Đồng vị của urani

bài viết danh sách Wikimedia
Chu kỳ bán rã của các actini và sản phẩm phân hạch
Actinis[1] theo loại chuỗi phân rã Chu kỳ bán rã
(y)
Sản phẩm phân hạch của 235U
theo hiệu suất [2]
4n 4n+1 4n+2 4n+3
4.5–7% 0.04–1.25% <0.001%
228Ra 4–6 155Euþ
244Cmƒ 241Puƒ 250Cf 227Ac 10–29 90Sr 85Kr 113mCdþ
232Uƒ 238Puƒ 243Cmƒ 29–97 137Cs 151Smþ 121mSn
248Bk[3] 249Cfƒ 242mAmƒ 141–351

Không sản phẩm phân hạch
nào có chu kỳ bán rã
nằm trong khoảng
100–210 ngàn năm ...

241Amƒ 251Cfƒ[4] 430–900
226Ra 247Bk 1.3 k – 1.6 k
240Pu 229Th 246Cmƒ 243Amƒ 4.7 k – 7.4 k
245Cmƒ 250Cm 8.3 k – 8.5 k
239Puƒ 24.1 k
230Th 231Pa 32 k – 76 k
236Npƒ 233Uƒ 234U 150 k – 250 k 99Tc 126Sn
248Cm 242Pu 327 k – 375 k 79Se
1.53 M 93Zr
237Npƒ 2.1 M – 6.5 M 135Cs 107Pd
236U 247Cmƒ 15 M – 24 M 129I
244Pu 80 M

... hay dài hơn 15.7 triệu năm[5]

232Th 238U 235Uƒ№ 0.7 G – 14.1 G

Chú giải
₡  có tiết diện bắt neutron nhiệt trong khoảng 8–50 barn
ƒ  có thể phân hạch
Đồng phân hạt nhân
№  chủ yếu là chất phóng xạ tự nhiên (NORM)
þ  chất độc neutron (tiết diện bắt neutron nhiệt lớn hơn 3,000 barn)
†  khoảng 4–97 năm: sản phẩm phân hạch tuổi thọ trung bình
‡  hơn 200,000 năm: sản phẩm phân hạch tuổi thọ cao

Urani (U) là nguyên tố hóa học tự nhiên không có các đồng vị bền, nhưng nó có 2 đồng vị cơ bản là urani-238urani 235. Hai đồng vị này có tính phóng xạ với chu kỳ bán rã lâu dài và được tìm thấy với một lượng nhất định trong vỏ Trái Đất, cùng với sản phẩm phân rã urani-234. Khối lượng nguyên tử trung bình của urani tự nhiên là 238,02891(3) u. Các đồng vị khác như urani-232 được tạo ra từ các lò phản ứng tái sinh.

Về mặt lịch sử, các đồng vị của urani gồm

  • urani II, 234U
  • actino-urani, 235U
  • urani I, 238U

Urani tự nhiên là tổ hợp của 3 đồng vị chính, urani-238 (99,28% phổ biến nhất), urani-235 (0,71%), và urani-234 (0,0054%). Ba đồng vị này đều có tính phóng xạ, tạo ra các đồng vị phóng xạ khác, trong đó phổ urani-238 là phổ biến và bền nhất với chu kỳ bán rã 4,51×109 năm (gần bằng tuổi của Trái Đất, urani-235 có chu kỳ bán rã 7,13×108 năm, và urani-234 có chu kỳ bán rã 2,48×105 năm.[6]

Urani-238 phát xạ α, phân rã qua 18 hạt nhân trong chuỗi phân rã urani để tạo ra sản phẩm cuối cùng là chì-206.[7] Tốc độ phân rã không đổi trong các chuỗi này giúp cho việc so sánh tỉ số giữa hạt nhân mẹ và hạt nhân con được dùng để xác định tuổi phóng xạ. Urani-233 được tạo ra từ thori-232 bằng cách bắn phá nơtrong.

Đồng vị urani-235 có vai trò quan trọng trong các lò phản ứng hạt nhânvũ khí hạt nhân vì nó là đồng vị duy nhất ở dạng tự nhiên có khả năng bị phá vỡ bởi các nơtron nhiệt.[7] Đồng vị urani-238 cũng quan trọng vì nó hấp thụ nơtron để tạo ra các đồng vị phóng xạ plutoni-239.

Bảng biểuSửa đổi

Ký hiệu
hạt nhân
Z(p) N(n)  
khối lượng đồng vị (u)
 
bán rã spin thành phần
đồng vị
đại diện
(tỉ lệ mol)
hàm lượng tự nhiên
(tỉ lệ mol)
năng lượng kích thích
217U 92 125 217.02437(9) 26(14) ms [16(+21-6) ms] 1/2-#
218U 92 126 218.02354(3) 6(5) ms 0+
219U 92 127 219.02492(6) 55(25) µs [42(+34-13) µs] 9/2+#
220U 92 128 220.02472(22)# 60# ns 0+
221U 92 129 221.02640(11)# 700# ns 9/2+#
222U 92 130 222.02609(11)# 1.4(7) µs [1.0(+10-4) µs] 0+
223U 92 131 223.02774(8) 21(8) µs [18(+10-5) µs] 7/2+#
224U 92 132 224.027605(27) 940(270) µs 0+
225U 92 133 225.02939# 61(4) ms (5/2+)#
226U 92 134 226.029339(14) 269(6) ms 0+
227U 92 135 227.031156(18) 1.1(1) min (3/2+)
228U 92 136 228.031374(16) 9.1(2) min 0+
229U 92 137 229.033506(6) 58(3) min (3/2+)
230U 92 138 230.033940(5) 20.8 d 0+
231U 92 139 231.036294(3) 4.2(1) d (5/2)(+#)
232U 92 140 232.0371562(24) 68.9(4) y 0+
233U 92 141 233.0396352(29) 1.592(2)×105 y 5/2+
234U 92 142 234.0409521(20) 2.455(6)×105 y 0+ [0.000054(5)] 0.000050-0.000059
234mU 1421.32(10) keV 33.5(20) µs 6-
235U 92 143 235.0439299(20) 7.04(1)×108 y 7/2- [0.007204(6)] 0.007198-0.007207
235mU 0.0765(4) keV ~26 min 1/2+
236U 92 144 236.045568(2) 2.342(3)×107 y 0+
236m1U 1052.89(19) keV 100(4) ns (4)-
236m2U 2750(10) keV 120(2) ns (0+)
237U 92 145 237.0487302(20) 6.75(1) d 1/2+
238U 92 146 238.0507882(20) 4.468(3)×109 y 0+ [0.992742(10)] 0.992739-0.992752
238mU 2557.9(5) keV 280(6) ns 0+
239U 92 147 239.0542933(21) 23.45(2) min 5/2+
239m1U 20(20)# keV >250 ns (5/2+)
239m2U 133.7990(10) keV 780(40) ns 1/2+
240U 92 148 240.056592(6) 14.1(1) h 0+
241U 92 149 241.06033(32)# 5# min 7/2+#
242U 92 150 242.06293(22)# 16.8(5) min 0+

Tham khảoSửa đổi

  1. ^ Cộng thêm radi (nguyên tố 88). Tuy không thuộc họ Actini, nó liền trước Actini (89) và liền sau một khoảng ba nguyên tó không bền ngay sau poloni (84) khi chu kỳ bán rã của chúng nhỏ hơn 4 năm (hạt nhân bền nhất trong khoảng này là radon-222 với chu kỳ bán rã ngắn hơn bốn ngày). Đồng vị bền nhất của radi, với chu kỳ bán rã 1,600 năm, đáng được bổ sung vào đây.
  2. ^ Cụ thể, U-235 phân hạch neutron nhiệt, như trong một lò phản ứng hạt nhân.
  3. ^ Milsted, J.; Friedman, A. M.; Stevens, C. M. (1965). “The alpha half-life of berkeli-247; a new long-lived isomer of berkeli-248”. Nuclear Physics. 71 (2): 299. Bibcode:1965NucPh..71..299M. doi:10.1016/0029-5582(65)90719-4.
    "The isotopic analyses disclosed a species of mass 248 in constant abundance in three samples analysed over a period of about 10 months. This was ascribed to an isomer of Bk248 with a half-life greater than 9 y. No growth of Cf248 was detected, and a lower limit for the β half-life can be set at about 104 y. No alpha activity attributable to the new isomer has been detected; the alpha half-life is probably greater than 300 y."
  4. ^ Đây là hạt nhân nặng nhất với chu kỳ bán rã hơn bốn năm trước vùng "biển không ổn định".
  5. ^ Trừ những "hạt nhân bền" với chu kỳ bán rã lớn hơn 232Th; ví dụ như 113mCd có chu kỳ bán rã 14 năm nhưng 113Cd là gần 8 triệu tỷ năm.
  6. ^ Seaborg, Encyclopedia of the Chemical Elements (1968), page 777
  7. ^ a ă Dải phân rã urani-235 (also called actino-uranium) có 15 thành viên và kết thúc là chì-207, protactini-231actini-227.

Bản mẫu:Isotope nav