Изотопы протактиния

Изотопы протактиния — разновидности атомов (и ядер) химического элемента протактиния, имеющие разное содержание нейтронов в ядре.

Самый долгоживущий и наиболее распространенный (почти 100 %) изотоп протактиния, встречающийся в природе, протактиний-231, имеет период полураспада 32 760 лет и является продуктом распада урана-235. Гораздо меньшие следовые количества короткоживущего протактиния-234 и его ядерного изомера протактиния-234m встречаются в цепи распада урана-238. Протактиний-233 является результатом распада тория-233; этот распад используется для производства урана-233 путем нейтронного облучения тория-232. Он является нежелательным промежуточным продуктом в ядерных реакторах на основе тория и поэтому удаляется из активной зоны реактора во время процесса разведения. Анализ относительных концентраций различных изотопов урана, тория и протактиния в воде и минералах используется в радиоизотопном датировании отложений, возраст которых составляет до 175 000 лет, и при моделировании различных геологических процессов.

Таблица изотопов протактинияПравить

Символ нуклида	Историческое название	Z(p)	N(n)	Масса изотопа^[1] (а. е. м.)	Период полураспада^[2] (T_1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра^[2]	Распространённость изотопа в природе
Энергия возбуждения
²¹¹Pa^[3]		91	120		3,8(+4,6−1,4) мс	α	²⁰⁷Ac	9/2−#
²¹²Pa		91	121	212,02320(8)	8(5) мс [5,1(+61−19) мс]	α	²⁰⁸Ac	7+#
²¹³Pa		91	122	213,02111(8)	7(3) мс [5,3(+40−16) мс]	α	²⁰⁹Ac	9/2−#
²¹⁴Pa		91	123	214,02092(8)	17(3) мс	α	²¹⁰Ac
²¹⁵Pa		91	124	215,01919(9)	14(2) мс	α	²¹¹Ac	9/2−#
²¹⁶Pa		91	125	216,01911(8)	105(12) мс	α (80%)	²¹²Ac
β⁺ (20%)	²¹⁶Th
²¹⁷Pa		91	126	217,01832(6)	3,48(9) мс	α	²¹³Ac	9/2−#
^217mPa		1860(7) кэВ	1,08(3) мс	α	²¹³Ac	29/2+#
ИП (редко)	²¹⁷Pa
²¹⁸Pa		91	127	218,020042(26)	0,113(1) мс	α	²¹⁴Ac
²¹⁹Pa		91	128	219,01988(6)	53(10) нс	α	²¹⁵Ac	9/2−
β⁺ (5⋅10⁻⁹%)	²¹⁹Th
²²⁰Pa		91	129	220,02188(6)	780(160) нс	α	²¹⁶Ac	1−#
^220m1Pa^[4]		34(26) кэВ	308(+250-99) нс	α	²¹⁶Ac
^220m2Pa^[4]		297(65) кэВ	69(+330-30) нс	α	²¹⁶Ac
²²¹Pa		91	130	221,02188(6)	4,9(8) мкс	α	²¹⁷Ac	9/2−
²²²Pa		91	131	222,02374(8)#	3,2(3) мс	α	²¹⁸Ac
²²³Pa		91	132	223,02396(8)	5,1(6) мс	α	²¹⁹Ac
β⁺ (0,001%)	²²³Th
²²⁴Pa		91	133	224,025626(17)	844(19) мс	α (99,9%)	²²⁰Ac	5−#
β⁺ (0,1%)	²²⁴Th
²²⁵Pa		91	134	225,02613(8)	1,7(2) с	α	²²¹Ac	5/2−#
²²⁶Pa		91	135	226,027948(12)	1,8(2) мин	α (74%)	²²²Ac
β⁺ (26%)	²²⁶Th
²²⁷Pa		91	136	227,028805(8)	38,3(3) мин	α (85%)	²²³Ac	(5/2−)
ЭЗ (15%)	²²⁷Th
²²⁸Pa		91	137	228,031051(5)	22(1) ч	β⁺ (98,15%)	²²⁸Th	3+
α (1,85%)	²²⁴Ac
²²⁹Pa		91	138	229,0320968(30)	1,50(5) сут	ЭЗ (99,52%)	²²⁹Th	(5/2+)
α (0,48%)	²²⁵Ac
^229mPa		11,6(3) кэВ	420(30) нс			3/2−
²³⁰Pa		91	139	230,034541(4)	17,4(5) сут	β⁺ (91,6%)	²³⁰Th	(2−)
β⁻ (8,4%)	²³⁰U
α (0,00319%)	²²⁶Ac
²³¹Pa	Протактиний	91	140	231,0358840(24)	3,276(11)⋅10⁴ лет	α	²²⁷Ac	3/2−	1,0000^{[n 1]}
КР (1,34⋅10⁻⁹%)	²⁰⁷Tl ²⁴Ne
СД (3⋅10⁻¹⁰%)	(разные)
КР (10⁻¹²%)	²⁰⁸Pb ²³F
²³²Pa		91	141	232,038592(8)	1,31(2) сут	β⁻	²³²U	(2−)
ЭЗ (0,003%)	²³²Th
²³³Pa		91	142	233,0402473(23)	26,975(13) сут	β⁻	²³³U	3/2−
²³⁴Pa	Уран Z	91	143	234,043308(5)	6,70(5) ч	β⁻	²³⁴U	4+	следовые количества^{[n 2]}
СД (3⋅10⁻¹⁰%)	(разные)
^234mPa	Уран X₂ Бревий	78(3) кэВ	1,17(3) мин	β⁻ (99,83%)	²³⁴U	(0−)	следовые количества^{[n 2]}
ИП (0,16%)	²³⁴Pa
СД (10⁻¹⁰%)	(разные)
²³⁵Pa		91	144	235,04544(5)	24,44(11) мин	β⁻	²³⁵U	(3/2−)
²³⁶Pa		91	145	236,04868(21)	9,1(1) мин	β⁻	²³⁶U	1(−)
β⁻, СД (6⋅10⁻⁸%)	(разные)
²³⁷Pa		91	146	237,05115(11)	8,7(2) мин	β⁻	²³⁷U	(1/2+)
²³⁸Pa		91	147	238,05450(6)	2,27(9) мин	β⁻	²³⁸U	(3−)#
β⁻, СД (2,6⋅10⁻⁶%)	(разные)
²³⁹Pa		91	148	239,05726(21)#	1,8(5) ч	β⁻	²³⁹U	(3/2)(−#)
²⁴⁰Pa		91	149	240,06098(32)#	2# мин	β⁻	²⁴⁰U

↑ Промежуточный продукт распада урана-235
↑ ¹ ² Промежуточный продукт распада урана-238

Пояснения к таблицеПравить

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 $\text{[math]}$ Z и $\text{[math]}$ 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.

ПримечанияПравить

↑ 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. — Bibcode: 2003NuPhA.729..337A.
↑ 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. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.
↑ Auranen, K (3 September 2020). “Exploring the boundaries of the nuclear landscape: α-decay properties of 211Pa”. Physical Review C. 102 (034305). DOI:10.1103/PhysRevC.102.034305. Архивировано из оригинала 2022-03-07. Дата обращения 17 September 2020. Используется устаревший параметр |deadlink= (справка)
↑ ¹ ² Huang, T.H.; et al. (2018). “Identification of the new isotope ²²⁴Np” (pdf). Physical Review C. 98 (4): 044302. Bibcode:2018PhRvC..98d4302H. DOI:10.1103/PhysRevC.98.044302.

[5] Промежуточный продукт распада урана-235

[us-6] ¹ ² Промежуточный продукт распада урана-238

[AME2003-1] 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. — Bibcode: 2003NuPhA.729..337A.

[Nubase2003-2] 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. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.

[3] Auranen, K (3 September 2020). “Exploring the boundaries of the nuclear landscape: α-decay properties of 211Pa”. Physical Review C. 102 (034305). DOI:10.1103/PhysRevC.102.034305. Архивировано из оригинала 2022-03-07. Дата обращения 17 September 2020. Используется устаревший параметр |deadlink= (справка)

[Np224-4] ¹ ² Huang, T.H.; et al. (2018). “Identification of the new isotope ²²⁴Np” (pdf). Physical Review C. 98 (4): 044302. Bibcode:2018PhRvC..98d4302H. DOI:10.1103/PhysRevC.98.044302.

[1]

[2]

[3]

[4]

[n 1]

[n 2]