Изотопы никеля
Изотопы никеля — разновидности химического элемента никеля, имеющие разное количество нейтронов в ядре. Известны изотопы никеля с массовыми числами от 48 до 80 (количество протонов 28, нейтронов от 20 до 52) и 8 ядерных изомеров.
Природный никель представляет собой смесь пяти стабильных изотопов:
- 58Ni (изотопная распространённость 68,27 %)
- 60Ni (изотопная распространённость 26,10 %)
- 61Ni (изотопная распространённость 1,13 %)
- 62Ni (изотопная распространённость 3,59 %)
- 64Ni (изотопная распространённость 0,91 %).
Среди искусственных изотопов самый долгоживущий 59Ni (период полураспада 76 тыс. лет) и 63Ni (период полураспада 100 лет). Период полураспада остальных не превышает нескольких суток.
Никель-62
правитьНикель-62 является изотопом с наибольшей энергией связи на нуклон среди известных изотопов (8,7945 МэВ). Для сравнения: энергия связи наиболее стабильного из лёгких элементов ядер гелия-4 составляет не более 7,1 МэВ/нуклон. Не следует путать с изотопом 56Fe, имеющим наименьшую массу на нуклон, и потому также часто упоминаемый как наиболее стабильный изотоп. Разница между наибольшей энергией связи и наименьшей массой объясняется небольшой разницей масс протона и нейтрона.
Никель-63
править63Ni является источником мягкого бета-излучения со средней энергией 17 кэВ и максимальной энергией 67 кэВ[1]. Бета-распад, период полураспада 100 лет, дочерний изотоп стабильный 63Cu. Получают облучением нейтронами в ядерном реакторе стабильного изотопа 62Ni.
Получил распространение как источник электронов для ионизации захватом электрона[англ.]. Например, в аналитической химии для методов, основанных на подвижности ионов в газе и жидкости (Ион-мобильная спектрометрия[англ.], детекторы электронного захвата в газовой хроматографии).
Также известны работы по созданию изотопного источника электроэнергии на основе этого изотопа[2].
Таблица изотопов никеля
править| Символ нуклида |
Z(p) | N(n) | Масса изотопа[3] (а. е. м.) |
Период полураспада[4] (T1/2) |
Канал распада | Продукт распада | Спин и чётность ядра[4] |
Распространённость изотопа в природе |
Диапазон изменения изотопной распространённости в природе |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Энергия возбуждения | |||||||||
| 48 Ni |
28 | 20 | 48,01975(54)# | 10# мс [>500нс] |
0+ | ||||
| 49 Ni |
28 | 21 | 49,00966(43)# | 13(4) мс [12(+5−3) мс] |
7/2−# | ||||
| 50 Ni |
28 | 22 | 49,99593(28)# | 9,1(18) мс | β+ | 50Co | 0+ | ||
| 51 Ni |
28 | 23 | 50,98772(28)# | 30# мс [>200нс] |
β+ | 51Co | 7/2−# | ||
| 52 Ni |
28 | 24 | 51,97568(9)# | 38(5) мс | β+ (83%) | 52Co | 0+ | ||
| β+, p (17%) | 51Fe | ||||||||
| 53 Ni |
28 | 25 | 52,96847(17)# | 45(15) мс | β+ (55%) | 53Co | (7/2−)# | ||
| β+, p (45%) | 52Fe | ||||||||
| 54 Ni |
28 | 26 | 53,95791(5) | 104(7) мс | β+ | 54Co | 0+ | ||
| 55 Ni |
28 | 27 | 54,951330(12) | 204,7(17) мс | β+ | 55Co | 7/2− | ||
| 56 Ni |
28 | 28 | 55,942132(12) | 6,075(10) сут | β+ | 56 Co |
0+ | ||
| 57 Ni |
28 | 29 | 56,9397935(19) | 35,60(6) ч | β+ | 57 Co |
3/2− | ||
| 58 Ni |
28 | 30 | 57,9353429(7) | стабилен (>7⋅1020 лет)[n 1] | 0+ | 0,680769(89) | |||
| 59 Ni |
28 | 31 | 58,9343467(7) | 7,6(5)⋅104 лет | ЭЗ (99%) | 59 Co |
3/2− | ||
| β+ (1,5⋅10−5%)[5] | |||||||||
| 60 Ni |
28 | 32 | 59,9307864(7) | стабилен | 0+ | 0,262231(77) | |||
| 61 Ni |
28 | 33 | 60,9310560(7) | стабилен | 3/2− | 0,011399(6) | |||
| 62 Ni |
28 | 34 | 61,9283451(6) | стабилен | 0+ | 0,036345(17) | |||
| 63 Ni |
28 | 35 | 62,9296694(6) | 100,1(20) лет | β− | 63 Cu |
1/2− | ||
| 63m Ni |
87,15(11) кэВ | 1,67(3) мкс | 5/2− | ||||||
| 64 Ni |
28 | 36 | 63,9279660(7) | стабилен | 0+ | 0,009256(9) | |||
| 65 Ni |
28 | 37 | 64,9300843(7) | 2,5172(3) ч | β− | 65 Cu |
5/2− | ||
| 65m Ni |
63,37(5) кэВ | 69(3) мкс | 1/2− | ||||||
| 66 Ni |
28 | 38 | 65,9291393(15) | 54,6(3) ч | β− | 66 Cu |
0+ | ||
| 67 Ni |
28 | 39 | 66,931569(3) | 21(1) с | β− | 67 Cu |
1/2− | ||
| 67m Ni |
1007(3) кэВ | 13,3(2) мкс | β− | 67 Cu |
9/2+ | ||||
| ИП | 67Ni | ||||||||
| 68 Ni |
28 | 40 | 67,931869(3) | 29(2) с | β− | 68 Cu |
0+ | ||
| 68m1 Ni |
1770,0(10) кэВ | 276(65)нс | 0+ | ||||||
| 68m2 Ni |
2849,1(3) кэВ | 860(50) мкс | 5− | ||||||
| 69 Ni |
28 | 41 | 68,935610(4) | 11,5(3) с | β− | 69 Cu |
9/2+ | ||
| 69m1 Ni |
321(2) кэВ | 3,5(4) с | β− | 69 Cu |
(1/2−) | ||||
| ИП | 69Ni | ||||||||
| 69m2 Ni |
2701(10) кэВ | 439(3)нс | (17/2−) | ||||||
| 70 Ni |
28 | 42 | 69,93650(37) | 6,0(3) с | β− | 70 Cu |
0+ | ||
| 70m Ni |
2860(2) кэВ | 232(1)нс | 8+ | ||||||
| 71 Ni |
28 | 43 | 70,94074(40) | 2,56(3) с | β− | 71 Cu |
1/2−# | ||
| 72 Ni |
28 | 44 | 71,94209(47) | 1,57(5) с | β− (>99,9%) | 72 Cu |
0+ | ||
| β−, n (<0,1%) | 71 Cu | ||||||||
| 73 Ni |
28 | 45 | 72,94647(32)# | 0,84(3) с | β− (>99,9%) | 73 Cu |
(9/2+) | ||
| β−, n (<0,1%) | 72 Cu | ||||||||
| 74 Ni |
28 | 46 | 73,94807(43)# | 0,68(18) с | β− (>99,9%) | 74 Cu |
0+ | ||
| β−, n (<0,1%) | 73 Cu | ||||||||
| 75 Ni |
28 | 47 | 74,95287(43)# | 0,6(2) с | β− (98,4%) | 75 Cu |
(7/2+)# | ||
| β−, n (1,6%) | 74 Cu | ||||||||
| 76 Ni |
28 | 48 | 75,95533(97)# | 470(390) мс [0,24(+55−24) с] |
β− (>99,9%) | 76 Cu |
0+ | ||
| β−, n (<0,1%) | 75 Cu | ||||||||
| 77 Ni |
28 | 49 | 76,96055(54)# | 300# мс [>300нс] |
β− | 77 Cu |
9/2+# | ||
| 78 Ni |
28 | 50 | 77,96318(118)# | 120# мс [>300нс] |
β− | 78 Cu |
0+ | ||
| 79 Ni |
28 | 51 | 78,970400(640)# | 43,0 мс +86−75 | β− | 79 Cu |
|||
| 80 Ni |
28 | 52 | 78,970400(640)# | 24 мс +26−17 | β− | 80 Cu |
|||
- ↑ Теоретически может претерпевать двойной электронный захват в 58Fe
Пояснения к таблице
править- 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 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- ↑ Источники β-излучения: Никель-63. Дата обращения: 31 декабря 2018. Архивировано 31 декабря 2018 года.
- ↑ гл. ред. П. А. Яковлев : Выпуск никеля-63 для атомных батареек начнется в 2020-2023 гг. Атомная энергия 2.0 С. 77201 (26 июня 2017). Дата обращения: 22 декабря 2021. Архивировано 12 января 2021 года.
- ↑ 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. — .
- ↑ 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. — .
- ↑ I. Gresits; S. Tölgyesi (September 2003). "Determination of soft X-ray emitting isotopes in radioactive liquid wastes of nuclear power plants". Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 258 (1): 107—112. doi:10.1023/A:1026214310645.
