Изотопы цезия
Изотопы цезия — разновидности химического элемента цезия, имеющие разное количество нейтронов в ядре. Известны изотопы цезия с массовыми числами от 112 до 151 (количество протонов 55, нейтронов от 57 до 96), и 22 ядерных изомеров. Самым долгоживущим радиоизотопом является 135Cs с периодом полураспада 2,3 млн лет.
Природный цезий состоит из одного стабильного изотопа, 133Cs (изотопная распространенность 100 %). То есть природный цезий является моноизотопным элементом.
C 1967 года явление перехода между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 используется для определения единицы измерения времени — секунды[1][2].
Ряд изотопов цезия являются значимыми загрязнителями при радиационных авариях или ядерных взрывах. В первую очередь это цезий-137 с периодом полураспада 30 лет и выходом[англ.] 6 %. Цезий-135 с периодом полураспада более 2 млн лет и выходом 6,9 % относится к долгоживущим продуктам распада и значим в проблеме долговременного захоронения отработанного ядерного топлива.
Цезий-131
[править | править код]Цезий-131 получил распространение в лечении ряда онкологических заболеваний методом брахитерапии. Период полураспада 9,7 суток, схема электронный захват, энергия гамма кванта 30 кэВ. В России производство 131Cs налажено в институте реакторных материалов.[3]
Таблица изотопов цезия
[править | править код]| Символ нуклида |
Z(p) | N(n) | Масса изотопа[4] (а. е. м.) |
Период полураспада[5] (T1/2) |
Канал распада | Продукт распада | Спин и чётность ядра[5] |
Распространённость изотопа в природе |
Диапазон изменения изотопной распространённости в природе |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Энергия возбуждения | |||||||||
| 112Cs | 55 | 57 | 111,95030(33)# | 500(100) мкс | p | 111Xe | 1+# | ||
| α | 108I | ||||||||
| 113Cs | 55 | 58 | 112,94449(11) | 16,7(7) мкс | p (99,97%) | 112Xe | 5/2+# | ||
| β+ (0,03%) | 113Xe | ||||||||
| 114Cs | 55 | 59 | 113,94145(33)# | 0,57(2) с | β+ (91,09%) | 114Xe | (1+) | ||
| β+, p (8,69%) | 113I | ||||||||
| β+, α (0,19%) | 110Te | ||||||||
| α (0,018%) | 110I | ||||||||
| 115Cs | 55 | 60 | 114,93591(32)# | 1,4(8) с | β+ (99,93%) | 115Xe | 9/2+# | ||
| β+, p (0,07%) | 114I | ||||||||
| 116Cs | 55 | 61 | 115,93337(11)# | 0,70(4) с | β+ (99,67%) | 116Xe | (1+) | ||
| β+, p (0,279%) | 115I | ||||||||
| β+, α (0,049%) | 112Te | ||||||||
| 116mCs | 100(60)# кэВ | 3,85(13) с | β+ (99,48%) | 116Xe | 4+, 5 6 | ||||
| β+, p (0,51%) | 115I | ||||||||
| β+, α (0,008%) | 112Te | ||||||||
| 117Cs | 55 | 62 | 116,92867(7) | 8,4(6) с | β+ | 117Xe | (9/2+)# | ||
| 117mCs | 150(80)# кэВ | 6,5(4) с | β+ | 117Xe | 3/2+# | ||||
| 118Cs | 55 | 63 | 117,926559(14) | 14(2) с | β+ (99,95%) | 118Xe | 2 | ||
| β+, p (0,042%) | 117I | ||||||||
| β+, α (0,0024%) | 114Te | ||||||||
| 118mCs | 100(60)# кэВ | 17(3) с | β+ (99,95%) | 118Xe | (7−) | ||||
| β+, p (0,042%) | 117I | ||||||||
| β+, α (0,0024%) | 114Te | ||||||||
| 119Cs | 55 | 64 | 118,922377(15) | 43,0(2) с | β+ | 119Xe | 9/2+ | ||
| β+, α (2⋅10−6%) | 115Te | ||||||||
| 119mCs | 50(30)# кэВ | 30,4(1) с | β+ | 119Xe | 3/2(+) | ||||
| 120Cs | 55 | 65 | 119,920677(11) | 61,2(18) с | β+ | 120Xe | 2(−#) | ||
| β+, α (2⋅10−5%) | 116Te | ||||||||
| β+, p (7⋅10−6%) | 119I | ||||||||
| 120mCs | 100(60)# кэВ | 57(6) с | β+ | 120Xe | (7−) | ||||
| β+, α (2⋅10−5%) | 116Te | ||||||||
| β+, p (7⋅10−6%) | 119I | ||||||||
| 121Cs | 55 | 66 | 120,917229(15) | 155(4) с | β+ | 121Xe | 3/2(+) | ||
| 121mCs | 68,5(3) кэВ | 122(3) с | β+ (83%) | 121Xe | 9/2(+) | ||||
| ИП (17%) | 121Cs | ||||||||
| 122Cs | 55 | 67 | 121,91611(3) | 21,18(19) с | β+ | 122Xe | 1+ | ||
| β+, α (2⋅10−7%) | 118Te | ||||||||
| 122m1Cs | 45,8 кэВ | >1 мкс | (3)+ | ||||||
| 122m2Cs | 140(30) кэВ | 3,70(11) мин | β+ | 122Xe | 8− | ||||
| 122m3Cs | 127,0(5) кэВ | 360(20) мс | (5)− | ||||||
| 123Cs | 55 | 68 | 122,912996(13) | 5,88(3) мин | β+ | 123Xe | 1/2+ | ||
| 123m1Cs | 156,27(5) кэВ | 1,64(12) с | ИП | 123Cs | (11/2)− | ||||
| 123m2Cs | 231,63+X кэВ | 114(5) нс | (9/2+) | ||||||
| 124Cs | 55 | 69 | 123,912258(9) | 30,9(4) с | β+ | 124Xe | 1+ | ||
| 124mCs | 462,55(17) кэВ | 6,3(2) с | ИП | 124Cs | (7)+ | ||||
| 125Cs | 55 | 70 | 124,909728(8) | 46,7(1) мин | β+ | 125Xe | 1/2(+) | ||
| 125mCs | 266,6(11) кэВ | 900(30) мс | (11/2−) | ||||||
| 126Cs | 55 | 71 | 125,909452(13) | 1,64(2) мин | β+ | 126Xe | 1+ | ||
| 126m1Cs | 273,0(7) кэВ | >1 мкс | |||||||
| 126m2Cs | 596,1(11) кэВ | 171(14) мкс | |||||||
| 127Cs | 55 | 72 | 126,907418(6) | 6,25(10) ч | β+ | 127Xe | 1/2+ | ||
| 127mCs | 452,23(21) кэВ | 55(3) мкс | (11/2)− | ||||||
| 128Cs | 55 | 73 | 127,907749(6) | 3,640(14) мин | β+ | 128Xe | 1+ | ||
| 129Cs | 55 | 74 | 128,906064(5) | 32,06(6) ч | β+ | 129Xe | 1/2+ | ||
| 130Cs | 55 | 75 | 129,906709(9) | 29,21(4) мин | β+ (98,4%) | 130Xe | 1+ | ||
| β− (1,6%) | 130Ba | ||||||||
| 130mCs | 163,25(11) кэВ | 3,46(6) мин | ИП (99,83%) | 130Cs | 5− | ||||
| β+ (0,16%) | 130Xe | ||||||||
| 131Cs | 55 | 76 | 130,905464(5) | 9,689(16) сут | ЭЗ | 131Xe | 5/2+ | ||
| 132Cs | 55 | 77 | 131,9064343(20) | 6,480(6) сут | β+ (98,13%) | 132Xe | 2+ | ||
| β− (1,87%) | 132Ba | ||||||||
| 133Cs | 55 | 78 | 132,905451933(24) | стабилен | 7/2+ | 1,0000 | |||
| 134Cs | 55 | 79 | 133,906718475(28) | 2,0652(4) года | β− | 134Ba | 4+ | ||
| ЭЗ (3⋅10−4%) | 134Xe | ||||||||
| 134mCs | 138,7441(26) кэВ | 2,912(2) ч | ИП | 134Cs | 8− | ||||
| 135Cs | 55 | 80 | 134,9059770(11) | 2,3(3)⋅106 лет | β− | 135Ba | 7/2+ | ||
| 135mCs | 1632,9(15) кэВ | 53(2) мин | ИП | 135Cs | 19/2− | ||||
| 136Cs | 55 | 81 | 135,9073116(20) | 13,16(3) сут | β− | 136Ba | 5+ | ||
| 136mCs | 518(5) кэВ | 19(2) с | β− | 136Ba | 8− | ||||
| ИП | 136Cs | ||||||||
| 137Cs | 55 | 82 | 136,9070895(5) | 30,1671(13) лет | β− (95%) | 137mBa | 7/2+ | ||
| β− (5%) | 137Ba | ||||||||
| 138Cs | 55 | 83 | 137,911017(10) | 33,41(18) мин | β− | 138Ba | 3− | ||
| 138mCs | 79,9(3) кэВ | 2,91(8) мин | ИП (81%) | 138Cs | 6− | ||||
| β− (19%) | 138Ba | ||||||||
| 139Cs | 55 | 84 | 138,913364(3) | 9,27(5) мин | β− | 139Ba | 7/2+ | ||
| 140Cs | 55 | 85 | 139,917282(9) | 63,7(3) с | β− | 140Ba | 1− | ||
| 141Cs | 55 | 86 | 140,920046(11) | 24,84(16) с | β− (99,96%) | 141Ba | 7/2+ | ||
| β−, n (0,0349%) | 140Ba | ||||||||
| 142Cs | 55 | 87 | 141,924299(11) | 1,689(11) с | β− (99,9%) | 142Ba | 0− | ||
| β−, n (0,091%) | 141Ba | ||||||||
| 143Cs | 55 | 88 | 142,927352(25) | 1,791(7) с | β− (98,38%) | 143Ba | 3/2+ | ||
| β−, n (1,62%) | 142Ba | ||||||||
| 144Cs | 55 | 89 | 143,932077(28) | 994(4) мс | β− (96,8%) | 144Ba | 1(−#) | ||
| β−, n (3,2%) | 143Ba | ||||||||
| 144mCs | 300(200)# кэВ | <1 с | β− | 144Ba | (>3) | ||||
| ИП | 144Cs | ||||||||
| 145Cs | 55 | 90 | 144,935526(12) | 582(6) мс | β− (85,7%) | 145Ba | 3/2+ | ||
| β−, n (14,3%) | 144Ba | ||||||||
| 146Cs | 55 | 91 | 145,94029(8) | 0,321(2) с | β− (85,8%) | 146Ba | 1− | ||
| β−, n (14,2%) | 145Ba | ||||||||
| 147Cs | 55 | 92 | 146,94416(6) | 0,235(3) с | β− (71,5%) | 147Ba | (3/2+) | ||
| β−, n (28,49%) | 146Ba | ||||||||
| 148Cs | 55 | 93 | 147,94922(62) | 146(6) мс | β− (74,9%) | 148Ba | |||
| β−, n (25,1%) | 147Ba | ||||||||
| 149Cs | 55 | 94 | 148,95293(21)# | 150# мс [>50 мс] | β− | 149Ba | 3/2+# | ||
| β−, n | 148Ba | ||||||||
| 150Cs | 55 | 95 | 149,95817(32)# | 100# мс [>50 мс] | β− | 150Ba | |||
| β−, n | 149Ba | ||||||||
| 151Cs | 55 | 96 | 150,96219(54)# | 60# мс [>50 мс] | β− | 151Ba | 3/2+# | ||
| β−, n | 150Ba | ||||||||
Пояснения к таблице
[править | править код]- Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов.
- 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]- ↑ Unit of time (second) (англ.). SI Brochure: The International System of Units (SI). BIPM. Дата обращения: 9 октября 2015. Архивировано 13 июня 2018 года.
- ↑ Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений. Росстандарт. Дата обращения: 28 февраля 2018. Архивировано из оригинала 18 сентября 2017 года.
- ↑ Производство радионуклидной продукции. Дата обращения: 2 мая 2019. Архивировано 2 мая 2019 года.
- ↑ Данные приведены по Wang M., Audi G., Kondev F. G., Huang W. J., Naimi S., Xu X. The Ame2016 atomic mass evaluation (I). Evaluation of input data; and adjustment procedures (англ.) // Chinese Physics C. — 2016. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030002-1—030002-344. — doi:10.1088/1674-1137/41/3/030002.
- ↑ 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. — .
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
