ジルコニウムの同位体

ジルコニウム（Zr）の同位体のうち天然に存在するものには、4種類の安定同位体と、2.0×10¹⁹年の半減期で二重ベータ崩壊する放射性同位体⁹⁶Zrがある。理論的には2.4×10²⁰年の半減期で通常のベータ崩壊もすると考えられているが、未だ観測されていない。2番目に安定な⁹³Zrの半減期は153万年である。その他に18種類の放射性同位体があり、⁹⁵Zr（半減期64.02日）、⁸⁸Zr（半減期63.4日）、⁸⁹Zr（半減期78.41時間）を除き、ほとんどの半減期が1日以下である。最も安定な⁹²Zrよりも軽い同位体は電子捕獲、⁹²Zrよりも重い同位体はベータ崩壊する。

ジルコニウムは対称融合で形成される最も重い元素であり、⁴⁵Sc、⁴⁶Caからそれぞれ⁹⁰Zr、⁹²Zrが生成される。これよりも重い元素は全て、非対称融合か超新星爆発によって生成する。

天然のジルコニウムの標準原子量は91.224(2) uである。

中性子過剰核である¹¹⁰Zrは、新たな魔法数が出現し、原子は安定な球状もしくは正四面体だと考えられていたが、理化学研究所がRIビームファクトリーで合成して調べた結果、魔法数は持っておらず、不安定な楕円体であることが判明した^[1]。

一覧

同位体核種	Z(p)	N(n)	同位体質量 (u)	半減期	核スピン数	天然存在比	天然存在比 (範囲)
同位体核種	励起エネルギー			半減期	核スピン数	天然存在比	天然存在比 (範囲)
⁷⁸Zr	40	38	77.95523(54)#	50# ms [>170 ns]	0+
⁷⁹Zr	40	39	78.94916(43)#	56(30) ms	5/2+#
⁸⁰Zr	40	40	79.9404(16)	4.6(6) s	0+
⁸¹Zr	40	41	80.93721(18)	5.5(4) s	(3/2-)#
⁸²Zr	40	42	81.93109(24)#	32(5) s	0+
⁸³Zr	40	43	82.92865(10)	41.6(24) s	(1/2-)#
⁸⁴Zr	40	44	83.92325(21)#	25.9(7) min	0+
⁸⁵Zr	40	45	84.92147(11)	7.86(4) min	7/2+
^85mZr	292.2(3) keV			10.9(3) s	(1/2-)
⁸⁶Zr	40	46	85.91647(3)	16.5(1) h	0+
⁸⁷Zr	40	47	86.914816(9)	1.68(1) h	(9/2)+
^87mZr	335.84(19) keV			14.0(2) s	(1/2)-
⁸⁸Zr	40	48	87.910227(11)	83.4(3) d	0+
⁸⁹Zr	40	49	88.908890(4)	78.41(12) h	9/2+
^89mZr	587.82(10) keV			4.161(17) min	1/2-
⁹⁰Zr	40	50	89.9047044(25)	STABLE	0+	0.5145(40)
^90m1Zr	2319.000(10) keV			809.2(20) ms	5-
^90m2Zr	3589.419(16) keV			131(4) ns	8+
⁹¹Zr	40	51	90.9056458(25)	STABLE	5/2+	0.1122(5)
^91mZr	3167.3(4) keV			4.35(14) µs	(21/2+)
⁹²Zr	40	52	91.9050408(25)	STABLE	0+	0.1715(8)
⁹³Zr	40	53	92.9064760(25)	1.53(10)E+6 a	5/2+
⁹⁴Zr	40	54	93.9063152(26)	STABLE [>1.1E+17 a]	0+	0.1738(28)
⁹⁵Zr	40	55	94.9080426(26)	64.032(6) d	5/2+
⁹⁶Zr	40	56	95.9082734(30)	20(4)E+18 a	0+	0.0280(9)
⁹⁷Zr	40	57	96.9109531(30)	16.744(11) h	1/2+
⁹⁸Zr	40	58	97.912735(21)	30.7(4) s	0+
⁹⁹Zr	40	59	98.916512(22)	2.1(1) s	1/2+
¹⁰⁰Zr	40	60	99.91776(4)	7.1(4) s	0+
¹⁰¹Zr	40	61	100.92114(3)	2.3(1) s	3/2+
¹⁰²Zr	40	62	101.92298(5)	2.9(2) s	0+
¹⁰³Zr	40	63	102.92660(12)	1.3(1) s	(5/2-)
¹⁰⁴Zr	40	64	103.92878(43)#	1.2(3) s	0+
¹⁰⁵Zr	40	65	104.93305(43)#	0.6(1) s
¹⁰⁶Zr	40	66	105.93591(54)#	200# ms [>300 ns]	0+
¹⁰⁷Zr	40	67	106.94075(32)#	150# ms [>300 ns]
¹⁰⁸Zr	40	68	107.94396(64)#	80# ms [>300 ns]	0+
¹⁰⁹Zr	40	69	108.94924(54)#	60# ms [>300 ns]
¹¹⁰Zr	40	70	109.95287(86)#	30# ms [>300 ns]	0+

脚注、参考文献

Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report). Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005).
Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
- Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
- National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database (retrieved Sept. 2005).
- David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.

^ ジルコニウム-110原子核の形と魔法数－楕円体に変形し、新しい魔法数は現れなかった－、理化学研究所、2017年2月21日、2019年1月22日閲覧

[1] ジルコニウム-110原子核の形と魔法数－楕円体に変形し、新しい魔法数は現れなかった－、理化学研究所、2017年2月21日、2019年1月22日閲覧

[1]