Изотопы тория

Изотопы то́рия — разновидности химического элемента тория, имеющие разное количество нейтронов в ядре. На данный момент известны 30 изотопов тория и еще 3 возбуждённых изомерных состояния некоторых его нуклидов.

Торий не имеет стабильных изотопов, однако изотоп торий-232 обладает очень большим периодом полураспада (14 миллиардов лет) и потому встречается в природе. Некоторые из других изотопов тория могут встречаться в природных образцах в следовых количествах, так как входят в радиоактивные ряды природных изотопов урана и тория.

На заре развития ядерных технологий некоторые из изотопов тория получили имена собственные:

радиоактиний ²²⁷Th
радиоторий ²²⁸Th
ионий ²³⁰Th
уран Y ²³¹Th
уран X1 ²³⁴Th

Таблица изотопов торияПравить

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
²⁰⁸Th^[3]		90	118	208,01791(4)	1,7(+1,7-0,6) мс	α	²⁰⁴Ra	0+
²⁰⁹Th^[4]		90	119	209,01772(11)	7(5) мс [3,8(+69−15)]	α	²⁰⁵Ra	5/2−#
²¹⁰Th		90	120	210,015075(27)	17(11) мс [9(+17−4) мс]	α	²⁰⁶Ra	0+
β⁺ (редко)	²¹⁰Ac
²¹¹Th		90	121	211,01493(8)	48(20) мс [0,04(+3−1) с]	α	²⁰⁷Ra	5/2−#
β⁺ (редко)	²¹¹Ac
²¹²Th		90	122	212,01298(2)	36(15) мс [30(+20-10) мс]	α (99,7%)	²⁰⁸Ra	0+
β⁺ (0,3%)	²¹²Ac
²¹³Th		90	123	213,01301(8)	140(25) мс	α	²⁰⁹Ra	5/2−#
β⁺ (редко)	²¹³Ac
²¹⁴Th		90	124	214,011500(18)	100(25) мс	α	²¹⁰Ra	0+
²¹⁵Th		90	125	215,011730(29)	1,2(2) с	α	²¹¹Ra	(1/2−)
²¹⁶Th		90	126	216,011062(14)	26,8(3) мс	α (99,99%)	²¹²Ra	0+
β⁺ (0,006%)	²¹⁶Ac
^216m1Th		2042(13) кэВ	137(4) мкс			(8+)
^216m2Th		2637(20) кэВ	615(55) нс			(11−)
²¹⁷Th		90	127	217,013114(22)	240(5) мкс	α	²¹³Ra	(9/2+)
²¹⁸Th		90	128	218,013284(14)	109(13) нс	α	²¹⁴Ra	0+
²¹⁹Th		90	129	219,01554(5)	1,05(3) мкс	α	²¹⁵Ra	9/2+#
β⁺ (10⁻⁷%)	²¹⁹Ac
²²⁰Th		90	130	220,015748(24)	9,7(6) мкс	α	²¹⁶Ra	0+
ЭЗ (2⋅10⁻⁷%)	²²⁰Ac
²²¹Th		90	131	221,018184(10)	1,73(3) мс	α	²¹⁷Ra	(7/2+)
²²²Th		90	132	222,018468(13)	2,237(13) мс	α	²¹⁸Ra	0+
ЭЗ (1,3⋅10⁻⁸%)	²²²Ac
²²³Th		90	133	223,020811(10)	0,60(2) с	α	²¹⁹Ra	(5/2)+
²²⁴Th		90	134	224,021467(12)	1,05(2) с	α	²²⁰Ra	0+
β⁺β⁺ (редко)	²²⁴Ra
КР (редко)	²⁰⁸Pb ¹⁶O
²²⁵Th		90	135	225,023951(5)	8,72(4) мин	α (90%)	²²¹Ra	(3/2)+
ЭЗ (10%)	²²⁵Ac
²²⁶Th		90	136	226,024903(5)	30,57(10) мин	α	²²²Ra	0+
²²⁷Th	Радиоактиний	90	137	227,0277041(27)	18,68(9) сут	α	²²³Ra	1/2+	следовые количества^{[n 1]}
²²⁸Th	Радиоторий	90	138	228,0287411(24)	1,9116(16) года	α	²²⁴Ra	0+	следовые количества^{[n 2]}
КР (1,3⋅10⁻¹¹%)	²⁰⁸Pb ²⁰O
²²⁹Th		90	139	229,031762(3)	7,34(16)⋅10³ лет	α	²²⁵Ra	5/2+
^229mTh		8,3(2) эВ^[5]	7(1) мкс^[6]	ИП	²²⁹Th	3/2+
²³⁰Th	Ионий	90	140	230,0331338(19)	7,538(30)⋅10⁴ лет	α	²²⁶Ra	0+	0,0002(2)^{[n 3]}
КР (5,6⋅10⁻¹¹%)	²⁰⁶Hg ²⁴Ne
СД (5⋅10⁻¹¹%)	(разные)
²³¹Th	Уран Y	90	141	231,0363043(19)	25,52(1) ч	β⁻	²³¹Pa	5/2+	следовые количества^{[n 1]}
α (10⁻⁸%)	²²⁷Ra
²³²Th	Торий	90	142	232,0380553(21)	1,405(6)⋅10¹⁰ лет	α	²²⁸Ra	0+	0,9998(2)
β⁻β⁻ (редко)	²³²U
СД (1,1⋅10⁻⁹%)	(разные)
КР (2,78⋅10⁻¹⁰%)	¹⁸²Yb ²⁶Ne ²⁴Ne
²³³Th		90	143	233,0415818(21)	21,83(4) мин	β⁻	²³³Pa	1/2+
²³⁴Th	Уран X₁	90	144	234,043601(4)	24,10(3) сут	β⁻	^234mPa	0+	следовые количества^{[n 3]}
²³⁵Th		90	145	235,04751(5)	7,2(1) мин	β⁻	²³⁵Pa	(1/2+)#
²³⁶Th		90	146	236,04987(21)#	37,5(2) мин	β⁻	²³⁶Pa	0+
²³⁷Th		90	147	237,05389(39)#	4,8(5) мин	β⁻	²³⁷Pa	5/2+#
²³⁸Th		90	148	238,0565(3)#	9,4(20) мин	β⁻	²³⁸Pa	0+

↑ ¹ ² Промежуточный продукт распада урана-235
↑ Промежуточный продукт распада тория-232
↑ ¹ ² Промежуточный продукт распада урана-238

Пояснения к таблицеПравить

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 $\text{[math]}$ 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 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. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.
↑ Cardona, J.A.H. Production and decay properties of neutron deficient isotopes with N < 126 and 74 ≤ Z ≤ 92 at SHIP (неопр.). Goethe Universität Frankfury Allemagne (2012). Дата обращения: 3 февраля 2022. Архивировано 3 февраля 2022 года.
↑ H. Ikezoe; et al. (1996). “Alpha decay of a new isotope of ²⁰⁹Th”. Physical Review C. 54 (4): 2043—2046. Bibcode:1996PhRvC..54.2043I. DOI:10.1103/PhysRevC.54,2043. PMID 9971554.
↑ Seiferle, B.; von der Wense, L.; Bilous, P.V.; Amersdorffer, I.; Lemell, C.; Libisch, F.; Stellmer, S.; Schumm, T.; Düllmann, C.E.; Pálffy, A.; Thirolf, P.G. (12 September 2019). “Energy of the ²²⁹Th nuclear clock transition”. Nature. 573 (7773): 243—246. arXiv:1905.06308. Bibcode:2019Natur.573..243S. DOI:10.1038/s41586-019-1533-4. PMID 31511684.
↑ Seiferle, B.; von der Wense, L.; Thirolf, P.G. (2017). “Lifetime measurement of the ²²⁹Th nuclear isomer”. Phys. Rev. Lett. 118 (4): 042501. arXiv:1801.05205. Bibcode:2017PhRvL.118d2501S. DOI:10.1103/PhysRevLett.118.042501. PMID 28186791.

[U235-5] ¹ ² Промежуточный продукт распада урана-235

[Th232-6] Промежуточный продукт распада тория-232

[U238-9] ¹ ² Промежуточный продукт распада урана-238

[AME2016-1] 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.

[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.

[Cardona-3] Cardona, J.A.H. Production and decay properties of neutron deficient isotopes with N < 126 and 74 ≤ Z ≤ 92 at SHIP (неопр.). Goethe Universität Frankfury Allemagne (2012). Дата обращения: 3 февраля 2022. Архивировано 3 февраля 2022 года.

[Ikezoe-4] H. Ikezoe; et al. (1996). “Alpha decay of a new isotope of ²⁰⁹Th”. Physical Review C. 54 (4): 2043—2046. Bibcode:1996PhRvC..54.2043I. DOI:10.1103/PhysRevC.54,2043. PMID 9971554.

[SeiferleEnergy-7] Seiferle, B.; von der Wense, L.; Bilous, P.V.; Amersdorffer, I.; Lemell, C.; Libisch, F.; Stellmer, S.; Schumm, T.; Düllmann, C.E.; Pálffy, A.; Thirolf, P.G. (12 September 2019). “Energy of the ²²⁹Th nuclear clock transition”. Nature. 573 (7773): 243—246. arXiv:1905.06308. Bibcode:2019Natur.573..243S. DOI:10.1038/s41586-019-1533-4. PMID 31511684.

[Seiferle2017-8] Seiferle, B.; von der Wense, L.; Thirolf, P.G. (2017). “Lifetime measurement of the ²²⁹Th nuclear isomer”. Phys. Rev. Lett. 118 (4): 042501. arXiv:1801.05205. Bibcode:2017PhRvL.118d2501S. DOI:10.1103/PhysRevLett.118.042501. PMID 28186791.

[1]

[2]

[3]

[4]

[n 1]

[n 2]

[5]

[6]

[n 3]