本页使用了标题或全文手工转换

錫的同位素

维基百科,自由的百科全书
跳转至: 导航搜索

Sn原子量:118.710(7))共有71個同位素[1],由於錫的質子數為幻數50,因此錫的同位素相較於鄰近的核素都有較穩定的趨勢,例如錫有7個穩定同位素和3個觀測上穩定的同位素,這是所有化學元素中穩定同位素最多的元素,且很多錫的同位素都有很長的半衰期。錫的同位素包括兩種雙幻核:錫-100 (100
Sn
),發現於1994年、[2]與錫-132 (132
Sn
)。

穩定的錫同位素[编辑]

錫元素的電子排佈為[] 4d10 5s2 5p2,與質子排佈1s21p61d101f141g102s22p6意義不同
質子殼層能階示意圖,質子數為50的錫正好填滿核殼層的第四個能階群。

根據核殼層模型,錫的質子排佈為:1s21p61d101f141g102s22p6 ,正好填滿核殼層的第四個能階群(幻數50[3][4][5][6][7]),因此錫相較於鄰近的同位素有較高的穩定性,且錫擁有的穩定同位素數是所有化學元素中,最多的一個。

天然存在的錫元素中含有11種同位素,主要由錫-120(120
Sn
)豐度最高,佔32.5%,約達三分之一、 錫-118(118
Sn
)豐度其次,佔24.2%構成,其餘包括錫-116(116
Sn
),豐度佔約14.5%、 錫-119(119
Sn
)豐度佔約8.59%、 錫-117(117
Sn
)豐度佔約7.68%、 錫-124(124
Sn
),豐度佔約5.79%、 錫-122(122
Sn
),豐度佔約4.63%,剩下的都是含量低於1%的微量元素,他們包括: 112
Sn
(0.97%)、 114
Sn
(0.66%)、 115
Sn
(0.34%) 以及痕量126
Sn
,其中有7個穩定同位素、3個觀測上穩定的同位素和一個長壽命放射性元素[8][9][10]

錫共有3個觀測上穩定的同位素,即理論上會衰變或已知放射性但半衰期只有下限,且目前尚未觀測到其衰變的現象,包括112
Sn
,應該會經由雙電子捕獲(β+β+)衰變成鎘-112(112
Cd
)、122
Sn
,應該會經由雙β衰變(ββ)衰變成碲-122(122
Te
),以及124
Sn
,應該會經由雙β衰變(ββ)衰變成碲-124(124
Te
),半衰期下限在100×1015[8][9][10]

錫三種常見的同位素116
Sn
118
Sn
120
Sn
,是最簡單檢測並用NMR光譜進行分析的元素,其化學位移參考SnMe4[11]

錫-121m1[编辑]

中等寿命裂变产物
项:
单位:
t½
a
产额
%
Q*
KeV
βγ
*
155Eu 4.76 .0803 252 βγ
85Kr 10.76 .2180 687 βγ
113mCd 14.1 .0008 316 β
90Sr 28.9 4.505 2826 β
137Cs 30.23 6.337 1176 βγ
121mSn 43.9 .00005 390 βγ
151Sm 90 .5314 77 β

錫-121m1(121m1
Sn
)是錫的一種放射性同位素,也是中等壽命裂變產物之一[12][13],為錫-121(121
Sn
)的核同質異能素之一,激發能量約為6.30 keV,半衰期有43.9年[1],比基態的121
Sn
擁有較高的穩定性,基態的121
Sn
半衰期只有約27小時。

在一般的熱中子反應堆,121m1
Sn
有非常低的裂變產率,因此,這種同位素並不是一個顯著的核廢料貢獻者,也就是說,它只占核廢料的極小部分。快速裂變或一些更重的錒系元素裂變會產生較高產量的121m1
Sn
,例如在鈾-235的熱中子裂變中,每次裂變的121m1
Sn
產率是0.0007%,在快速裂變中,每次裂變的產率是0.002%[14]

除了121m1
Sn
之外還有兩種核同質異能素,但他們的壽命都非常短,121m2
Sn
121m2
Sn
半衰期都以微秒計。

錫-126[编辑]

长寿命裂变产物
项:
单位:
t½
Ma
产额
%
Q*
KeV
βγ
*
99Tc 0.211 6.1385 294 β
126Sn 0.230 0.1084 4050 βγ
79Se 0.295 0.0447 151 β
93Zr 1.53 5.4575 91 βγ
135Cs 2.3  6.9110 269 β
107Pd 6.5  1.2499 33 β
129I 15.7  0.8410 194 βγ
每次裂變產率英语Fission product yield%[14]
熱中子 快中子 14 MeV
232
Th
不發生裂變 0.0481 ± 0.0077 0.87 ± 0.20
233
U
英语Uranium-233
0.224 ± 0.018 0.278 ± 0.022 1.92 ± 0.31
235
U
0.056 ± 0.004 0.0137 ± 0.001 1.70 ± 0.14
238
U
不發生裂變 0.054 ± 0.004 1.31 ± 0.21
239
Pu
0.199 ± 0.016 0.26 ± 0.02 2.02 ± 0.22
241
Pu
英语Plutonium-241
0.082 ± 0.019 0.22 ± 0.03 無數據

錫-126(126
Sn
)是錫的放射性同位素中,半衰期最長的同位素,其半衰期長達二十三萬年,並經由貝他衰變,衰變成短壽命的銻-126的同質異能素126m1
Sb
126m2
Sb
,且該衰變產物會經由核異構轉變衰變成126
Sb
,也就是說核子會從激發態的126m1
Sb
躍遷回126
Sb
,但在這個過程中會放出高能量的γ射綫光子,使得使得外部接觸到錫-126成為一大隱患。

錫-126是七種長壽命裂變產物之一,是其中質量在中等的產物之一。在目前幾乎所有的核電站使用的熱中子反應堆中,他有非常低的產額,從鈾-235產額約為0.056%,因為慢中子幾乎總是使鈾-235或鈽-239裂變成半不等。而在快速裂變、核武器或一些更重的錒系元素裂變如,就會有較高的產額[15]

錫-126衰變能較大,而且是七種長壽裂變產物中唯一能釋放高能γ射綫的核素。但是這種核素產額很低。如果反應堆以鈾-235為燃料,在乏燃料中,每單位時間錫-126釋放出的能量是鍀-99的5%;如果反應堆以鈾-235(65%)和鈈-239(35%)為燃料,在乏燃料中,每單位時間錫-126釋放出的能量是鍀-99的20%。錫化學性質比較惰性,不易在環境中遷移,因此對人類健康影響不大。

圖表[编辑]

符號 Z(p N(n 同位素質量(u[16][17] 半衰期 衰變
方式
[1][n 1]
衰變
產物
[n 2]
原子核
自旋
相對豐度
莫耳分率)
相對豐度
的變化量
莫耳分率)
激發能量
99Sn[n 3] 50 49 98.94933(64)# 5# ms 9/2+#
100Sn[n 4] 50 50 99.93904(76) 1.1(4) s
[0.94(+54-27) s]
β+ (83%) 100In 0+
β+, p (17%) 99Cd
101Sn 50 51 100.93606(32)# 3(1) s β+ 101In 5/2+#
β+, p (不常見) 100Cd
102Sn 50 52 101.93030(14) 4.5(7) s β+ 102In 0+
β+, p (不常見) 101Cd
102mSn 2017(2) keV 720(220) ns (6+)
103Sn 50 53 102.92810(32)# 7.0(6) s β+ 103In 5/2+#
β+, p (不常見) 102Cd
104Sn 50 54 103.92314(11) 20.8(5) s β+ 104In 0+
105Sn 50 55 104.92135(9) 34(1) s β+ 105In (5/2+)
β+, p (不常見) 104Cd
106Sn 50 56 105.91688(5) 115(5) s β+ 106In 0+
107Sn 50 57 106.91564(9) 2.90(5) min β+ 107In (5/2+)
108Sn 50 58 107.911925(21) 10.30(8) min β+ 108In 0+
109Sn 50 59 108.911283(11) 18.0(2) min β+ 109In 5/2(+)
110Sn 50 60 109.907843(15) 4.11(10) h ε 110In 0+
111Sn 50 61 110.907734(7) 35.3(6) min β+ 111In 7/2+
111mSn 254.72(8) keV 12.5(10) µs 1/2+
112Sn 50 62 111.904818(5) 觀測上穩定[n 5] 0+ 0.0097(1)
113Sn 50 63 112.905171(4) 115.09(3) d β+ 113In 1/2+
113mSn 77.386(19) keV 21.4(4) min IT (91.1%) 113Sn 7/2+
β+ (8.9%) 113In
114Sn 50 64 113.902779(3) 稳定[n 6] 0+ 0.0066(1)
114mSn 3087.37(7) keV 733(14) ns 7-
115Sn 50 65 114.903342(3) 稳定[n 6] 1/2+ 0.0034(1)
115m1Sn 612.81(4) keV 3.26(8) µs 7/2+
115m2Sn 713.64(12) keV 159(1) µs 11/2-
116Sn 50 66 115.901741(3) 稳定[n 6] 0+ 0.1454(9)
117Sn 50 67 116.902952(3) 稳定[n 6] 1/2+ 0.0768(7)
117m1Sn 314.58(4) keV 13.76(4) d IT 117Sn 11/2-
117m2Sn 2406.4(4) keV 1.75(7) µs (19/2+)
118
Sn
50 68 117.901603(3) 稳定[n 6] 0+ 0.2422(9)
119Sn 50 69 118.903308(3) 稳定[n 6] 1/2+ 0.0859(4)
119m1Sn 89.531(13) keV 293.1(7) d IT 119Sn 11/2-
119m2Sn 2127.0(10) keV 9.6(12) µs (19/2+)
120Sn 50 70 119.9021947(27) 稳定[n 6] 0+ 0.3258(9)
120m1Sn 2481.63(6) keV 11.8(5) µs (7-)
120m2Sn 2902.22(22) keV 6.26(11) µs (10+)#
121Sn[n 7] 50 71 120.9042355(27) 27.03(4) h β 121Sb 3/2+
121m1Sn 6.30(6) keV 43.9(5) y IT (77.6%) 121Sn 11/2-
β (22.4%) 121Sb
121m2Sn 1998.8(9) keV 5.3(5) µs (19/2+)#
121m3Sn 2834.6(18) keV 0.167(25) µs (27/2-)
122Sn[n 7] 50 72 121.9034390(29) 觀測上穩定[n 8] 0+ 0.0463(3)
123Sn[n 7] 50 73 122.9057208(29) 129.2(4) d β 123Sb 11/2-
123m1Sn 24.6(4) keV 40.06(1) min β 123Sb 3/2+
123m2Sn 1945.0(10) keV 7.4(26) µs (19/2+)
123m3Sn 2153.0(12) keV 6 µs (23/2+)
123m4Sn 2713.0(14) keV 34 µs (27/2-)
124Sn[n 7] 50 74 123.9052739(15) 觀測上穩定[n 9] 0+ 0.0579(5)
124m1Sn 2204.622(23) keV 0.27(6) µs 5-
124m2Sn 2325.01(4) keV 3.1(5) µs 7-
124m3Sn 2656.6(5) keV 45(5) µs (10+)#
125Sn[n 7] 50 75 124.9077841(16) 9.64(3) d β 125Sb 11/2-
125mSn 27.50(14) keV 9.52(5) min 3/2+
126Sn[n 10] 50 76 125.907653(11) 2.30(14)×105 y β (66.5%) 126m2Sb 0+ 痕量
β (33.5%) 126m1Sb
126m1Sn 2218.99(8) keV 6.6(14) µs 7-
126m2Sn 2564.5(5) keV 7.7(5) µs (10+)#
127Sn 50 77 126.910360(26) 2.10(4) h β 127Sb (11/2-)
127mSn 4.7(3) keV 4.13(3) min β 127Sb (3/2+)
128Sn 50 78 127.910537(29) 59.07(14) min β 128Sb 0+
128mSn 2091.50(11) keV 6.5(5) s IT 128Sn (7-)
129Sn 50 79 128.91348(3) 2.23(4) min β 129Sb (3/2+)#
129mSn 35.2(3) keV 6.9(1) min β (99.99%) 129Sb (11/2-)#
IT (.002%) 129Sn
130Sn 50 80 129.913967(11) 3.72(7) min β 130Sb 0+
130m1Sn 1946.88(10) keV 1.7(1) min β 130Sb (7-)#
130m2Sn 2434.79(12) keV 1.61(15) µs (10+)
131Sn 50 81 130.917000(23) 56.0(5) s β 131Sb (3/2+)
131m1Sn 80(30)# keV 58.4(5) s β (99.99%) 131Sb (11/2-)
IT (.0004%) 131Sn
131m2Sn 4846.7(9) keV 300(20) ns (19/2- to 23/2-)
132Sn 50 82 131.917816(15) 39.7(8) s β 132Sb 0+
133Sn 50 83 132.92383(4) 1.45(3) s β (99.97%) 133Sb (7/2-)#
β, n (.0294%) 132Sb
134Sn 50 84 133.92829(11) 1.050(11) s β (83%) 134Sb 0+
β, n (17%) 133Sb
135Sn 50 85 134.93473(43)# 530(20) ms β 135Sb (7/2-)
β, n 134Sb
136Sn 50 86 135.93934(54)# 0.25(3) s β 136Sb 0+
β, n 135Sb
137Sn 50 87 136.94599(64)# 190(60) ms β 137Sb 5/2-#

備註:畫上#號的數據代表沒有經過實驗的証明,只是理論推測而已,而用括號括起來的代表數據不確定性。


同位素列表
銦的同位素 錫的同位素 銻的同位素

參見[编辑]

註釋[编辑]

  1. ^ 縮寫的涵義:
    ε电子俘获
    IT核異構轉變
    β+正电子发射
    β貝他衰變
  2. ^ 穩定的衰變產物以粗體表示。
  3. ^ 目前已知最重的質子比中子多的核素
  4. ^ 目前已知最重的質子跟中子一樣多核素
  5. ^ 理論上會經由雙電子捕獲(β+β+)衰變成鎘-112(112
    Cd
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 理論上會發生自發裂變
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 7.4 核裂变产物
  8. ^ 理論上會經由雙β衰變(ββ)衰變成碲-122(122
    Te
  9. ^ 理論上會經由雙β衰變(ββ)衰變成碲-124(124
    Te
    ),半衰期下限在100×1015
  10. ^ 長壽命裂變產物

参考文獻[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Universal Nuclide Chart. nucleonica. (需要註冊 (說明)). 
  2. ^ Identification and decay spectroscopy of 100Sn at the GSI projectile fragment separator FRS, K. Sümmerer et al., Nucl. Phys. A616, 341 (1997).
  3. ^ Shell Model of Nucleus. HyperPhysics. 
  4. ^ Talmi, Igal. Simple Models of Complex Nuclei: The Shell Model and the Interacting Boson Model. Harwood Academic Publishers. 1993. ISBN 3-7186-0551-1. 
  5. ^ Radoslav Jovanovic, Magic Numbers and the Pascal Triangle
  6. ^ S. Bjornholm, Clusters, condensed matter in embryonic form, Contemp. Phys. 31 1990 pp. 309-324 (p. 312).
  7. ^ V. Ladma, Magic Numbers
  8. ^ 8.0 8.1 G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A.H. Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
  9. ^ 9.0 9.1 National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory, information extracted from the NuDat 2.1 database. (Retrieved Sept. 2005, from the code of the popup boxes).
  10. ^ 10.0 10.1 David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.
  11. ^ Interactive NMR Frequency Map. [2009-05-05]. (原始内容存档于2011-06-04). 
  12. ^ Nuclear Wastes: Technologies for Separations and Transmutation. National Academies Press. 1996. ISBN 978-0-309-05226-9. 
  13. ^ The Nuclear Alchemy Gamble: An Assessment of Transmutation as a Nuclear Waste Management Strategy. 
  14. ^ 14.0 14.1 M.B. Chadwick et al, "ENDF/B-VII.1: Nuclear Data for Science and Technology: Cross Sections, Covariances, Fission Product Yields and Decay Data", Nucl. Data Sheets 112(2011)2887. (accessed at www-nds.iaea.org/exfor/endf.htm)
  15. ^ ANL factsheet ead.anl.gov
  16. ^ Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
  17. ^ Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report). Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005).