铀的同位素
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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
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
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
- ^ 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
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- ^ 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)
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- ^ 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.
元素与同位素的稳定度 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
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