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.

Основная статья: Nickel-62[англ.]

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.

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
  1. 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]
  1. Источники β-излучения: Никель-63. Дата обращения: 31 декабря 2018. Архивировано 31 декабря 2018 года.
  2. 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.
  3. 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. — Bibcode2003NuPhA.729..337A.
  4. 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. — Bibcode2003NuPhA.729....3A.Открытый доступ
  5. 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.