Изотопы тантала
Изотопы тантала — разновидности химического элемента тантала, имеющие разное количество нейтронов в ядре. Известны изотопы тантала с массовыми числами от 155 до 190 (количество протонов 73, нейтронов от 82 до 117), и более 30 ядерных изомеров.
Природный тантал состоит из смеси стабильного изотопа и стабильного изомера:
- 180mTa (изотопная распространенность 0,012 %)
- 181Ta (изотопная распространенность 99,988 %)
Самым долгоживущим из искусственных изотопов является 179Ta с периодом полураспада 1,82 года.
180mTa
180mTa — единственный стабильный (в пределах чувствительности современных методик) изомер. В отличие от радио- или космогенных короткоживущих радионуклидов, он существует в земной коре с момента её формирования, встречаясь в естественном тантале в соотношении 1 к 8300. Хотя 180mTa теоретически может распадаться как минимум тремя путями (изомерный переход, бета-минус-распад, электронный захват), ни один из них экспериментально не был обнаружен; нижнее ограничение на его период полураспада — 4,5⋅1016 лет[1]. В то же время основное состояние 180Ta бета-активно с периодом полураспада 8,154(6) часа[1]. Спин и чётность основного состояния равны 1+, изомера — 9−[1]. Ввиду высокой разности спинов состояний и близости их энергий (изомерный уровень лежит выше основного состояния на 75,3(14) кэВ[1]) изомерный переход чрезвычайно сильно подавлен. Ожидается, что 180mTa, как и любой другой ядерный изомер, может быть искусственно переведен в основное состояние посредством вынужденного излучения, при облучении гамма-квантами с энергией, в точности равной разности энергий возбуждённого и основного состояний.
Таблица изотопов тантала
| Символ нуклида | Z(p) | N(n) | Масса изотопа[2] (а. е. м.) | Период полураспада[1] (T1/2) | Канал распада | Продукт распада | Спин и чётность ядра[1] | Распространённость изотопа в природе | Диапазон изменения изотопной распространённости в природе |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Энергия возбуждения | |||||||||
| 155Ta | 73 | 82 | 154,97459(54)# | 13(4) мкс [12(+4−3) мкс] | (11/2−) | ||||
| 156Ta | 73 | 83 | 155,97230(43)# | 144(24) мс | β+ (95,8%) | 156Hf | (2−) | ||
| p (4,2%) | 155Hf | ||||||||
| 156mTa | 102(7) кэВ | 0,36(4) с | p | 155Hf | 9+ | ||||
| 157Ta | 73 | 84 | 156,96819(22) | 10,1(4) мс | α (91%) | 153Lu | 1/2+ | ||
| β+ (9%) | 157Hf | ||||||||
| 157m1Ta | 22(5) кэВ | 4,3(1) мс | 11/2− | ||||||
| 157m2Ta | 1593(9) кэВ | 1,7(1) мс | α | 153Lu | (25/2−) | ||||
| 158Ta | 73 | 85 | 157,96670(22)# | 49(8) мс | α (96%) | 154Lu | (2−) | ||
| β+ (4%) | 158Hf | ||||||||
| 158mTa | 141(9) кэВ | 36,0(8) мс | α (93%) | 154Lu | (9+) | ||||
| ИП | 158Ta | ||||||||
| β+ | 158Hf | ||||||||
| 159Ta | 73 | 86 | 158,963018(22) | 1,04(9) с | β+ (66%) | 159Hf | (1/2+) | ||
| α (34%) | 155Lu | ||||||||
| 159mTa | 64(5) кэВ | 514(9) мс | α (56%) | 155Lu | (11/2−) | ||||
| β+ (44%) | 159Hf | ||||||||
| 160Ta | 73 | 87 | 159,96149(10) | 1,70(20) с | α | 156Lu | (2#)− | ||
| β+ | 160Hf | ||||||||
| 160mTa | 310(90)# кэВ | 1,55(4) с | β+ (66%) | 160Hf | (9)+ | ||||
| α (34%) | 156Lu | ||||||||
| 161Ta | 73 | 88 | 160,95842(6)# | 3# с | β+ (95%) | 161Hf | 1/2+# | ||
| α (5%) | 157Lu | ||||||||
| 161mTa | 50(50)# кэВ | 2,89(12) с | 11/2−# | ||||||
| 162Ta | 73 | 89 | 161,95729(6) | 3,57(12) с | β+ (99,92%) | 162Hf | 3+# | ||
| α (0,073%) | 158Lu | ||||||||
| 163Ta | 73 | 90 | 162,95433(4) | 10,6(18) с | β+ (99,8%) | 163Hf | 1/2+# | ||
| α (0,2%) | 159Lu | ||||||||
| 164Ta | 73 | 91 | 163,95353(3) | 14,2(3) с | β+ | 164Hf | (3+) | ||
| 165Ta | 73 | 92 | 164,950773(19) | 31,0(15) с | β+ | 165Hf | 5/2−# | ||
| 165mTa | 60(30) кэВ | 9/2−# | |||||||
| 166Ta | 73 | 93 | 165,95051(3) | 34,4(5) с | β+ | 166Hf | (2)+ | ||
| 167Ta | 73 | 94 | 166,94809(3) | 1,33(7) мин | β+ | 167Hf | (3/2+) | ||
| 168Ta | 73 | 95 | 167,94805(3) | 2,0(1) мин | β+ | 168Hf | (2−,3+) | ||
| 169Ta | 73 | 96 | 168,94601(3) | 4,9(4) мин | β+ | 169Hf | (5/2+) | ||
| 170Ta | 73 | 97 | 169,94618(3) | 6,76(6) мин | β+ | 170Hf | (3)(+#) | ||
| 171Ta | 73 | 98 | 170,94448(3) | 23,3(3) мин | β+ | 171Hf | (5/2−) | ||
| 172Ta | 73 | 99 | 171,94490(3) | 36,8(3) мин | β+ | 172Hf | (3+) | ||
| 173Ta | 73 | 100 | 172,94375(3) | 3,14(13) ч | β+ | 173Hf | 5/2− | ||
| 174Ta | 73 | 101 | 173,94445(3) | 1,14(8) ч | β+ | 174Hf | 3+ | ||
| 175Ta | 73 | 102 | 174,94374(3) | 10,5(2) ч | β+ | 175Hf | 7/2+ | ||
| 176Ta | 73 | 103 | 175,94486(3) | 8,09(5) ч | β+ | 176Hf | (1)− | ||
| 176m1Ta | 103,0(10) кэВ | 1,1(1) мс | ИП | 176Ta | (+) | ||||
| 176m2Ta | 1372,6(11)+X кэВ | 3,8(4) мкс | (14−) | ||||||
| 176m3Ta | 2820(50) кэВ | 0,97(7) мс | (20−) | ||||||
| 177Ta | 73 | 104 | 176,944472(4) | 56,56(6) ч | β+ | 177Hf | 7/2+ | ||
| 177m1Ta | 73,36(15) кэВ | 410(7) нс | 9/2− | ||||||
| 177m2Ta | 186,15(6) кэВ | 3,62(10) мкс | 5/2− | ||||||
| 177m3Ta | 1355,01(19) кэВ | 5,31(25) мкс | 21/2− | ||||||
| 177m4Ta | 4656,3(5) кэВ | 133(4) мкс | 49/2− | ||||||
| 178Ta | 73 | 105 | 177,945778(16) | 9,31(3) мин | β+ | 178Hf | 1+ | ||
| 178m1Ta | 100(50)# кэВ | 2,36(8) ч | β+ | 178Hf | (7)− | ||||
| 178m2Ta | 1570(50)# кэВ | 59(3) мс | (15−) | ||||||
| 178m3Ta | 3000(50)# кэВ | 290(12) мс | (21−) | ||||||
| 179Ta | 73 | 106 | 178,9459295(23) | 1,82(3) лет | ЭЗ | 179Hf | 7/2+ | ||
| 179m1Ta | 30,7(1) кэВ | 1,42(8) мкс | (9/2)− | ||||||
| 179m2Ta | 520,23(18) кэВ | 335(45) нс | (1/2)+ | ||||||
| 179m3Ta | 1252,61(23) кэВ | 322(16) нс | (21/2−) | ||||||
| 179m4Ta | 1317,3(4) кэВ | 9,0(2) мс | ИП | 179Ta | (25/2+) | ||||
| 179m5Ta | 1327,9(4) кэВ | 1,6(4) мкс | (23/2−) | ||||||
| 179m6Ta | 2639,3(5) кэВ | 54,1(17) мс | (37/2+) | ||||||
| 180Ta | 73 | 107 | 179,9474648(24) | 8,154(6) ч | ЭЗ (86%) | 180Hf | 1+ | ||
| β− (14%) | 180W | ||||||||
| 180m1Ta | 75,3(14) кэВ | стабилен (>4,5⋅1016 лет)[1][прим. 1] | 9− | 1,2(2)⋅10−4 | |||||
| 180m2Ta | 1452,40(18) кэВ | 31,2(14) мкс | 15− | ||||||
| 180m3Ta | 3679,0(11) кэВ | 2,0(5) мкс | (22−) | ||||||
| 180m4Ta | 4171,0+X кэВ | 17(5) мкс | (23 24 25) | ||||||
| 181Ta | 73 | 108 | 180,9479958(20) | стабилен | 7/2+ | 0,99988(2) | |||
| 181m1Ta | 6,238(20) кэВ | 6,05(12) мкс | 9/2− | ||||||
| 181m2Ta | 615,21(3) кэВ | 18(1) мкс | 1/2+ | ||||||
| 181m3Ta | 1485(3) кэВ | 25(2) мкс | 21/2− | ||||||
| 181m4Ta | 2230(3) кэВ | 210(20) мкс | 29/2− | ||||||
| 182Ta | 73 | 109 | 181,9501518(19) | 114,43(3) сут | β− | 182W | 3− | ||
| 182m1Ta | 16,263(3) кэВ | 283(3) мс | ИП | 182Ta | 5+ | ||||
| 182m2Ta | 519,572(18) кэВ | 15,84(10) мин | 10− | ||||||
| 183Ta | 73 | 110 | 182,9513726(19) | 5,1(1) сут | β− | 183W | 7/2+ | ||
| 183mTa | 73,174(12) кэВ | 107(11) нс | 9/2− | ||||||
| 184Ta | 73 | 111 | 183,954008(28) | 8,7(1) ч | β− | 184W | (5−) | ||
| 185Ta | 73 | 112 | 184,955559(15) | 49,4(15) мин | β− | 185W | (7/2+)# | ||
| 185mTa | 1308(29) кэВ | >1 мс | (21/2−) | ||||||
| 186Ta | 73 | 113 | 185,95855(6) | 10,5(3) мин | β− | 186W | (2−,3−) | ||
| 186mTa | 1,54(5) мин | ||||||||
| 187Ta | 73 | 114 | 186,96053(21)# | 2# мин [>300 нс] | β− | 187W | 7/2+# | ||
| 188Ta | 73 | 115 | 187,96370(21)# | 20# с [>300 нс] | β− | 188W | |||
| 189Ta | 73 | 116 | 188,96583(32)# | 3# с [>300 нс] | 7/2+# | ||||
| 190Ta | 73 | 117 | 189,96923(43)# | 0,3# с | |||||
- ↑ Единственный изомер, распад которого никогда не был экспериментально обнаружен. Теоретически может претерпевать изомерный переход в 180Ta, β− распад в 180W или электронный захват в 180Hf.
Пояснения к таблице
- 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
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Данные приведены по Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S., Audi G. The Nubase2020 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 45, iss. 3. — P. 030001-1—030001-180. — doi:10.1088/1674-1137/abddae.
- ↑ 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.
