Изотопы цезия

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Изотопы цезия — разновидности химического элемента цезия, имеющие разное количество нейтронов в ядре. Известны изотопы цезия с массовыми числами от 112 до 151 (количество протонов 55, нейтронов от 57 до 96), и 22 ядерных изомеров. Самым долгоживущим радиоизотопом является 135Cs с периодом полураспада 2,3 млн лет.

Природный цезий состоит из одного стабильного изотопа, 133Cs (изотопная распространенность 100 %). То есть природный цезий является моноизотопным элементом.

C 1967 года явление перехода между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 используется для определения единицы измерения времени — секунды[1][2].

Ряд изотопов цезия являются значимыми загрязнителями при радиационных авариях или ядерных взрывах. В первую очередь это цезий-137 с периодом полураспада 30 лет и выходом[англ.] 6 %. Цезий-135 с периодом полураспада более 2 млн лет и выходом 6,9 % относится к долгоживущим продуктам распада и значим в проблеме долговременного захоронения отработанного ядерного топлива.

Цезий-131

Цезий-131 получил распространение в лечении ряда онкологических заболеваний методом брахитерапии. Период полураспада 9,7 суток, схема электронный захват, энергия гамма кванта 30 кэВ. В России производство 131Cs налажено в институте реакторных материалов.[3]

Таблица изотопов цезия

Символ
нуклида		Z(p) N(n) Масса изотопа[4]
(а. е. м.) 		Период
полураспада[5]
(T1/2) 		Канал распада Продукт распада Спин и чётность
ядра[5]		Распространённость
изотопа в природе		Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
Энергия возбуждения
112Cs 55 57 111,95030(33)# 500(100) мкс p111Xe 1+#
α108I
113Cs 55 58 112,94449(11) 16,7(7) мкс p (99,97%) 112Xe 5/2+#
β+ (0,03%) 113Xe
114Cs 55 59 113,94145(33)# 0,57(2) с β+ (91,09%) 114Xe (1+)
β+, p (8,69%) 113I
β+, α (0,19%) 110Te
α (0,018%) 110I
115Cs 55 60 114,93591(32)# 1,4(8) с β+ (99,93%) 115Xe 9/2+#
β+, p (0,07%) 114I
116Cs 55 61 115,93337(11)# 0,70(4) с β+ (99,67%) 116Xe (1+)
β+, p (0,279%) 115I
β+, α (0,049%) 112Te
116mCs 100(60)# кэВ 3,85(13) с β+ (99,48%) 116Xe 4+, 5 6
β+, p (0,51%) 115I
β+, α (0,008%) 112Te
117Cs 55 62 116,92867(7) 8,4(6) с β+117Xe (9/2+)#
117mCs 150(80)# кэВ 6,5(4) с β+117Xe 3/2+#
118Cs 55 63 117,926559(14) 14(2) с β+ (99,95%) 118Xe 2
β+, p (0,042%) 117I
β+, α (0,0024%) 114Te
118mCs 100(60)# кэВ 17(3) с β+ (99,95%) 118Xe (7−)
β+, p (0,042%) 117I
β+, α (0,0024%) 114Te
119Cs 55 64 118,922377(15) 43,0(2) с β+119Xe 9/2+
β+, α (2⋅10−6%) 115Te
119mCs 50(30)# кэВ 30,4(1) с β+119Xe 3/2(+)
120Cs 55 65 119,920677(11) 61,2(18) с β+120Xe 2(−#)
β+, α (2⋅10−5%) 116Te
β+, p (7⋅10−6%) 119I
120mCs 100(60)# кэВ 57(6) с β+120Xe (7−)
β+, α (2⋅10−5%) 116Te
β+, p (7⋅10−6%) 119I
121Cs 55 66 120,917229(15) 155(4) с β+121Xe 3/2(+)
121mCs 68,5(3) кэВ 122(3) с β+ (83%) 121Xe 9/2(+)
ИП (17%) 121Cs
122Cs 55 67 121,91611(3) 21,18(19) с β+122Xe 1+
β+, α (2⋅10−7%) 118Te
122m1Cs 45,8 кэВ >1 мкс (3)+
122m2Cs 140(30) кэВ 3,70(11) мин β+122Xe 8−
122m3Cs 127,0(5) кэВ 360(20) мс (5)−
123Cs 55 68 122,912996(13) 5,88(3) мин β+123Xe 1/2+
123m1Cs 156,27(5) кэВ 1,64(12) с ИП 123Cs (11/2)−
123m2Cs 231,63+X кэВ 114(5) нс (9/2+)
124Cs 55 69 123,912258(9) 30,9(4) с β+124Xe1+
124mCs 462,55(17) кэВ 6,3(2) с ИП 124Cs (7)+
125Cs 55 70 124,909728(8) 46,7(1) мин β+125Xe 1/2(+)
125mCs 266,6(11) кэВ 900(30) мс (11/2−)
126Cs 55 71 125,909452(13) 1,64(2) мин β+126Xe1+
126m1Cs 273,0(7) кэВ >1 мкс
126m2Cs 596,1(11) кэВ 171(14) мкс
127Cs 55 72 126,907418(6) 6,25(10) ч β+127Xe 1/2+
127mCs 452,23(21) кэВ 55(3) мкс (11/2)−
128Cs 55 73 127,907749(6) 3,640(14) мин β+128Xe1+
129Cs 55 74 128,906064(5) 32,06(6) ч β+129Xe1/2+
130Cs 55 75 129,906709(9) 29,21(4) мин β+ (98,4%) 130Xe1+
β− (1,6%) 130Ba
130mCs 163,25(11) кэВ 3,46(6) мин ИП (99,83%) 130Cs 5−
β+ (0,16%) 130Xe
131Cs 55 76 130,905464(5) 9,689(16) сут ЭЗ131Xe5/2+
132Cs 55 77 131,9064343(20) 6,480(6) сут β+ (98,13%) 132Xe2+
β− (1,87%) 132Ba
133Cs55 78 132,905451933(24) стабилен7/2+ 1,0000
134Cs55 79 133,906718475(28) 2,0652(4) года β−134Ba4+
ЭЗ (3⋅10−4%) 134Xe
134mCs 138,7441(26) кэВ 2,912(2) ч ИП 134Cs 8−
135Cs 55 80 134,9059770(11) 2,3(3)⋅106 лет β−135Ba7/2+
135mCs 1632,9(15) кэВ 53(2) мин ИП 135Cs 19/2−
136Cs55 81 135,9073116(20) 13,16(3) сут β−136Ba5+
136mCs 518(5) кэВ 19(2) с β−136Ba8−
ИП 136Cs
137Cs55 82 136,9070895(5) 30,1671(13) лет β− (95%) 137mBa 7/2+
β− (5%) 137Ba
138Cs 55 83 137,911017(10) 33,41(18) мин β−138Ba3−
138mCs 79,9(3) кэВ 2,91(8) мин ИП (81%) 138Cs 6−
β− (19%) 138Ba
139Cs 55 84 138,913364(3) 9,27(5) мин β−139Ba 7/2+
140Cs 55 85 139,917282(9) 63,7(3) с β−140Ba 1−
141Cs 55 86 140,920046(11) 24,84(16) с β− (99,96%) 141Ba 7/2+
β−, n (0,0349%) 140Ba
142Cs 55 87 141,924299(11) 1,689(11) с β− (99,9%) 142Ba 0−
β−, n (0,091%) 141Ba
143Cs 55 88 142,927352(25) 1,791(7) с β− (98,38%) 143Ba 3/2+
β−, n (1,62%) 142Ba
144Cs 55 89 143,932077(28) 994(4) мс β− (96,8%) 144Ba 1(−#)
β−, n (3,2%) 143Ba
144mCs 300(200)# кэВ <1 с β−144Ba (>3)
ИП 144Cs
145Cs 55 90 144,935526(12) 582(6) мс β− (85,7%) 145Ba 3/2+
β−, n (14,3%) 144Ba
146Cs 55 91 145,94029(8) 0,321(2) с β− (85,8%) 146Ba 1−
β−, n (14,2%) 145Ba
147Cs 55 92 146,94416(6) 0,235(3) с β− (71,5%) 147Ba (3/2+)
β−, n (28,49%) 146Ba
148Cs 55 93 147,94922(62) 146(6) мс β− (74,9%) 148Ba
β−, n (25,1%) 147Ba
149Cs 55 94 148,95293(21)# 150# мс [>50 мс] β−149Ba 3/2+#
β−, n 148Ba
150Cs 55 95 149,95817(32)# 100# мс [>50 мс] β−150Ba
β−, n 149Ba
151Cs 55 96 150,96219(54)# 60# мс [>50 мс] β−151Ba 3/2+#
β−, n 150Ba

Пояснения к таблице

  • Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов.
  • 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. ↑ Unit of time (second) (англ.). SI Brochure: The International System of Units (SI). BIPM. Дата обращения: 9 октября 2015. Архивировано 13 июня 2018 года.
  2. ↑ Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений. Росстандарт. Дата обращения: 28 февраля 2018. Архивировано из оригинала 18 сентября 2017 года.
  3. ↑ Производство радионуклидной продукции. Дата обращения: 2 мая 2019. Архивировано 2 мая 2019 года.
  4. ↑ 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.
  5. ↑ 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. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.Открытый доступ