Izotopy toru

Tor ( Th , liczba atomowa 90) nie ma stabilnego izotopu , ponieważ wszystkie elementy o liczbie atomowej większej niż z przewodu (82). Ma jednak sześć izotopów występujących w przyrodzie, a jeden z nich, tor 232 ( 232 Th), jest stosunkowo stabilny, z okresem półtrwania wynoszącym 14,05 miliarda lat, znacznie dłuższym niż wiek Ziemi , a nawet nieco dłuższym niż wiek wszechświata . Ten izotop reprezentuje również prawie cały tor występujący w przyrodzie, który jest zatem uważany za apierwiastek mononukleidowy . Tor ma charakterystyczny ziemski skład izotopowy i dlatego można mu przypisać standardową masę atomową: 232.038 06 (2)  u .

Scharakteryzowano 30 radioizotopów o liczbie masowej od 209 do 238, przy czym najbardziej stabilne po 232 Th, 230 Th z okresem półtrwania 75 380 lat, 229 Th (7 340 lat) i 228 Th (1, 92 lat) ). Wszystkie inne izotopy mają okres półtrwania krótszy niż 30 dni, a większość z nich mniej niż 10 minut. Jeden izotop, 229 Th, ma izomer jądrowy (lub stan metastabilny) o niezwykle niskiej energii wzbudzenia, ostatnio zmierzonej na poziomie 7,6  ±  0,5  eV .

tor naturalny

Naturalny tor składa się prawie w całości z pierwotnego radioizotopu 232 Th. 228 Th jest jego potomkiem, który w równowadze świeckiej z 232 Th ma względną obfitość około 1,4 × 10 -10 .

Izotopy 234 Th i 230 Th są potomkami uranu 238 , który sam jest około trzy razy mniej występujący na Ziemi niż tor 232. 234 Th ma zbyt krótki okres półtrwania, aby można go było w znaczący sposób policzyć, 230 Th ma bliską obfitość 1,7 × 10-5 razy więcej niż uran 238. Jest to drugi najliczniej występujący izotop na Ziemi.

Izotopy 227 Th i 231 Th są potomkami uranu 235.

Naturalne izotopy toru, ze względu na ich obecność w głównych łańcuchach rozpadu, otrzymały historyczne nazwy , obecnie przestarzałe.

Izotop Przybliżona obfitość

(ułamek molowy)

 Pochodzenie Apelacja historyczna
227 Th Ślady (< 10-12 ) Łańcuch uranu 235 Radioaktyn
228 Ty 1,4 × 10 -10 Łańcuch toru 232 Radio-tor
230 Th 2 × 10-4 − Łańcuch uranu 238 Jon
231 Th Ślady (< 10-12 ) Łańcuch uranu 235 Uran Y
232 Th 1 Pierwotny radioizotop Tor
234 Th Ślady (< 10-12 ) Łańcuch uranu 238 Uran X 1

Tor 227

Tor-227 jest częścią łańcucha rozpadu uranu 235. To było historycznie nazwie radiowej aktyn , zgodnie z jego izotopów-ojca w tym łańcuchu.

Tor 228

Tor-228 ( 228 Th) jest izotop toru, którego rdzeń składa się z 90 protonów i 138 neutronów . Został nazwany historycznie radio-torem , ze względu na jego obecność w łańcuchu rozpadu toru 232 (jest bardziej radioaktywny z dwóch izotopów w tym łańcuchu). Ma okres półtrwania 1911 6 lat. Rozpada się głównie w wyniku emisji α, dając rad 224 . Bardzo rzadko (10 -13 ), może również rozpaść się przez emisję klastrową , emitując jądro 20 O , wytwarzając ołów 208 , stabilny izotop . Jest to potomny izotop uranu 232 ( 232 U), wytwarzany w wyniku emisji α.

228 Th ma masę atomową 228,028 741 1  g mol- 1 .

Tor 229

Tor 229 ( 229 Th) jest izotop toru, którego rdzeń składa się z 90 protonów i 139 neutronów. Rozpada się przez emisję α, tworząc 225 Ra z okresem półtrwania 7340 lat. Jest to jeden z izotopów o najdłuższym okresie półtrwania (po izotopach 232 Th i 230 Th) i ostatni, którego okres półtrwania przekracza tysiąclecie.

229 Th jest wytwarzany w wyniku rozpadu alfa uranu 233 i jest używany głównie do tworzenia aktynu 225 i bizmutu 213 stosowanych w medycynie nuklearnej .

Tor 229m²

Spektroskopii gamma wskazuje, że tor 229 miał izomery jądrowe o wyjątkowo niskiej energii wzbudzenia, a nawet co to jeden izomer jądrowego mającego najlepszy znany niskiej energii. W ostatnich latach akceptowana energia tego stanu wynosiła 3,5  eV , z niepewnością 1,0  eV .

To niewątpliwie umożliwia wzbudzenie go za pomocą laserów w zakresie V-UV . Ten izomer mógłby znaleźć zastosowanie w magazynowaniu energii o wysokiej gęstości, w precyzyjnym zegarmistrzostwie, jako kubit w obliczeniach kwantowych lub do testowania wpływu środowiska chemicznego na szybkość rozpadu.

Okres półtrwania tego stanu wzbudzonego jest nieznany, ale szacuje się, że wynosi 5 godzin. Gdyby ten izomer miał się rozpaść, wytworzyłby promieniowanie gamma (określone przez jego pochodzenie, a nie długość fali) w domenie ultrafioletowej . Przez pewien czas sądzono, że wykryto te „ultrafioletowe promienie gamma”, ale ta obserwacja okazała się w rzeczywistości spowodowana gazowym azotem wzbudzanym przez emisje o wysokiej energii.

Ostatnie pomiary promieniami gamma o wysokiej energii dają energię dla stanu 3/2+ wynoszącą 7,6  eV , z niepewnością 0,5  eV .

Tor 230

Tor-230 ( 230 Th) jest izotop toru, którego rdzeń składa się z 90 protonów i 140 neutronów. Nazywano go historycznie „  jonem  ” (z symbolem chemicznym Io), gdy odkryto go w łańcuchu rozpadu uranu-238, zanim zdano sobie sprawę, że jon i tor są jednym i tym samym. Rozpada się głównie w wyniku emisji α do radu 226 z okresem półtrwania 75 380 lat.

230 Th może służyć do datowania koralowców i pomiaru prądów morskich .

Tor 231

Tor 231 ( 231 Th) jest izotop toru, którego rdzeń składa się z 90 protonów i 141 neutronów. Jest to produkt rozpadu uranu 235 i był historycznie nazywany Uranem Y ze względu na jego obecność w tym łańcuchu rozpadu. Rozpada się głównie na rozpad β - tworząc protaktyn 231 o energii 0,39  MeV . Ze względu na krótki okres półtrwania, 25,5  godziny , na Ziemi występuje tylko w bardzo małych ilościach . Jego masa atomowa wynosi 231.036 304 3  g mol -1 .

Tor 232

Tor-232 ( 232 Th) jest izotop toru, którego rdzeń składa się z 90 protonów i 142 neutronów. Najbardziej stabilny izotop toru, uważany jest za prawie stabilny, jego okres półtrwania jest nieco dłuższy niż wiek wszechświata . Jest źródłem łańcucha rozpadu 4n + 0, który rozpoczyna się bardzo powolnym rozpadem α na rad 228, a kończy tworzeniem się ołowiu 208 .

Tor 233

Tor 233 ( 233 Th) jest izotop toru, którego rdzeń składa się z 90 protonów i 143 neutronów. 233 Th rozpada się przez rozpad β - tworząc protaktyn 233 z okresem półtrwania 21,83 minuty.

Tor 234

Tor-234 ( 234 Th) jest izotop toru, którego rdzeń składa się z 90 protonów i 144 neutronów. Powstaje w wyniku rozpadu alfa uranu 238 i był historycznie określany jako Uran X 1 ze względu na jego obecność w tym łańcuchu rozpadu.

Rozpada się β - rozpad tworząc protaktyn 234m z okresem półtrwania 24,1 dnia. 234 Th ma masę atomową około 6 234,043  amu i energię rozpadu 270  keV .

Symbol
izotopu 		Z ( p ) N ( n ) Masa izotopowa Pół życia Tryb(y)
rozpadu		 Izotop (y) -son Obracać

jądrowy

Energia wzbudzenia
209 Ty 90 119 209.01772 (11) 7 (5) ms
[3,8 (+ 69-15)] 		5 / 2- #
210 Th 90 120 210.015075 (27) 17 (11) ms
[9 (+ 17-4) ms] 		α 206 Ra 0+
β + (rzadko) 210 AC
211 Th 90 121 211.01493 (8) 48 (20) ms
[0,04 (+ 3-1) s] 		α 207 Ra 5 / 2- #
β + (rzadko) 211 AC
212 Ty 90 122 212.01298 (2) 36 (15) ms
[30 (+ 20-10) ms] 		α (99,7%) 208 Ra 0+
β + (0,3%) 212 Ac
213 Th 90 123 213.01301 (8) 140 (25) ms α 209 Ra 5 / 2- #
β + (rzadko) 213 Ac
214 Th 90 124 214.011500 (18) 100 (25) ms α 210 Ra 0+
215 Th 90 125 215.011730 (29) 1,2 (2) s α 211 Ra (1 / 2-)
216 Th 90 126 216.011062 (14) 26,8 (3) ms α (99,99%) 212 Ra 0+
β + (0,006%) 216 AC
216m1 Czw 2042 (13)  keV 137 (4) µs (8+)
216m2 Th 2637 (20)  keV 615 (55) (11-)
217 Ty 90 127 217.013114 (22) 240 (5) µs α 213 Ra (9/2 +)
218 Ty 90 128 218.013284 (14) 109 (13) α 214 Ra 0+
219 Th 90 129 219.01554 (5) 1,05 (3) µs α 215 Ra 9/2 + #
β + ( 10-7  % ) 219 AC
220 Th 90 130 220.015748 (24) 9,7 (6) µs α 216 Ra 0+
WE (2 × 10-7  % ) 220 AC
221 Th 90 131 221.018184 (10) 1,73 (3) ms α 217 Ra (7/2 +)
222 Th 90 132 222.018468 (13) 2,237 (13) ms α 218 Ra 0+
EC (1,3 × 10-8  % ) 222 Ac
223 Th 90 133 223.020811 (10) 0,60 (2) s α 219 Ra (5/2) +
224 Ty 90 134 224.021467 (12) 1,05 (2) α 220 Ra 0+
β + β + (rzadko) 224 Ra
225 tys 90 135 225.023951 (5) 8,72 (4) min α (90%) 221 Ra (3/2) +
WE (10%) 225 AC
226 Th 90 136 226.024903 (5) 30,57 (10) min α 222 Ra 0+
227 Th 90 137 227.0277041 (27) 18,68 (9) α 223 Ra 1/2 +
228 Ty 90 138 228.0287411 (24) 1.9116 (16) α 224 Ra 0+
DC (1,3 × 10-11  % ) 208 Pb
20 O
229 Th 90 139 229.031762 (3) 7,34 (16) x 10 3 r α 225 Ra 5/2 +
229m Th 0,0076 (5) keV 70 (50) godz TO 229 Th 3/2 +
230 Th 90 140 230.0331338 (19) 7,538 (30) × 10 4 a α 226 Ra 0+
DC (5,6 × 10-11  % ) 206 Hg
24 Ne
FS (5 × 10-11  % ) (Urozmaicony)
231 Th 90 141 231.0363043 (19) 25,52 (1) godz β - 231 Pa 5/2 +
α ( 10-8  % ) 227 Ra
232 Th 90 142 232.0380553 (21) 1,405 (6) × 10 10 a α 228 Ra 0+
β - β - (rzadko) 232 U
FS (1,1 × 10 -9  % ) (Urozmaicony)
DC (2,78 × 10-10  % ) 182 Yb
26 Ne
24 Ne
233 Th 90 143 233.0415818 (21) 21,83 (4) min β - 233 pa 1/2 +
234 Th 90 144 234.043601 (4) 24.10 (3) d β - 234m Pa 0+
235 Ty 90 145 235.04751 (5) 7,2 (1) min β - 235 pa (1/2 +) #
236 Th 90 146 236 04987 (21) # 37,5 (2) min β - 236 Pa 0+
237 Th 90 147 237.05389 (39) # 4,8 (5) min β - 237 Pa 5/2 + #
238 Th 90 148 238,0565 (3) 9,4 (20) min β - 238 pa 0+
  1. Skróty:
    DC: dezintegracja przez emisję klastra  ;
    CE: przechwytywanie elektroniczne  ;
    TI: przejście izomeryczne  ;
    FS: spontaniczne rozszczepienie .
  2. Stabilne izotopy w tłuszczu.
  3. Używany do datowania uranowo-torowego .
  4. Pierwotny radioizotop .

Uwagi

Uwagi i referencje

  1. (w) H. Ikezoe i in. , „  Rozpad alfa nowego izotopu 209 Th  ” , Phys. Obrót silnika. C , tom.  54, n o  4,1996, s.  2043 ( DOI  10.1103 / PhysRevC.54.2043 , Kod Bib  1996PhRvC..54.2043I )
  2. (en) E. Ruchowska i in. , „  Struktura jądrowa 229 Th  ” , Phys. Obrót silnika. C , tom.  73, n o  4,2006, s.  044326 ( DOI  10.1103/PhysRevC.73.044326 , Kod Bib  2006PhRvC..73d4326R )
  3. (i) BR Beck i in. , „  Rozszczepienie energii w dublecie stanu podstawowego w jądrze 229 Th  ” , Phys. Obrót silnika. Łotysz. , tom.  98 N O  146 kwietnia 2007, s.  142501 ( PMID  17501268 , DOI  10.1103/PhysRevLett.98.142501 , Bibcode  2007PhRvL..98n2501B )
  4. Arkusz toru na stronie internetowej Komisji Obfitości Izotopów i Mas Atomowych
  5. (w) Raport do Kongresu dotyczący ekstrakcji izotopów medycznych z U-233 , Departament Energii Stanów Zjednoczonych , marzec 2001
  6. (en) Helmer, RG; Reich, CW, „  Podekscytowany stan Th-229 przy 3,5 eV  ” , Phys. Obrót silnika. C , tom.  49, n o  4,1994, s.  1845-1858 ( DOI  10.1103 / PhysRevC.49.1845 , Kod Bib  1994PhRvC..49.1845H )
  7. Poppe, CH; Weissa, MS; Anderson, JD (1992). „Izomery jądrowe jako materiały o ultrawysokiej gęstości energii” Spotkanie sił powietrznych w sprawie materiałów o wysokiej gęstości energii, Lancaster, Kalifornia .  
  8. (w) E. Peik i C. Tamm, „  Jądrowa spektroskopia laserowa przejścia 3,5 eV w 229 Th  ” , Europhys. Łotysz. , tom.  61 N O  215 stycznia 2003 r., s.  181-186 ( DOI  10.1209/epl/i2003-00210-x , Kod Bib  2003EL..... 61..181P )
  9. (en) Tkalya, Eugeniusz V.; Zherikhin, Aleksander N.; Zhudov, Valerii I., „  Rozpad niskoenergetycznego izomeru jądrowego 229 Th m (3/2 + , 3,5 + -1,0-eV) w ciałach stałych (dielektryki i metale): Nowy schemat badań eksperymentalnych  ” , Phys. Obrót silnika. C , tom.  61, n o  6,2000, s.  064308 ( DOI  10.1103/PhysRevC.61.064308 , kod bib  2000PhRvC..61f4308T )
  10. (w) Shaw, RW; Młody, JP; Cooper, SP; Webb, OF, „  Spontaniczna emisja promieniowania ultrafioletowego z 233 próbek uranu/ 229 toru  ” , Phys. Obrót silnika. Łotysz. , tom.  82, n o  6,1999, s.  1109-1111 ( DOI  10.1103 / PhysRevLett.82.1109 , Kod Bib  1999PhRvL..82.1109S )
  11. (w) G. Audi , „  Ocena właściwości jądrowych i rozpadu NUBASE  ” , Nucl. Fiz. A , Atomic Mass Data Center, tom.  729,2003, s.  3–128 ( DOI  10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001 , Kod Bib  2003NuPhA.729 .... 3A )
  12. (pl) Uniwersalny wykres nuklidów

Powiązany artykuł


1  H                                                             Hej
2  Li Być   b VS NIE O fa Urodzony
3  nie dotyczy Mg   Glin tak P S Cl Ar
4  K To   Sc Ti V Cr Mn Fe Współ Lub Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5  Rb Sr   Tak Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Płyta CD W Sn Sb ty ja Xe
6  Cs Ba To Pr Nd Po południu Sm Miał Bóg Tb Dy Ho Er Tm Yb Czytać Hf Twój W Re Kość Ir Pt W Hg Tl Pb Bi Po W Rn
7  Fr Ra Ac Cz Rocznie U Np Mógłby Jestem Cm Bk cf Jest Fm Md Nie Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
Okresowego z izotopami