铕的同位素
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| 标准原子质量 (Ar, 标准) |
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铕（原子量：151.964(1)）的同位素，其中有1个同位素是在观测上稳定的。
自然形成的铕元素由两种同位素组成：151Eu和153Eu，后者的丰度为52.2%，比前者稍高。153Eu是稳定同位素，但151Eu则会进行α衰变，半衰期为5+11
−3×1018 年，[2]即在1公斤自然铕样本中大约每2分钟发生一次α衰变事件。这一数值与理论预测值吻合。除了自然的放射性同位素151Eu以外，已知的人造放射性同位素共有35种，其中最稳定的有150Eu（半衰期为36.9年）、152Eu（13.516年）和154Eu（8.593年）。所有剩余的放射性同位素半衰期都在4.7612年以下，且大部分小于12.2秒。铕共有8种亚稳态，最稳定的有150mEu（半衰期为12.8小时）、152m1Eu（9.3116小时）和152m2Eu（96分钟）。[3]
概述[编辑]
质量比153Eu低的同位素衰变模式主要是电子捕获，并一般产生钐的同位素；质量更高的则主要进行β−衰变，并一般产生钆的同位素。[3]
| 同位素 | 151Eu | 152Eu | 153Eu | 154Eu | 155Eu |
|---|---|---|---|---|---|
| 产量 | ~10 | 低 | 1580 | >2.5 | 330 |
| 靶恩 | 5900 | 12800 | 312 | 1340 | 3950 |
铕是某些核裂变反应的产物，但铕同位素质量较高，其裂变产物产量很低。
和其他镧系元素一样，铕的许多同位素，特别是奇数质量数和低中子数的同位素（如152Eu），拥有很高的中子捕获截面，通常可以作为中子毒物。
铕-151[编辑]
钐-151经β衰变后会产生151Eu，但由于半衰期长，吸收中子的平均时间短，所以大部分151Sm最终会变为152Sm。
| 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 |
铕-152 和 铕-154[编辑]
152Eu（半衰期为13.516年）和154Eu（8.593年）不能作为β衰变产物，因为152Sm和154Sm都没有放射性。154Eu和134Cs是仅有的两个裂变产量高于百万分之2.5的长寿命受屏蔽核素。[4]对153Eu进行中子活化，可以产生更大量的154Eu，但其中大部分会再转化为155Eu。
对于铀-235和热中子，155Eu（半衰期为4.7612年）的裂变产量为百万分之330，其大部分会在燃料燃耗结束时嬗变成无放射性、无吸收性的钆-156。
整体来说，在辐射危害上，铕比铯-137和锶-90弱得多，而作为中子毒物，铕则比钐弱很多。[5][6][7][8][9][10][11]
图表[编辑]
| 符号 | Z（ p ） |
N（ n ） |
同位素质量（u） | 半衰期[n 1] | 衰变 方式[12][n 2] |
衰变 产物[n 3] |
原子核 自旋 |
相对丰度 （莫耳分率） |
相对丰度 的变化量 （莫耳分率） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 激发能量 | |||||||||
| 130Eu | 63 | 67 | 129.96357(54)# | 1.1(5) ms [0.9(+5-3) ms] |
2+# | ||||
| 131Eu | 63 | 68 | 130.95775(43)# | 17.8(19) ms | 3/2+ | ||||
| 132Eu | 63 | 69 | 131.95437(43)# | 100# ms | β+ | 132Sm | |||
| p | 131Sm | ||||||||
| 133Eu | 63 | 70 | 132.94924(32)# | 200# ms | β+ | 133Sm | 11/2-# | ||
| 134Eu | 63 | 71 | 133.94651(21)# | 0.5(2) s | β+ | 134Sm | |||
| β+, p （不常见） | 133Pm | ||||||||
| 135Eu | 63 | 72 | 134.94182(32)# | 1.5(2) s | β+ | 135Sm | 11/2-# | ||
| β+, p | 134Pm | ||||||||
| 136Eu | 63 | 73 | 135.93960(21)# | 3.3(3) s | β+ (99.91%) | 136Sm | (7+) | ||
| β+, p (.09%) | 135Pm | ||||||||
| 136mEu | 0(500)# keV | 3.8(3) s | β+ (99.91%) | 136Sm | (3+) | ||||
| β+, p (.09%) | 135Pm | ||||||||
| 137Eu | 63 | 74 | 136.93557(21)# | 8.4(5) s | β+ | 137Sm | 11/2-# | ||
| 138Eu | 63 | 75 | 137.93371(3) | 12.1(6) s | β+ | 138Sm | (6-) | ||
| 139Eu | 63 | 76 | 138.929792(14) | 17.9(6) s | β+ | 139Sm | (11/2)- | ||
| 140Eu | 63 | 77 | 139.92809(6) | 1.51(2) s | β+ | 140Sm | 1+ | ||
| 140mEu | 210(15) keV | 125(2) ms | IT (99%) | 140Eu | 5-# | ||||
| β+(1%) | 140Sm | ||||||||
| 141Eu | 63 | 78 | 140.924931(14) | 40.7(7) s | β+ | 141Sm | 5/2+ | ||
| 141mEu | 96.45(7) keV | 2.7(3) s | IT (86%) | 141Eu | 11/2- | ||||
| β+ (14%) | 141Sm | ||||||||
| 142Eu | 63 | 79 | 141.92343(3) | 2.36(10) s | β+ | 142Sm | 1+ | ||
| 142mEu | 460(30) keV | 1.223(8) min | β+ | 142Sm | 8- | ||||
| 143Eu | 63 | 80 | 142.920298(12) | 2.59(2) min | β+ | 143Sm | 5/2+ | ||
| 143mEu | 389.51(4) keV | 50.0(5) µs | 11/2- | ||||||
| 144Eu | 63 | 81 | 143.918817(12) | 10.2(1) s | β+ | 144Sm | 1+ | ||
| 144mEu | 1127.6(6) keV | 1.0(1) µs | (8-) | ||||||
| 145Eu | 63 | 82 | 144.916265(4) | 5.93(4) d | β+ | 145Sm | 5/2+ | ||
| 145mEu | 716.0(3) keV | 490 ns | 11/2- | ||||||
| 146Eu | 63 | 83 | 145.917206(7) | 4.61(3) d | β+ | 146Sm | 4- | ||
| 146mEu | 666.37(16) keV | 235(3) µs | 9+ | ||||||
| 147Eu | 63 | 84 | 146.916746(3) | 24.1(6) d | β+ (99.99%) | 147Sm | 5/2+ | ||
| α (.0022%) | 143Pm | ||||||||
| 148Eu | 63 | 85 | 147.918086(11) | 54.5(5) d | β+ (100%) | 148Sm | 5- | ||
| α (9.39×10−7%) | 144Pm | ||||||||
| 149Eu | 63 | 86 | 148.917931(5) | 93.1(4) d | ε | 149Sm | 5/2+ | ||
| 150Eu | 63 | 87 | 149.919702(7) | 36.9(9) a | β+ | 150Sm | 5(-) | ||
| 150mEu | 42.1(5) keV | 12.8(1) h | β− (89%) | 150Gd | 0- | ||||
| β+ (11%) | 150Sm | ||||||||
| IT (5×10−8%) | 150Eu | ||||||||
| 151Eu[n 4] | 63 | 88 | 150.9198502(26) | 4.62×1018 a | α | 147Pm | 5/2+ | 0.4781(6) | |
| 151mEu | 196.245(10) keV | 58.9(5) µs | 11/2- | ||||||
| 152Eu | 63 | 89 | 151.9217445(26) | 13.537(6) a | ε (72.09%), β+ (0.027%) | 152Sm | 3- | ||
| β− (27.9%) | 152Gd | ||||||||
| 152m1Eu | 45.5998(4) keV | 9.3116(13) h | β− (72%) | 152Gd | 0- | ||||
| β+ (28%) | 152Sm | ||||||||
| 152m2Eu | 65.2969(4) keV | 0.94(8) µs | 1- | ||||||
| 152m3Eu | 78.2331(4) keV | 165(10) ns | 1+ | ||||||
| 152m4Eu | 89.8496(4) keV | 384(10) ns | 4+ | ||||||
| 152m5Eu | 147.86(10) keV | 96(1) min | 8- | ||||||
| 153Eu[n 5] | 63 | 90 | 152.9212303(26) | 观测上稳定[n 6] | 5/2+ | 0.5219(6) | |||
| 154Eu[n 5] | 63 | 91 | 153.9229792(26) | 8.593(4) a | β− (99.98%) | 154Gd | 3- | ||
| ε (.02%) | 154Sm | ||||||||
| 154m1Eu | 145.3(3) keV | 46.3(4) min | IT | 154Eu | (8-) | ||||
| 154m2Eu | 68.1702(4) keV | 2.2(1) µs | 2+ | ||||||
| 155Eu[n 5] | 63 | 92 | 154.9228933(27) | 4.7611(13) a | β− | 155Gd | 5/2+ | ||
| 156Eu[n 5] | 63 | 93 | 155.924752(6) | 15.19(8) d | β− | 156Gd | 0+ | ||
| 157Eu | 63 | 94 | 156.925424(6) | 15.18(3) h | β− | 157Gd | 5/2+ | ||
| 158Eu | 63 | 95 | 157.92785(8) | 45.9(2) min | β− | 158Gd | (1-) | ||
| 159Eu | 63 | 96 | 158.929089(8) | 18.1(1) min | β− | 159Gd | 5/2+ | ||
| 160Eu | 63 | 97 | 159.93197(22)# | 38(4) s | β− | 160Gd | 1(-) | ||
| 161Eu | 63 | 98 | 160.93368(32)# | 26(3) s | β− | 161Gd | 5/2+# | ||
| 162Eu | 63 | 99 | 161.93704(32)# | 10.6(10) s | β− | 162Gd | |||
| 163Eu | 63 | 100 | 162.93921(54)# | 6# s | β− | 163Gd | 5/2+# | ||
| 164Eu | 63 | 101 | 163.94299(64)# | 2# s | β− | 164Gd | |||
| 165Eu | 63 | 102 | 164.94572(75)# | 1# s | β− | 165Gd | 5/2+# | ||
| 166Eu | 63 | 103 | 165.94997(86)# | 400# ms | β− | 166Gd | |||
| 167Eu | 63 | 104 | 166.95321(86)# | 200# ms | β− | 167Gd | 5/2+# | ||
备注：画上#号的数据代表没有经过实验的证明，只是理论推测而已，而用括号括起来的代表数据不确定性。
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| 钐的同位素 | 铕的同位素 | 钆的同位素 |
注释[编辑]
- ^ 半衰期超过宇宙年龄（几乎稳定）的同位素以粗体显示
- ^ 缩写：
EC：电子捕获
IT：核异构转变 - ^ 稳定同位素以粗体显示，几乎稳定（半衰期超过宇宙年龄）的同位素以粗斜体显示
- ^ 原始放射性核素
- ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 裂变产物
- ^ 被认为会α衰变成149Pm
参考文献[编辑]
- ^ Meija, Juris; et al. Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 2016, 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
- ^ Belli, P.; et al. Search for α decay of natural europium. Nuclear Physics A. 2007, 789: 15–29. Bibcode:2007NuPhA.789...15B. doi:10.1016/j.nuclphysa.2007.03.001.
- ^ 3.0 3.1 Nucleonica. Nucleonica: Universal Nuclide Chart. Nucleonica: Universal Nuclide Chart. Nucleonica. 2007–2011 [2011-07-22]. （原始内容存档于2017-02-19）.
- ^ Tables of Nuclear Data （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Japan Atomic Energy Agency
- ^ Oh, S.Y.; Chang, J.; Mughabghab, S. Neutron cross section evaluations of fission products below the fast energy region. 2000. doi:10.2172/759039.
- ^ Inghram, Mark; Hayden, Richard; Hess, David. Activities Induced by Pile Neutron Bombardment of Samarium. Physical Review. 1947, 71 (9): 643–643. Bibcode:1947PhRv...71..643I. doi:10.1103/PhysRev.71.643.
- ^ Hayden, Richard; Reynolds, John; Inghram, Mark. Reactions Induced by Slow Neutron Irradiation of Europium. Physical Review. 1949, 75 (10): 1500–1507. Bibcode:1949PhRv...75.1500H. doi:10.1103/PhysRev.75.1500.
- ^ Meinke, W. W.; Anderson, R. E. Activation Analysis of Several Rare Earth Elements. Analytical Chemistry. 1954, 26 (5): 907–909. doi:10.1021/ac60089a030.
- ^ Farrar, H; Tomlinson, R.H. Cumulative yields of the heavy fragments in U235 thermal neutron fission. Nuclear Physics. 1962, 34 (2): 367–381. Bibcode:1962NucPh..34..367F. doi:10.1016/0029-5582(62)90227-4.
- ^ Inghram, Mark; Hayden, Richard; Hess, David. U235 Fission Yields in the Rare Earth Region. Physical Review. 1950, 79 (2): 271–274. Bibcode:1950PhRv...79..271I. doi:10.1103/PhysRev.79.271.
- ^ Fajans, Kasimir; Voigt, Adolf. A Note on the Radiochemistry of Europium. Physical Review. 1941, 60 (7): 533–534. Bibcode:1941PhRv...60..533F. doi:10.1103/PhysRev.60.533.2.
- ^ 存档副本. [2015-09-20]. （原始内容存档于2017-02-19）.
- 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).
- Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) （页面存档备份，存于互联网档案馆）. Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005) （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
- Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
- Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
- National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database （页面存档备份，存于互联网档案馆） (retrieved Sept. 2005).
- 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.
| 元素与同位素的稳定度 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
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