نظائر اليورانيوم
اليورانيوم (92U) هو عنصر مشع طبيعي ليس له نظير مستقر، ولكن لديه نويدتين ابتدائيتين وهما اليورانيوم-238 واليورانيوم-235 لهما عمر النصف طويل وهها موجودتين بكميات كبيرة في قشرة الأرض، جنبا إلى جنب مع اليورانيوم-234. الوزن الذري القياسي لليورانيوم الطبيعي هو 238.02891(3). وقد تم إنتاج نظائر أخرى مثل اليورانيوم-232 في مفاعل استنسال سريع.
يتكون اليورانيوم الطبيعي من ثلاثة نظائر رئيسية، يورانيوم-238 (99.2739–99.2752%) وفرة طبيعية، يورانيوم-235 (0.7198–0.7202%)، ويورانيوم-234 (0.0050–0.0059%).[1] كل النظائر الثلاثة هي نشاط إشعاعي، مما ينشئ النظائر المشعة، حيث يكون اليورانيوم-238 هو المستقر والأكثر وفرة والذي له عمر النصف 4.4683×109 سنة (المقترب من عمر الأرض). اليورانيوم-238 هو باعث α، ويتحلل من خلال سلسلة اليورانيوم المكونة من 18 عضوا من الرصاص-206. سلسلة اضمحلال اليورانيوم-235 (التي تسمى تاريخيا اليورانيوم أكتينو) لديها 15 عضوا ينتهي بالرصاص-207. معدلات ثابتة من الاضمحلال في هذه السلسلة تجعل المقارنة بين نسب النظائر الأم والنظائر المتولدة مفيدة في عناصر التعارف الإشعاعي. اليورانيوم-233 مصنوع من الثوريوم-232 بالقصف النيوتروني. إن نظير اليورانيوم 235 مهم لكل من المفاعل النووي و السلاح النووي لأنه النظير الوحيد الموجود في الطبيعة بحد ملموس وهو الانشطار، أي يمكن فصلها عن طريق النيوترونات الحرارية. كما أن نظير اليورانيوم-238 مهم أيضا لأنه يمتص النيوترونات لإنتاج نظائر مشعة تتلاشى بعد ذلك إلى نظائر البلوتونيوم-239، وهو أيضا مادة انشطارية.
الأكتينيدات مقابل منتجات الانشطار
الأكتينيدات ومنتجات الانشطار بالنسبة لعمر النصف | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
أكتينيدات[2] بالنسبة لسلسلة اضمحلال | مجال عمر النصف (y) |
ناتج إنشطار نووي من إنتاج 235U[3] | ||||||
سلسلة اضمحلال | سلسلة اضمحلال | سلسلة اضمحلال | سلسلة اضمحلال | |||||
4.5–7% | 0.04–1.25% | <0.001% | ||||||
228Ra№ | 4–6 | † | 155Euþ | |||||
244Cmƒ | 241Puƒ | 250Cf | 227Ac№ | 10–29 | 90Sr | 85Kr | 113mCdþ | |
232Uƒ | 238Puƒ№ | 243Cmƒ | 29–97 | 137Cs | 151Smþ | 121mSn | ||
248Bk[4] | 249Cfƒ | 242mAmƒ | 141–351 |
لا توجد منتجات الانشطار | ||||
241Amƒ | 251Cfƒ[5] | 430–900 | ||||||
226Ra№ | 247Bk | 1.3 k – 1.6 k | ||||||
240Puƒ№ | 229Th№ | 246Cmƒ | 243Amƒ | 4.7 k – 7.4 k | ||||
245Cmƒ | 250Cm | 8.3 k – 8.5 k | ||||||
239Puƒ№ | 24.1 k | |||||||
230Th№ | 231Pa№ | 32 k – 76 k | ||||||
236Npƒ | 233Uƒ№ | 234U№ | 150 k – 250 k | ‡ | 99Tc₡ | 126Sn | ||
248Cm | 242Puƒ | 327 k – 375 k | 79Se₡ | |||||
1.53 M | 93Zr | |||||||
237Npƒ№ | 2.1 M – 6.5 M | 135Cs₡ | 107Pd | |||||
236U№ | 247Cmƒ | 15 M – 24 M | 129I₡ | |||||
244Pu№ | 80 M |
... ولا تتجاوز 15.7 مليون سنة[6] | ||||||
232Th№ | 238U№ | 235Uƒ№ | 0.7 G – 14.1 G | |||||
أسطورة للرموز فوق |
قائمة النظائر
رمز النويدة |
الاسم التاريخي |
Z(ب) | N(ن) | كتلة النظير (u) |
عمر النصف[n 1] | نوع الاضمحلال[7] |
النظائر المتولدة[n 3] |
دوران نووي |
تركيب النظائر التمثيلي (كسر مولي) |
مجال التفاوت الطبيعي (كسر مولي) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
الطاقة المحررة | ||||||||||
215U[8] | 92 | 123 | 2.24 ms | α | 211Th | 5/2−# | ||||
216U[8][9] | 92 | 124 | 4.3 ms | α | 212Th | 0+ | ||||
217U | 92 | 125 | 217.02437(9) | 26(14) ms [16(+21−6) ms] |
α | 213Th | 1/2−# | |||
218U | 92 | 126 | 218.02354(3) | 6(5) ms | α | 214Th | 0+ | |||
219U | 92 | 127 | 219.02492(6) | 55(25) µs [42(+34−13) µs] |
α | 215Th | 9/2+# | |||
220U | 92 | 128 | 220.02472(22)# | 60# ns | α | 216Th | 0+ | |||
β+ (rare) | 220Pa | |||||||||
221U | 92 | 129 | 221.02640(11)# | 700# ns | α | 217Th | 9/2+# | |||
β+ (rare) | 221Pa | |||||||||
222U | 92 | 130 | 222.02609(11)# | 1.4(7) µs [1.0(+10−4) µs] |
α | 218Th | 0+ | |||
β+ (10−6%) | 222Pa | |||||||||
223U | 92 | 131 | 223.02774(8) | 21(8) µs [18(+10−5) µs] |
α | 219Th | 7/2+# | |||
224U | 92 | 132 | 224.027605(27) | 940(270) µs | α | 220Th | 0+ | |||
225U | 92 | 133 | 225.02939# | 61(4) ms | α | 221Th | (5/2+)# | |||
226U | 92 | 134 | 226.029339(14) | 269(6) ms | α | 222Th | 0+ | |||
227U | 92 | 135 | 227.031156(18) | 1.1(1) min | α | 223Th | (3/2+) | |||
β+ (.001%) | 227Pa | |||||||||
228U | 92 | 136 | 228.031374(16) | 9.1(2) min | α (95%) | 224Th | 0+ | |||
EC (5%) | 228Pa | |||||||||
229U | 92 | 137 | 229.033506(6) | 58(3) min | β+ (80%) | 229Pa | (3/2+) | |||
α (20%) | 225Th | |||||||||
230U | 92 | 138 | 230.033940(5) | 20.8 d | α | 226Th | 0+ | |||
SF (1.4×10−10%) | (various) | |||||||||
β+β+ (rare) | 230Th | |||||||||
231U | 92 | 139 | 231.036294(3) | 4.2(1) d | EC | 231Pa | (5/2)(+#) | |||
α (.004%) | 227Th | |||||||||
232U | 92 | 140 | 232.0371562(24) | 68.9(4) y | α | 228Th | 0+ | |||
CD (8.9×10−10%) | 208Pb 24Ne | |||||||||
CD (5×10−12%) | 204Hg 28Mg | |||||||||
SF (10−12%) | (various) | |||||||||
233U | 92 | 141 | 233.0396352(29) | 1.592(2)×105 y | α | 229Th | 5/2+ | |||
SF (6×10−9%) | (various) | |||||||||
CD (7.2×10−11%) | 209Pb 24Ne | |||||||||
CD (1.3×10−13%) | 205Hg 28Mg | |||||||||
234U[n 4][n 5] | Uranium II | 92 | 142 | 234.0409521(20) | 2.455(6)×105 y | α | 230Th | 0+ | [0.000054(5)][n 6] | 0.000050– 0.000059 |
SF (1.73×10−9%) | (various) | |||||||||
CD (1.4×10−11%) | 206Hg 28Mg | |||||||||
CD (9×10−12%) | 184Hf 26Ne 24Ne | |||||||||
234mU | 1421.32(10) keV | 33.5(20) ms | 6− | |||||||
235U[n 7][n 8][n 9] | Actin Uranium Actino-Uranium |
92 | 143 | 235.0439299(20) | 7.04(1)×108 y | α | 231Th | 7/2− | [0.007204(6)] | 0.007198– 0.007207 |
SF (7×10−9%) | (various) | |||||||||
CD (8×10−10%) | 186Hf 25Ne 24Ne | |||||||||
235mU | 0.0765(4) keV | ~26 min | IT | 235U | 1/2+ | |||||
يورانيوم-236 | Thoruranium[10] | 92 | 144 | 236.045568(2) | 2.342(3)×107 y | α | 232Th | 0+ | ||
SF (9.6×10−8%) | (various) | |||||||||
236m1U | 1052.89(19) keV | 100(4) ns | (4)− | |||||||
236m2U | 2750(10) keV | 120(2) ns | (0+) | |||||||
237U | 92 | 145 | 237.0487302(20) | 6.75(1) d | β− | 237Np | 1/2+ | |||
238U[n 5][n 7][n 8] | Uranium I | 92 | 146 | 238.0507882(20) | 4.468(3)×109 y | α | 234Th | 0+ | [0.992742(10)] | 0.992739– 0.992752 |
SF (5.45×10−5%) | (various) | |||||||||
β−β− (2.19×10−10%) | 238Pu | |||||||||
238mU | 2557.9(5) keV | 280(6) ns | 0+ | |||||||
239U | 92 | 147 | 239.0542933(21) | 23.45(2) min | β− | 239Np | 5/2+ | |||
239m1U | 20(20)# keV | >250 ns | (5/2+) | |||||||
239m2U | 133.7990(10) keV | 780(40) ns | 1/2+ | |||||||
240U | 92 | 148 | 240.056592(6) | 14.1(1) h | β− | 240Np | 0+ | |||
α (10−10%) | 236Th | |||||||||
241U | 92 | 149 | 241.06033(32)# | 5# min | β− | 241Np | 7/2+# | |||
242U | 92 | 150 | 242.06293(22)# | 16.8(5) min | β− | 242Np | 0+ |
- توضيحات:
s: ثانية
ms: ميلي ثانية
µs: ميكرو ثانية
ns:نانو ثانية
min: دقيقة
h: ساعة
d: يوم
y: سنة - المختصرات:
CD: اضمحلال عنقودي
EC: التقاط إلكترون
IT: مصاوغ نووي
SF: انشطار تلقائي - النظائر المستقرة، النظائر شبه المستقرة (عمر النصف أطول من عمر الكون)
- المستخدم في التأريخ باليورانيوم-ثوريوم
- المستخدم في التأريخ بيورانيوم-يورانيوم
- المتوسط من ناتج اضمحلال 238U
- نويدة ابتدائية نويدة مشعة
- المستخدم في التأريخ بيورانيوم-رصاص
- مهم في الإنشاء النووي
ملاحظات
- تقييم تكوين النظائر هو لمعظمها ولكن ليس جميع العينات التجارية.
- دقة وفرة النظائر والكتلة الذرية محدودة من خلال الاختلافات. وينبغي أن تنطبق النطاقات المحددة على أي مادة أرضية عادية.
- ومن المعروف عينات استثنائية جيولوجيا التي تكوِّن النظائر تقع خارج نطاق ذكرت. وقد يتجاوز عدم التيقن في الكتلة الذرية القيمة المعلنة لهذه العينات.
- قد تكون المواد المتاحة تجاريا قد تعرضت لتجزئة النظائر غير معلنة أو غير مقصودة. يمكن أن تحدث انحرافات كبيرة عن كتلة معينة وتكوينها.
- القيم التي تم وضع علامة # عليها ليست مشتقة بحتة من البيانات التجريبية، ولكن على الأقل جزئيا من الاتجاهات المنهجية. يدور بين قوسين يدور بحجج مهمة ضعيفة.
- ترد أوجه عدم التيقن في شكل موجز بين قوسين بعد الأرقام الأخيرة المقابلة. وتدل على عدم التيقن وعلى انحراف معياري واحد، باستثناء التركيب النظيري والكتلة الذرية القياسية من إيوباك، التي تستخدم أوجه عدم اليقين الموسعة.
المراجع
- "Uranium Isotopes". GlobalSecurity.org. مؤرشف من الأصل في 2 مايو 2019. اطلع عليه بتاريخ 14 مارس 2012. الوسيط
|CitationClass=
تم تجاهله (مساعدة) - Plus radium (element 88). While actually a sub-actinide, it immediately precedes actinium (89) and follows a three-element gap of instability after بولونيوم (84) where no nuclides have half-lives of at least four years (the longest-lived nuclide in the gap is radon-222 with a half life of less than four days). Radium's longest lived isotope, at 1,600 years, thus merits the element's inclusion here.
- Specifically from حرارة النيوترون fission of U-235, e.g. in a typical مفاعل نووي.
- Milsted, J.; Friedman, A. M.; Stevens, C. M. (1965). "The alpha half-life of berkelium-247; a new long-lived isomer of berkelium-248". Nuclear Physics. 71 (2): 299. Bibcode:1965NucPh..71..299M. doi:10.1016/0029-5582(65)90719-4. الوسيط
|CitationClass=
تم تجاهله (مساعدة)
"The isotopic analyses disclosed a species of mass 248 in constant abundance in three samples analysed over a period of about 10 months. This was ascribed to an isomer of Bk248 with a half-life greater than 9 y. No growth of Cf248 was detected, and a lower limit for the β− half-life can be set at about 104 y. No alpha activity attributable to the new isomer has been detected; the alpha half-life is probably greater than 300 y." - This is the heaviest nuclide with a half-life of at least four years before the "جزيرة الثبات".
- Excluding those "نويدة ابتدائية" nuclides with half-lives significantly in excess of 232Th; e.g., while 113mCd has a half-life of only fourteen years, that of 113Cd is nearly eight quadrillion years.
- "Universal Nuclide Chart". nucleonica. مؤرشف من الأصل في 19 فبراير 2017. الوسيط
|CitationClass=
تم تجاهله (مساعدة) - Y. Wakabayashi; K. Morimoto; D. Kaji; H. Haba; M. Takeyama; S. Yamaki; K. Tanaka; K. Nishio; M. Asai; M. Huang,; J. Kanaya; M. Murakami; A. Yoneda; K. Fujita; Y. Narikiyo; T.Tanaka; S.Yamamoto; K. Morita (2014). "New Isotope Candidates, 215U and 216U" (PDF). RIKEN Accel. Prog. Rep. 47: xxii. مؤرشف من الأصل (PDF) في 4 مارس 2016. الوسيط
|CitationClass=
تم تجاهله (مساعدة)CS1 maint: extra punctuation (link) - H. M. Devaraja; S. Heinz; O. Beliuskina; V. Comas; S. Hofmann; C. Hornung; G. Münzenberg; K. Nishio; D. Ackermann; Y. K. Gambhir; M. Gupta; R. A. Henderson; F. P. Heßberger; J. Khuyagbaatar; B. Kindler; B. Lommel; K. J. Moody; J. Maurer; R. Mann; A. G. Popeko; D. A. Shaughnessy; M. A. Stoyer; A. V. Yeremin (2015). "Observation of new neutron-deficient isotopes with Z ≥ 92 in multinucleon transfer reactions" (PDF). Physics Letters B. 748: 199–203. Bibcode:2015PhLB..748..199D. doi:10.1016/j.physletb.2015.07.006. مؤرشف من الأصل في 1 يوليو 2019. الوسيط
|CitationClass=
تم تجاهله (مساعدة) - Trenn, Thaddeus J. (1978). "Thoruranium (U-236) as the extinct natural parent of thorium: The premature falsification of an essentially correct theory". Annals of Science. 35 (6): 581–97. doi:10.1080/00033797800200441. الوسيط
|CitationClass=
تم تجاهله (مساعدة)
- كتلات النظائر مأخوذة من:
- G. Audi; A. H. Wapstra; C. Thibault; J. Blachot; O. Bersillon (2003). "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties" (PDF). Nuclear Physics A. 729: 3–128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. مؤرشف من الأصل (PDF) في 23 سبتمبر 2008. الوسيط
|CitationClass=
تم تجاهله (مساعدة)
- G. Audi; A. H. Wapstra; C. Thibault; J. Blachot; O. Bersillon (2003). "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties" (PDF). Nuclear Physics A. 729: 3–128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. مؤرشف من الأصل (PDF) في 23 سبتمبر 2008. الوسيط
- التركيب النظائري والكتل الذرية القياسية من:
- J. R. de Laeter; J. K. Böhlke; P. De Bièvre; H. Hidaka; H. S. Peiser; K. J. R. Rosman; P. D. P. Taylor (2003). "Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 75 (6): 683–800. doi:10.1351/pac200375060683. مؤرشف من الأصل في 04 يناير 2019. الوسيط
|CitationClass=
تم تجاهله (مساعدة) - M. E. Wieser (2006). "Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 78 (11): 2051–2066. doi:10.1351/pac200678112051. مؤرشف من الأصل في 04 يناير 2019. ضع ملخصا. الوسيط
|CitationClass=
تم تجاهله (مساعدة)
- J. R. de Laeter; J. K. Böhlke; P. De Bièvre; H. Hidaka; H. S. Peiser; K. J. R. Rosman; P. D. P. Taylor (2003). "Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 75 (6): 683–800. doi:10.1351/pac200375060683. مؤرشف من الأصل في 04 يناير 2019. الوسيط
- قياسات: عمر النصف، والدوران المغزلي، والمصاوغ جميع البيانات مختارة من المصادر التالية.
- G. Audi; A. H. Wapstra; C. Thibault; J. Blachot; O. Bersillon (1999). "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties" (PDF). Nuclear Physics A. 729: 3–128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. مؤرشف من الأصل (PDF) في 23 سبتمبر 2008. الوسيط
|CitationClass=
تم تجاهله (مساعدة) - National Nuclear Data Center. "NuDat 2.1 database". مختبر بروكهافن الوطني. مؤرشف من الأصل في 14 أكتوبر 2019. اطلع عليه بتاريخ September 2005. الوسيط
|CitationClass=
تم تجاهله (مساعدة); تحقق من التاريخ في:|تاريخ الوصول=
(مساعدة) - N. E. Holden (2004). "Table of the Isotopes". In D. R. Lide (المحرر). [[CRC Handbook of Chemistry and Physics]] (الطبعة 85th). CRC Press. Section 11. ISBN 978-0-8493-0485-9. الوسيط
|CitationClass=
تم تجاهله (مساعدة); وصلة إنترويكي مضمنة في URL العنوان (مساعدة)
- G. Audi; A. H. Wapstra; C. Thibault; J. Blachot; O. Bersillon (1999). "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties" (PDF). Nuclear Physics A. 729: 3–128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. مؤرشف من الأصل (PDF) في 23 سبتمبر 2008. الوسيط
- بوابة الكيمياء
- بوابة العناصر الكيميائية
- بوابة الفيزياء