Изотопы никеля
Изотопы никеля — разновидности химического элемента никеля, имеющие разное количество нейтронов в ядре. Известны изотопы никеля с массовыми числами от 48 до 80 (количество протонов 28, нейтронов от 20 до 52) и 8 ядерных изомеров.
Природный никель представляет собой смесь пяти стабильных изотопов:
- 58Ni (изотопная распространённость 68,27 %)
- 60Ni (изотопная распространённость 26,10 %)
- 61Ni (изотопная распространённость 1,13 %)
- 62Ni (изотопная распространённость 3,59 %)
- 64Ni (изотопная распространённость 0,91 %).
Среди искусственных изотопов самый долгоживущий 59Ni (период полураспада 76 тыс. лет) и 63Ni (период полураспада 100 лет). Период полураспада остальных не превышает нескольких суток.
Никель-62
[править | править код]Никель-62 является изотопом с наибольшей энергией связи на нуклон среди известных изотопов (8,7945 МэВ). Для сравнения: энергия связи наиболее стабильного из лёгких элементов ядер гелия-4 составляет не более 7,1 МэВ/нуклон. Не следует путать с изотопом 56Fe, имеющим наименьшую массу на нуклон, и потому также часто упоминаемый как наиболее стабильный изотоп. Разница между наибольшей энергией связи и наименьшей массой объясняется небольшой разницей масс протона и нейтрона.
Никель-63
[править | править код]63Ni является источником мягкого бета-излучения со средней энергией 17 кэВ и максимальной энергией 67 кэВ[1]. Бета-распад, период полураспада 100 лет, дочерний изотоп стабильный 63Cu. Получают облучением нейтронами в ядерном реакторе стабильного изотопа 62Ni.
Получил распространение как источник электронов для ионизации захватом электрона[англ.]. Например, в аналитической химии для методов, основанных на подвижности ионов в газе и жидкости (Ион-мобильная спектрометрия[англ.], детекторы электронного захвата в газовой хроматографии).
Также известны работы по созданию изотопного источника электроэнергии на основе этого изотопа[2].
Таблица изотопов никеля
[править | править код]Символ нуклида | Z(p) | N(n) | Масса изотопа[3] (а. е. м.) | Период полураспада[4] (T1/2) | Канал распада | Продукт распада | Спин и чётность ядра[4] | Распространённость изотопа в природе | Диапазон изменения изотопной распространённости в природе |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Энергия возбуждения | |||||||||
48 Ni | 28 | 20 | 48,01975(54)# | 10# мс [>500нс] | 0+ | ||||
49 Ni | 28 | 21 | 49,00966(43)# | 13(4) мс [12(+5−3) мс] | 7/2−# | ||||
50 Ni | 28 | 22 | 49,99593(28)# | 9,1(18) мс | β+ | 50Co | 0+ | ||
51 Ni | 28 | 23 | 50,98772(28)# | 30# мс [>200нс] | β+ | 51Co | 7/2−# | ||
52 Ni | 28 | 24 | 51,97568(9)# | 38(5) мс | β+ (83%) | 52Co | 0+ | ||
β+, p (17%) | 51Fe | ||||||||
53 Ni | 28 | 25 | 52,96847(17)# | 45(15) мс | β+ (55%) | 53Co | (7/2−)# | ||
β+, p (45%) | 52Fe | ||||||||
54 Ni | 28 | 26 | 53,95791(5) | 104(7) мс | β+ | 54Co | 0+ | ||
55 Ni | 28 | 27 | 54,951330(12) | 204,7(17) мс | β+ | 55Co | 7/2− | ||
56 Ni | 28 | 28 | 55,942132(12) | 6,075(10) сут | β+ | 56 Co | 0+ | ||
57 Ni | 28 | 29 | 56,9397935(19) | 35,60(6) ч | β+ | 57 Co | 3/2− | ||
58 Ni | 28 | 30 | 57,9353429(7) | стабилен (>7⋅1020 лет)[n 1] | 0+ | 0,680769(89) | |||
59 Ni | 28 | 31 | 58,9343467(7) | 7,6(5)⋅104 лет | ЭЗ (99%) | 59 Co | 3/2− | ||
β+ (1,5⋅10−5%)[5] | |||||||||
60 Ni | 28 | 32 | 59,9307864(7) | стабилен | 0+ | 0,262231(77) | |||
61 Ni | 28 | 33 | 60,9310560(7) | стабилен | 3/2− | 0,011399(6) | |||
62 Ni | 28 | 34 | 61,9283451(6) | стабилен | 0+ | 0,036345(17) | |||
63 Ni | 28 | 35 | 62,9296694(6) | 100,1(20) лет | β− | 63 Cu | 1/2− | ||
63m Ni | 87,15(11) кэВ | 1,67(3) мкс | 5/2− | ||||||
64 Ni | 28 | 36 | 63,9279660(7) | стабилен | 0+ | 0,009256(9) | |||
65 Ni | 28 | 37 | 64,9300843(7) | 2,5172(3) ч | β− | 65 Cu | 5/2− | ||
65m Ni | 63,37(5) кэВ | 69(3) мкс | 1/2− | ||||||
66 Ni | 28 | 38 | 65,9291393(15) | 54,6(3) ч | β− | 66 Cu | 0+ | ||
67 Ni | 28 | 39 | 66,931569(3) | 21(1) с | β− | 67 Cu | 1/2− | ||
67m Ni | 1007(3) кэВ | 13,3(2) мкс | β− | 67 Cu | 9/2+ | ||||
ИП | 67Ni | ||||||||
68 Ni | 28 | 40 | 67,931869(3) | 29(2) с | β− | 68 Cu | 0+ | ||
68m1 Ni | 1770,0(10) кэВ | 276(65)нс | 0+ | ||||||
68m2 Ni | 2849,1(3) кэВ | 860(50) мкс | 5− | ||||||
69 Ni | 28 | 41 | 68,935610(4) | 11,5(3) с | β− | 69 Cu | 9/2+ | ||
69m1 Ni | 321(2) кэВ | 3,5(4) с | β− | 69 Cu | (1/2−) | ||||
ИП | 69Ni | ||||||||
69m2 Ni | 2701(10) кэВ | 439(3)нс | (17/2−) | ||||||
70 Ni | 28 | 42 | 69,93650(37) | 6,0(3) с | β− | 70 Cu | 0+ | ||
70m Ni | 2860(2) кэВ | 232(1)нс | 8+ | ||||||
71 Ni | 28 | 43 | 70,94074(40) | 2,56(3) с | β− | 71 Cu | 1/2−# | ||
72 Ni | 28 | 44 | 71,94209(47) | 1,57(5) с | β− (>99,9%) | 72 Cu | 0+ | ||
β−, n (<0,1%) | 71 Cu | ||||||||
73 Ni | 28 | 45 | 72,94647(32)# | 0,84(3) с | β− (>99,9%) | 73 Cu | (9/2+) | ||
β−, n (<0,1%) | 72 Cu | ||||||||
74 Ni | 28 | 46 | 73,94807(43)# | 0,68(18) с | β− (>99,9%) | 74 Cu | 0+ | ||
β−, n (<0,1%) | 73 Cu | ||||||||
75 Ni | 28 | 47 | 74,95287(43)# | 0,6(2) с | β− (98,4%) | 75 Cu | (7/2+)# | ||
β−, n (1,6%) | 74 Cu | ||||||||
76 Ni | 28 | 48 | 75,95533(97)# | 470(390) мс [0,24(+55−24) с] | β− (>99,9%) | 76 Cu | 0+ | ||
β−, n (<0,1%) | 75 Cu | ||||||||
77 Ni | 28 | 49 | 76,96055(54)# | 300# мс [>300нс] | β− | 77 Cu | 9/2+# | ||
78 Ni | 28 | 50 | 77,96318(118)# | 120# мс [>300нс] | β− | 78 Cu | 0+ | ||
79 Ni | 28 | 51 | 78,970400(640)# | 43,0 мс +86−75 | β− | 79 Cu | |||
80 Ni | 28 | 52 | 78,970400(640)# | 24 мс +26−17 | β− | 80 Cu |
- ↑ Теоретически может претерпевать двойной электронный захват в 58Fe
Пояснения к таблице
[править | править код]- Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.
- Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.
- Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада. Символами, выделенными жирным курсивом, обозначены радиоактивные продукты распада, имеющие периоды полураспада, сравнимые с возрастом Земли или превосходящие его и вследствие этого присутствующие в природной смеси.
- Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями Z и N). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.
- Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК, для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.
Примечания
[править | править код]- ↑ Источники β-излучения: Никель-63 . Дата обращения: 31 декабря 2018. Архивировано 31 декабря 2018 года.
- ↑ гл. ред. П. А. Яковлев : Выпуск никеля-63 для атомных батареек начнется в 2020-2023 гг . Атомная энергия 2.0 С. 77201 (26 июня 2017). Дата обращения: 22 декабря 2021. Архивировано 12 января 2021 года.
- ↑ Данные приведены по Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — .
- ↑ 1 2 Данные приведены по Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — .
- ↑ I. Gresits; S. Tölgyesi (September 2003). "Determination of soft X-ray emitting isotopes in radioactive liquid wastes of nuclear power plants". Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 258 (1): 107—112. doi:10.1023/A:1026214310645.