A cirkónium izotópjai
A cirkónium (Zr) a természetben négy stabil (közülük az egyikről a jövőben kiderülhet, hogy radioaktív) és egy nagyon hosszú felezési idejű radioaktív izotóp formájában fordul elő. Utóbbi (a 96Zr) primordiális nuklid, kettős béta-bomlással, 2,0·1019 év felezési idővel bomlik,[1] de átalakulhat egyszeres béta-bomlás útján is – noha ezt még nem figyelték meg, de az elméletileg számított t1/2 is 2,4·1020 év).[2]
A második legstabilabb radioizotópja a 93Zr, melynek felezési ideje 1,53 millió év. Huszonhét további radioizotópot figyeltek meg, ezek felezési ideje – a 95Zr (64,02 nap), 88Zr (63,4 nap) és 89Zr (78,41 óra) kivételével – egy napnál is rövidebb. A 92Zr-nél könnyebb izotópok esetén a fő bomlási mód az elektronbefogás, a nehezebbek pedig jellemzően béta-bomlóak.
A cirkónium a legnehezebb elem, mely szimmetrikus magfúzió révén keletkezhet – a kiindulási mag lehet 45Sc vagy 46Ca, ezekből (a 90Mo-ből két pozitív béta-bomlást követően) 90Zr, illetve 92Zr keletkezik. Minden nehezebb elem aszimmetrikus fúzió vagy szupernóva összeomlása során keletkezik. Mivel ezen folyamatok nagy része energiaelnyelődéssel jár, a cirkóniumnál nehezebb elemek nuklidjainak nagy többsége instabil a spontán hasadással szemben, bár ennek a folyamatnak a felezési ideje sokszor túl hosszú ahhoz, hogy meg lehessen figyelni.
Standard atomtömeg: 91,224(2) u.
Cirkónium-89
szerkesztésA 89Zr a cirkónium egyik radioizotópja, felezési ideje 78,41 óra. A természetes ittrium-89 protonokkal történő besugárzásával állítják elő. Legjellemzőbb gamma-fotonjának energiája 909 keV.
A cirkónium-89-et speciális, például cirkónium-89-cel jelölt antitesteket használó pozitronemissziós tomográfiás képalkotásos diagnosztikai vizsgálatokban alkalmazzák (immun-PET).[3]
Cirkónium-93
szerkesztés| Hasadóanyag | Termikus neutron | Gyors neutron | 14 MeV-os neutron |
|---|---|---|---|
| 232Th | nem hasad | 6,70 ± 0,40 | 5,58 ± 0,16 |
| 233U | 6,979 ± 0,098 | 6,94 ± 0,07 | 5,38 ± 0,32 |
| 235U | 6,346 ± 0,044 | 6,25 ± 0,04 | 5,19 ± 0,31 |
| 238U | nem hasad | 4,913 ± 0,098 | 4,53 ± 0,13 |
| 239Pu | 3,80 ± 0,03 | 3,82 ± 0,03 | 3,0 ± 0,3 |
| 241Pu | 2,98 ± 0,04 | 2,98 ± 0,33 | ? |
A 93Zr a cirkónium egyik radioaktív izotópja. Felezési ideje 1,53 millió év, kis energiájú béta-részecske kibocsátásával nióbium-93m-re bomlik, mely 14 éves felezési idővel, kis energiájú gamma-sugárzás kibocsátása közben alapállapotú 93Nb-má alakul. A 7 hosszú felezési idejű hasadási termék egyike. Kis fajlagos aktivitása és az általa kibocsátott sugárzások kis energiája korlátozzák ezen izotóp radioaktív veszélyét.
A maghasadás során (ha 235U-öt termikus neutronokkal hasítanak) 6,3%-os mennyiségben keletkezik, ami megfelel a többi leggyakoribb hasadási termék részarányának. Az atomreaktorok rendszerint nagy mennyiségű cirkóniumot tartalmaznak a fűtőelemrudak köpenyeként, melyekben a 92Zr-ből a neutronsugárzás hatására keletkezik valamennyi 93Zr, bár az átalakulást korlátozza a 92Zr kis, 0,22 barnos neutronbefogási hatáskeresztmetszete.
A 93Zr neutronbefogási hatáskeresztmetszete is kicsi, 2,70 barn. Vándorlási sebessége a talajban viszonylag kicsi, így geológiai elhelyezése kielégítő megoldás lehet.
Táblázat
szerkesztés| nuklid jele | Z(p) | N(n) | izotóptömeg (u) | felezési idő[m 1] | bomlási mód(ok)[5][m 2] | leány- izotóp(ok)[m 3] | magspin | jellemző izotóp- összetétel (móltört) | természetes ingadozás (móltört) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| gerjesztési energia | |||||||||
| 78Zr | 40 | 38 | 77,95523(54)# | 50# ms [>170 ns] | 0+ | ||||
| 79Zr | 40 | 39 | 78,94916(43)# | 56(30) ms | β+, p | 78Sr | 5/2+# | ||
| β+ | 79Y | ||||||||
| 80Zr | 40 | 40 | 79,9404(16) | 4,6(6) s | β+ | 80Y | 0+ | ||
| 81Zr | 40 | 41 | 80,93721(18) | 5,5(4) s | β+ (>99,9%) | 81Y | (3/2−)# | ||
| β+, p (<,1%) | 80Sr | ||||||||
| 82Zr | 40 | 42 | 81,93109(24)# | 32(5) s | β+ | 82Y | 0+ | ||
| 83Zr | 40 | 43 | 82,92865(10) | 41,6(24) s | β+ (>99,9%) | 83Y | (1/2−)# | ||
| β+, p (<0,1%) | 82Sr | ||||||||
| 84Zr | 40 | 44 | 83,92325(21)# | 25,9(7) perc | β+ | 84Y | 0+ | ||
| 85Zr | 40 | 45 | 84,92147(11) | 7,86(4) perc | β+ | 85Y | 7/2+ | ||
| 85mZr | 292,2(3) keV | 10,9(3) s | IT (92%) | 85Zr | (1/2−) | ||||
| β+ (8%) | 85Y | ||||||||
| 86Zr | 40 | 46 | 85,91647(3) | 16,5(1) óra | β+ | 86Y | 0+ | ||
| 87Zr | 40 | 47 | 86,914816(9) | 1,68(1) óra | β+ | 87Y | (9/2)+ | ||
| 87mZr | 335,84(19) keV | 14,0(2) s | IT | 87Zr | (1/2)− | ||||
| 88Zr | 40 | 48 | 87,910227(11) | 83,4(3) nap | EC | 88Y | 0+ | ||
| 89Zr | 40 | 49 | 88,908890(4) | 78,41(12) óra | β+ | 89Y | 9/2+ | ||
| 89mZr | 587,82(10) keV | 4,161(17) perc | IT (93,77%) | 89Zr | 1/2− | ||||
| β+ (6,23%) | 89Y | ||||||||
| 90Zr[m 4] | 40 | 50 | 89,9047044(25) | Stabil | 0+ | 0,5145(40) | |||
| 90m1Zr | 2319,000(10) keV | 809,2(20) ms | IT | 90Zr | 5− | ||||
| 90m2Zr | 3589,419(16) keV | 131(4) ns | 8+ | ||||||
| 91Zr[m 4] | 40 | 51 | 90,9056458(25) | Stabil | 5/2+ | 0,1122(5) | |||
| 91mZr | 3167,3(4) keV | 4,35(14) µs | (21/2+) | ||||||
| 92Zr[m 4] | 40 | 52 | 91,9050408(25) | Stabil[m 5] | 0+ | 0,1715(8) | |||
| 93Zr[m 6] | 40 | 53 | 92,9064760(25) | 1,53(10)·106 év | β− | 93Nb | 5/2+ | ||
| 94Zr[m 4] | 40 | 54 | 93,9063152(26) | Látszólag stabil[m 7] | 0+ | 0,1738(28) | |||
| 95Zr[m 4] | 40 | 55 | 94,9080426(26) | 64,032(6) nap | β− | 95Nb | 5/2+ | ||
| 96Zr[m 8][m 4] | 40 | 56 | 95,9082734(30) | 20(4)·1018 év | β−β−[m 9] | 96Mo | 0+ | 0,0280(9) | |
| 97Zr | 40 | 57 | 96,9109531(30) | 16,744(11) óra | β− | 97mNb | 1/2+ | ||
| 98Zr | 40 | 58 | 97,912735(21) | 30,7(4) s | β− | 98Nb | 0+ | ||
| 99Zr | 40 | 59 | 98,916512(22) | 2,1(1) s | β− | 99mNb | 1/2+ | ||
| 100Zr | 40 | 60 | 99,91776(4) | 7,1(4) s | β− | 100Nb | 0+ | ||
| 101Zr | 40 | 61 | 100,92114(3) | 2,3(1) s | β− | 101Nb | 3/2+ | ||
| 102Zr | 40 | 62 | 101,92298(5) | 2,9(2) s | β− | 102Nb | 0+ | ||
| 103Zr | 40 | 63 | 102,92660(12) | 1,3(1) s | β− | 103Nb | (5/2−) | ||
| 104Zr | 40 | 64 | 103,92878(43)# | 1,2(3) s | β− | 104Nb | 0+ | ||
| 105Zr | 40 | 65 | 104,93305(43)# | 0,6(1) s | β− (>99,9%) | 105Nb | |||
| β−, n (<0,1%) | 104Nb | ||||||||
| 106Zr | 40 | 66 | 105,93591(54)# | 200# ms [>300 ns] | β− | 106Nb | 0+ | ||
| 107Zr | 40 | 67 | 106,94075(32)# | 150# ms [>300 ns] | β− | 107Nb | |||
| 108Zr | 40 | 68 | 107,94396(64)# | 80# ms [>300 ns] | β− | 108Nb | 0+ | ||
| 109Zr | 40 | 69 | 108,94924(54)# | 60# ms [>300 ns] | |||||
| 110Zr | 40 | 70 | 109,95287(86)# | 30# ms [>300 ns] | 0+ | ||||
- ↑ A világegyetem koránál hosszabb felezési idejű izotópok félkövérrel vannak kiemelve
- ↑ Rövidítések:
EC: Elektronbefogás
IT: Izomer átmenet - ↑ A stabil izotópok félkövérrel vannak kiemelve
- ↑ a b c d e f Hasadási termék
- ↑ A legnehezebb elméletileg stabil nuklid
- ↑ Hosszú felezési idejű hasadási termék
- ↑ A várakozások szerint β−β− bomlással 94Mo-né alakul több mint 1,1·1017 év felezési idővel
- ↑ Primordiális radionuklid
- ↑ Elméletileg β−-bomlással 96Nb-tá is alakulhat
Megjegyzések
szerkesztés- Ismeretesek olyan geológiai minták, amelyek izotóp-összetétele a szokásos értékeken kívül van. Az atomtömeg bizonytalansága ezeknél meghaladhatja a jelzett hibahatárt.
- A # jel a nem kizárólag kísérletekből, hanem részben szisztematikus trendekből származó értéket jelöl. A nem kellő megalapozottsággal asszignált spinek zárójelben szerepelnek.
- A bizonytalanságokat rövid formában – a megfelelő utolsó számjegy után zárójelben – adjuk meg. A bizonytalanság értéke egy standard deviációnak felel meg, kivéve, ahol az izotóp-összetételt és standard atomtömeget a IUPAC nagyobb bizonytalansággal adja csak meg.
Hivatkozások
szerkesztés- ↑ http://www.nndc.bnl.gov/bbdecay/list.html
- ↑ http://www.iop.org/EJ/abstract/0954-3899/34/5/005/
- ↑ Van Dongen GA, Vosjan MJ. Immuno-positron emission tomography: shedding light on clinical antibody therapy. Cancer Biother Radiopharm. 2010 Aug;25(4):375-85.
- ↑ M.B. Chadwick et al, "ENDF/B-VII.1: Nuclear Data for Science and Technology: Cross Sections, Covariances, Fission Product Yields and Decay Data", Nucl. Data Sheets 112(2011)2887. (accessed at www-nds.iaea.org/exfor/endf.htm)
- ↑ http://www.nucleonica.net/unc.aspx
Fordítás
szerkesztésEz a szócikk részben vagy egészben az Isotopes of zirconium című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.
Források
szerkesztés- Izotóptömegek:
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties”. Nuclear Physics A 729, 3–128. o. [2008. szeptember 23-i dátummal az eredetiből archiválva]. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. (Hozzáférés: 2008. szeptember 23.)
- Izotóp-összetétel és standard atomtömegek:
- J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman and P. D. P. Taylor (2003). „Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry 75 (6), 683–800. o. DOI:10.1351/pac200375060683.
- M. E. Wieser (2006). „Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry 78 (11), 2051–2066. o. DOI:10.1351/pac200678112051. Laikus összefoglaló
- A felezési időkre, a spinekre és az izomer adatokra vonatkozó információk az alábbi forrásokból származnak:
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties”. Nuclear Physics A 729, 3–128. o. [2008. szeptember 23-i dátummal az eredetiből archiválva]. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. (Hozzáférés: 2008. szeptember 23.)
- National Nuclear Data Center: NuDat 2.1 database. Brookhaven National Laboratory. (Hozzáférés: 2005. szeptember 1.)
- N. E. Holden.szerk.: D. R. Lide: Table of the Isotopes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th, CRC Press, Section 11. o. (2004). ISBN 978-0-8493-0485-9
| Az ittrium izotópjai | A cirkónium izotópjai | A nióbium izotópjai |
| Izotópok listája | ||
