铀的同位素
外观
(重定向自鈾-230)
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标准原子质量 (Ar, 标准) |
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铀是一个天然放射性元素,没有任何稳定的同位素,但是有两个同位素拥有非常长的半衰期,分别是铀-235和铀-238,其与衰变产物铀-234分布在地壳中,其数量也不少。存于自然界的铀其相对原子质量为238.02891(3)。
铀-215与铀-216
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铀-215与铀-216都是铀放射性同位素,是日本理化学研究所的团队在2014年尝试合成重元素钚的同位素时所发现的新的铀同位素。
2014年日本理研在应合成钚-220,然后发现铀-216是钚-220的衰变产物,接着理研究开始研究铀-216,并且尝试利用氪撞击钡靶合成铀-216,反应方程式如下:
然后又发现了铀-215。
铀-215的半衰期约为2.24毫秒、铀-216的半衰期较长,约为4.3毫秒,两者都会通过α衰变衰变成钍。
铀-232
[编辑]基本 | |
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符号 | 232U |
名称 | 铀的同位素、U-232、U-232 |
原子序 | 92 |
中子数 | 140 |
核素数据 | |
半衰期 | 68.9 年 |
母同位素 | 236Pu (α) 232Np (β+) 232Pa |
衰变产物 | 228Th |
铀的同位素 完整核素表 |
铀-232(232
92U
140、232
U
、U-232)是铀的一种同位素,具有68年10个月又24天的半衰期,是钍循环的副产物。由于铀-232可以制成使用铀-233裂变的核武器,而且铀-232的衰变产物会放出强烈的γ辐射,也使得铀-233的污染十分难以处理,因此它已被列为核武器扩散的管制物品。
透过钍-232照射中子而合成的铀-233必会有少量的铀232杂质,因为铀-233与镤-233本身会有(n,2n)的寄生反应:
- 232Th (n,γ) 233Th (β−) 233Pa (β−) 233U (n,2n) 232U
- 232Th (n,γ) 233Th (β−) 233Pa (n,2n) 232Pa (β−) 232U
铀-232的衰变链会迅速产生强烈的伽玛射线,可以做为伽玛射线源:
- 232U (α衰变, 68.9 年)
- 228Th (α衰变, 1.9 年)
- 224Ra (α衰变, 3.6 天 , 0.24 MeV) (到了这个同位素后,衰变链与232Th相同)
- 220Rn (α衰变, 55 秒, 0.54 MeV)
- 216Po (α衰变, 0.15 秒)
- 212Pb (β−衰变, 10.64 小时)
- 212Bi (α衰变, 61 分钟, 0.78 MeV)
- 208Tl (β−衰变, 3 分钟, 2.6 MeV) (分支比例35.94%)
- 208Pb (稳定)
因此只用处理钚用的遮光手套箱进行人工处理是十分危险的。
图表
[编辑]符号 | 历史 名称 |
Z | N | 同位素质量(u) [n 1][n 2] |
半衰期 [n 1][n 2][n 3] |
衰变 方式[2] |
衰变 产物 [n 4][n 5] |
原子核 自旋[n 1] |
相对丰度 (莫耳分率)[n 2] |
相对丰度 的变化量 (莫耳分率) |
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激发能量[n 1][n 2] | ||||||||||
214 U [3] |
92 | 122 | 0.52 毫秒[3]:3 | α | 210Th | |||||
215 U [4] |
92 | 123 | 2.24 毫秒 | α | 211Th | 5/2−# | ||||
216 U [4][5] |
92 | 124 | 4.3 毫秒 | α | 212Th | 0+ | ||||
217 U |
92 | 125 | 217.02437(9) | 26(14) 毫秒 [16(+21−6) 毫秒] |
α | 213Th | 1/2−# | |||
218 U |
92 | 126 | 218.02354(3) | 6(5) 毫秒 | α | 214Th | 0+ | |||
219 U |
92 | 127 | 219.02492(6) | 55(25) 微秒 [42(+34−13) 微秒] |
α | 215Th | 9/2+# | |||
221 U |
92 | 129 | 221.02640(11)# | 700# 纳秒 | α | 217Th | 9/2+# | |||
β+ (不常见) | 221Pa | |||||||||
222 U |
92 | 130 | 222.02609(11)# | 1.4(7) 微秒 [1.0(+10−4) 微秒] |
α | 218Th | 0+ | |||
β+ (10−6%) | 222Pa | |||||||||
223 U |
92 | 131 | 223.02774(8) | 21(8) 微秒 [18(+10−5) 微秒] |
α | 219Th | 7/2+# | |||
224 U |
92 | 132 | 224.027605(27) | 940(270) 微秒 | α | 220Th | 0+ | |||
225 U |
92 | 133 | 225.02939# | 61(4) 毫秒 | α | 221Th | (5/2+)# | |||
226U | 92 | 134 | 226.029339(14) | 269(6) 毫秒 | α | 222Th | 0+ | |||
227U | 92 | 135 | 227.031156(18) | 1.1(1) 分钟 | α | 223Th | (3/2+) | |||
β+ (.001%) | 227Pa | |||||||||
228U | 92 | 136 | 228.031374(16) | 9.1(2) 分钟 | α (95%) | 224Th | 0+ | |||
ε (5%) | 228Pa | |||||||||
229U | 92 | 137 | 229.033506(6) | 58(3) 分钟 | β+ (80%) | 229Pa | (3/2+) | |||
α (20%) | 225Th | |||||||||
230U | 92 | 138 | 230.033940(5) | 20.8 日 | α | 226Th | 0+ | |||
SF (1.4×10−10%) | (不确定) | |||||||||
231U | 92 | 139 | 231.036294(3) | 4.2(1) 日 | ε | 231Pa | (5/2)(+#) | |||
α (.004%) | 227Th | |||||||||
232 U |
92 | 140 | 232.0371562(24) | 68.9(4) 年 | α | 228Th | 0+ | |||
CD (8.9×10−10%) | 208Pb 24Ne | |||||||||
CD (5×10−12%) | 204Hg 28Mg | |||||||||
SF (10−12%) | (不确定) | |||||||||
233 U |
92 | 141 | 233.0396352(29) | 1.592(2)×105 年 | α | 229Th | 5/2+ | |||
SF (6×10−9%) | (不确定) | |||||||||
CD (7.2×10−11%) | 209Pb 24Ne | |||||||||
CD (1.3×10−13%) | 205Hg 28Mg | |||||||||
234 U [n 6][n 7] |
Uranium II | 92 | 142 | 234.0409521(20) | 2.455(6)×105 年 | α | 230Th | 0+ | [0.000054(5)][n 8] | 0.000050– 0.000059 |
SF (1.73×10−9%) | (不确定) | |||||||||
CD (1.4×10−11%) | 206Hg 28Mg | |||||||||
CD (9×10−12%) | 184Hf 26Ne 24Ne | |||||||||
234mU | 1421.32(10) keV | 33.5(20) 毫秒 | 6− | |||||||
235 U [n 9][n 10][n 11] |
Actin Uranium Actino-Uranium |
92 | 143 | 235.0439299(20) | 7.04(1)×108 年 | α | 231Th | 7/2− | [0.007204(6)] | 0.007198– 0.007207 |
SF (7×10−9%) | (不确定) | |||||||||
CD (8×10−10%) | 186Hf 25Ne 24Ne | |||||||||
235mU | 0.0765(4) keV | ~26 分钟 | IT | 235U | 1/2+ | |||||
236 U |
92 | 144 | 236.045568(2) | 2.342(3)×107 年 | α | 232Th | 0+ | <10-11 | ||
SF (9.6×10−8%) | (不确定) | |||||||||
236m1U | 1052.89(19) keV | 100(4) 纳秒 | (4)− | |||||||
236m2U | 2750(10) keV | 120(2) 纳秒 | (0+) | |||||||
237U | 92 | 145 | 237.0487302(20) | 6.75(1) 日 | β− | 237Np | 1/2+ | |||
238U[n 7][n 9][n 10] | Uranium I | 92 | 146 | 238.0507882(20) | 4.468(3)×109 年 | α | 234Th | 0+ | [0.992742(10)] | 0.992739– 0.992752 |
SF (5.45×10−5%) | (不确定) | |||||||||
β−β− (2.19×10−10%) | 238Pu | |||||||||
238mU | 2557.9(5) keV | 280(6) 纳秒 | 0+ | |||||||
239U | 92 | 147 | 239.0542933(21) | 23.45(2) 分钟 | β− | 239Np | 5/2+ | |||
239m1U | 20(20)# keV | >250 纳秒 | (5/2+) | |||||||
239m2U | 133.7990(10) keV | 780(40) 纳秒 | 1/2+ | |||||||
240U | 92 | 148 | 240.056592(6) | 14.1(1) 小时 | β− | 240Np | 0+ | |||
α (10−10%) | 236Th | |||||||||
241U[6] | 92 | 149 | 241.06031(5) | ~40 分钟[7][8] | β− | 241Np | 7/2+# | |||
242U | 92 | 150 | 242.06293(22)# | 16.8(5) 分钟 | β− | 242Np | 0+ |
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注释
[编辑]- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 画上#号的数据代表没有经过实验的证明,仅为理论推测。
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 用括号括起来的数据代表不确定性。
- ^ 半衰期超过5亿年的同位素以粗体表示。
- ^ 稳定的衰变产物以粗体表示。
- ^ 半衰期超过5亿年的衰变产物以粗斜体表示。
- ^ 可用于铀-钍定年
- ^ 7.0 7.1 可用于铀-铀定年
- ^ 238U衰变的中等衰变产物
- ^ 9.0 9.1 原始放射性核素
- ^ 10.0 10.1 可用于铀-铅定年
- ^ 在核反应堆中是十分重要的燃料
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.
- ^ Universal Nuclide Chart
. nucleonica. [2016-02-19]. (原始内容存档于2017-02-19).
- ^ 3.0 3.1 张志远; 杨华彬; 黄明辉; et al. New α-Emitting Isotope 214
U
and Abnormal Enhancement of α-Particle Clustering in Lightest Uranium Isotopes. Phys. Rev. Lett. (American Physical Society). 2021-04, 126 (15): 152502–6. doi:10.1103/PhysRevLett.126.152502. - ^ 4.0 4.1 "New Isotope Candidates, 215U and 216U" http://www.nishina.riken.jp/researcher/APR/APR047/pdf/xxii.pdf (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- ^ "Observation of new neutron-deficient isotopes with Z ≥ 92 in multinucleon transfer reactions" http://inspirehep.net/record/1383747/files/scoap3-fulltext.pdf (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- ^ Niwase, T.; Watanabe, Y. X.; Hirayama, Y.; et al. Discovery of New Isotope 241U and Systematic High-Precision Atomic Mass Measurements of Neutron-Rich Pa-Pu Nuclei Produced via Multinucleon Transfer Reactions (PDF). Physical Review Letters. 2023, 130 (13): 132502–1–132502–6 [2023-06-28]. S2CID 257976576. doi:10.1103/PhysRevLett.130.132502. (原始内容存档 (PDF)于2023-08-03).
- ^ Mukunth, Vasudevan. In pursuit of a 'magic number', physicists discover new uranium isotope. The Hindu. 2023-04-05 [2023-04-12]. ISSN 0971-751X. (原始内容存档于2023-06-03) (印度英语).
- ^ Yirka, Bob. Previously unknown isotope of uranium discovered. Phys.org. April 5, 2023 [2023-04-12]. (原始内容存档于2023-06-21) (英语).
- 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.
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