	β^−	^102Nb	0+
^103Zr	40	63	102.92660(12)	1,3 (1) с	β^−	^103Nb	(5/2−)
^104Zr	40	64	103.92878(43)#	1,2 (3) с	β^−	^104Nb	0+
^105Zr	40	65	104.93305(43)#	0,6 (1) с	β^− (>99.9%)	^105Nb
					β^−, п (<.1%)	^104Nb
^106Zr	40	66	105.93591(54)#	200 # мс [> 300 нс]	β^−	^106Nb	0+
^107Zr	40	67	106.94075(32)#	150 # мс [> 300 нс]	β^−	^107Nb
^108Zr	40	68	107.94396(64)#	80 # мс [> 300 нс]	β^−	^108Nb	0+
^109Zr	40	69	108.94924(54)#	60 # мс [> 300 нс]
^110Zr	40	70	109.95287(86)#	30 # мс [> 300 нс]			0+

1. ^мZr - Возбужденный ядерный изомер.
2. () - Неопределенность (1σ) дается в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
3. # - Атомная масса, отмеченная #: значение и погрешность, полученные не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из трендов от массовой поверхности (ТМС ).
4. Жирный период полураспада - почти стабильный, период полураспада более чем возраст вселенной.
5. # - Значения, отмеченные #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN ).
6. Жирный символ как дочка - Дочерний продукт стабильный.
7. () значение вращения - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
8. Второй по величине известный поглотитель нейтронов
9. Продукт деления
10. Долгоживущий продукт деления
11. Считается, что распад β⁻β⁻ к ⁹⁴Пн с периодом полураспада более 1,1 × 10¹⁷ годы
12. Изначальный радионуклид
13. Теоретически также претерпевают β⁻ распадаться на ⁹⁶Nb с частичный период полураспада более 2,4 × 10¹⁹ у^[5]

Цирконий-88

⁸⁸Zr - это радиоизотоп из цирконий с периодом полураспада 83,4 дня. В январе 2019 года у этого изотопа было обнаружено захват нейтронов поперечное сечение около 861 000 амбаров; это на несколько порядков больше, чем прогнозировалось, и больше, чем у любого другого нуклида, кроме ксенон-135.^[6]

Цирконий-89

⁸⁹Zr - радиоизотоп циркония с период полураспада 78,41 часов. Его получают протонным облучением природного иттрия-89. Его самый выдающийся гамма-фотон имеет энергию 909 кэВ.

Цирконий-89 используется в специализированных диагностических приложениях с использованием позитронно-эмиссионная томография^[7] визуализация, например, с антителами, меченными цирконием-89 (иммуно-ПЭТ).^[8] Таблицу распада см. Мария Восян. «Цирконий-89 (⁸⁹Zr) ". Cyclotron.nl.

Цирконий-93

Урожай,% за деление^[9]

	Термический	Быстрый	14 МэВ
^232Чт	нет делящийся	6.70 ± 0.40	5.58 ± 0.16
^233U	6.979 ± 0.098	6.94 ± 0.07	5.38 ± 0.32
^235U	6.346 ± 0.044	6.25 ± 0.04	5.19 ± 0.31
^238U	нет делящийся	4.913 ± 0.098	4.53 ± 0.13
^239Пу	3.80 ± 0.03	3.82 ± 0.03	3.0 ± 0.3
^241Пу	2.98 ± 0.04	2.98 ± 0.33	?

Долгожитель продукты деления

Нуклид	т​^1⁄2	Урожай	Разлагаться энергия[а 1]	Разлагаться Режим
	(Ма )	(%)[а 2]	(кэВ )
^99Tc	0.211	6.1385	294	β
^126Sn	0.230	0.1084	4050[а 3]	βγ
^79Se	0.327	0.0447	151	β
^93Zr	1.53	5.4575	91	βγ
^135CS	2.3	6.9110[а 4]	269	β
^107Pd	6.5	1.2499	33	β
^129я	15.7	0.8410	194	βγ
Энергия распада делится между β, нейтрино и γ, если таковые имеются. На 65 делений тепловыми нейтронами U-235 и 35 делений Pu-239. Имеет энергию распада 380 кэВ, но продукт распада Sb-126 имеет энергию распада 3,67 МэВ. Ниже в тепловом реакторе, потому что предшественник поглощает нейтроны.

⁹³Zr это радиоизотоп из цирконий с период полураспада 1,53 миллиона лет, распадаясь из-за выброса низкоэнергетического бета-частица. 73% распадов заселяют возбужденное состояние из ниобий -93, который распадается с периодом полураспада 14 лет и низкоэнергетическим гамма-луч к устойчивому основному состоянию ⁹³Nb, а остальные 27% распадов непосредственно заселяют основное состояние.^[10] Это один из 7 долгоживущие продукты деления. Низкая удельная активность и низкая энергия его излучения ограничивают радиоактивную опасность этого изотопа.

Ядерное деление производит его с выходом деления 6,3% (деление тепловыми нейтронами ²³⁵U) наравне с другими наиболее распространенными продуктами деления. Ядерные реакторы обычно содержат большое количество циркония в виде топливный стержень облицовка (видеть циркалой ) и нейтронным облучением ⁹²Zr также производит некоторые ⁹³Zr, хотя это ограничено ⁹²Zr низкий захват нейтронов поперечное сечение 0,22 сараи.

⁹³Zr также имеет низкую захват нейтронов поперечное сечение 0,7 амбара.^[11][12] Цирконий деления большей части состоит из других изотопов; другой изотоп со значительным сечением поглощения нейтронов - ⁹¹Zr сечением 1,24 амбара. ⁹³Zr - менее привлекательный кандидат для утилизации ядерная трансмутация чем ⁹⁹Tc и ¹²⁹я. Подвижность в почве относительно низкая, так что геологическое захоронение может быть адекватным решением.

Рекомендации

1. Притыченко, Борис; Третьяк, В. «Принятые данные о двойном бета-распаде». Национальный центр ядерных данных. Получено 2008-02-11.
2. Мейя, Юрис; и другие. (2016). «Атомный вес элементов 2013 (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 88 (3): 265–91. Дои:10.1515 / pac-2015-0305.
3. «Список принятых значений двойного бета (ββ) распада». Национальный центр ядерных данных, Брукхейвенская национальная лаборатория.
4. Х. Хейсканен; М. Т. Мустонен; Дж. Сухонен (30 марта 2007 г.). "Теоретический период полураспада бета-распада ⁹⁶Zr ". Журнал физики G: Ядерная физика и физика элементарных частиц. 34 (5): 837–843. Дои:10.1088/0954-3899/34/5/005.
5. Finch, S.W .; Торнов, В. (2016). «Поиск β-распада ⁹⁶Zr ". Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция A: ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование. 806: 70–74. Bibcode:2016NIMPA.806 ... 70F. Дои:10.1016 / j.nima.2015.09.098.
6. Шустерман, J.A .; Scielzo, N.D .; Thomas, K.J .; Norman, E.B .; Lapi, S.E .; Loveless, C.S .; Peters, N.J .; Робертсон, J.D .; Shaughnessy, D.A .; Тончев, А.П. (2019). "Удивительно большое сечение захвата нейтронов ⁸⁸Zr ". Природа. 565 (7739): 328–330. Bibcode:2019Натура.565..328С. Дои:10.1038 / s41586-018-0838-z. OSTI  1512575. PMID  30617314. S2CID  57574387.
7. Дилворт, Джонатан Р .; Паску, София I. (2018). «Химия ПЭТ-визуализации с цирконием-89». Обзоры химического общества. 47 (8): 2554–2571. Дои:10.1039 / C7CS00014F. PMID  29557435.
8. Ван Донген, Джорджия; Восьян, MJ (август 2010 г.). «Иммуно-позитронно-эмиссионная томография: проливает свет на клиническую терапию антителами». Биотерапия рака и радиофармпрепараты. 25 (4): 375–85. Дои:10.1089 / cbr.2010.0812. PMID  20707716.
9. М. Б. Чедвик и др., "ENDF / B-VII.1: Ядерные данные для науки и техники: сечения, ковариации, выход продуктов деления и данные о распаде", Nucl. Таблицы данных 112 (2011) 2887. (см. на www-nds.iaea.org/exfor/endf.htm)
10. Кассета, П .; Chartier, F .; Isnard, H .; Fréchou, C .; Laszak, I .; Degros, J.P .; Bé, M.M .; Lépy, M.C .; Тартес, И. (2010). "Определение ⁹³Схема распада и период полураспада Zr ». Прикладное излучение и изотопы. 68 (1): 122–130. Дои:10.1016 / j.apradiso.2009.08.011. PMID  19734052.
11. «ENDF / B-VII.1 Zr-93 (н, г)». Национальный центр ядерных данных, Брукхейвенская национальная лаборатория. 2011-12-22. Получено 2014-11-20.
12. С. Накамура; и другие. (2007). «Сечения захвата тепловых нейтронов циркония-91 и циркония-93 методом мгновенной гамма-спектроскопии». Журнал ядерной науки и технологий. 44 (1): 21–28. Дои:10.1080/18811248.2007.9711252. S2CID  96087661.

• Изотопные массы из:
  • Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Вапстра, Алдерт Хендрик (2003), "ТогдаUBASE оценка ядерных и распадных свойств », Ядерная физика A, 729: 3–128, Bibcode:2003НуФА.729 .... 3А, Дои:10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001
• Изотопные составы и стандартные атомные массы из:
  • де Лаэтер, Джон Роберт; Бёльке, Джон Карл; Де Бьевр, Поль; Хидака, Хироши; Пайзер, Х. Штеффен; Росман, Кевин Дж. Р .; Тейлор, Филип Д. П. (2003). «Атомный вес элементов. Обзор 2000 г. (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 75 (6): 683–800. Дои:10.1351 / pac200375060683.
  • Визер, Майкл Э. (2006). «Атомный вес элементов 2005 (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 78 (11): 2051–2066. Дои:10.1351 / pac200678112051. Сложить резюме.
• Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из следующих источников.
  • Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Вапстра, Алдерт Хендрик (2003), "ТогдаUBASE оценка ядерных и распадных свойств », Ядерная физика A, 729: 3–128, Bibcode:2003НуФА.729 .... 3А, Дои:10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001
  • Национальный центр ядерных данных. «База данных NuDat 2.x». Брукхейвенская национальная лаборатория.
  • Холден, Норман Э. (2004). «11. Таблица изотопов». В Лиде, Дэвид Р. (ред.). CRC Справочник по химии и физике (85-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN  978-0-8493-0485-9.