Den thorium ( Th , atomnummer 90) har ingen stabile isotoper , som alle elementer av atomnummer større enn den til ledningen (82). Imidlertid har den seks isotoper som finnes i naturen, og en av dem, thorium 232 ( 232 Th), er relativt stabil, med en halveringstid på 14,05 milliarder år, mye lenger enn jordens alder , og til og med litt mer enn alder av universet . Denne isotopen representerer også nesten hele thorium som er tilstede i naturen, som derfor anses å være enmononukleidisk element . Thorium har en karakteristisk terrestrisk isotopisk sammensetning og kan derfor tildeles en standard atommasse: 232.038 06 (2) u .
30 radioisotoper ble karakterisert, med et massetall som varierte mellom 209 og 238, og det mest stabile var etter 232 Th, 230 Th med en halveringstid på 75 380 år, 229 Th (7.340 år) og 228 Th (1, 92 år gammel) ). Alle andre isotoper har en halveringstid på mindre enn 30 dager, og de fleste av dem er mindre enn 10 minutter. En isotop, 229 Th, har en nukleær isomer (eller metastabil tilstand) med bemerkelsesverdig lav eksitasjonsenergi, nylig målt til 7,6 ± 0,5 eV .
Naturlig thorium består nesten utelukkende av den primordiale radioisotopen 232 Th. 228 Th er dens etterkommer som i sekulær likevekt med 232 Th har en relativ overflod på ca. 1,4 × 10 −10 .
234 Th og 230 Th isotoper er etterkommere av uran 238 , i seg selv omtrent tre ganger mindre rikelig på jorden enn thorium 232. 234 Th har en halveringstid for kort til å kunne kvantifiseres betydelig, 230 Th har en nær overflod 1,7 × 10 −5 ganger så mye som uran 238. Det er den nest mest utbredte isotopen på jorden.
Isotopene 227 Th og 231 Th er etterkommere av uran 235.
På grunn av sin tilstedeværelse i store forfallskjeder har de naturlige isotopene av thorium mottatt historiske navn , nå foreldet.
Isotop | Omtrentlig overflod
(molfraksjon) |
Opprinnelse | Historisk betegnelse |
---|---|---|---|
227 Th | Spor (<10 −12 ) | Uranium 235 kjede | Radio-aktinium |
228 Th | 1,4 × 10 −10 | Thorium 232 kjetting | Radio-thorium |
230 Th | 2 × 10 −4 | Uranium 238 kjede | Ionium |
231 Th | Spor (<10 −12 ) | Uranium 235 kjede | Uran Y |
232 Th | 1 | Primordial radioisotop | Thorium |
234 Th | Spor (<10 −12 ) | Uranium 238 kjede | Uran X 1 |
Den thorium-227 er en del av nedbrytningskjeden av uran 235. Den ble historisk kåret radio-actinium , i henhold til sin isotop-far i denne kjeden.
Den thorium-228 ( 228 Th) er thorium isotop hvis kjerne består av 90 protoner og 138 nøytroner . Det ble kalt historisk radio-thorium på grunn av dets tilstedeværelse i forfallskjeden av thorium 232 (det er den mer radioaktive av de to isotoper i denne kjeden). Den har en halveringstid på 1911 6 år. Det forfaller hovedsakelig ved α-utslipp for å gi radium 224 . Svært av og til ( 10-13 ) kan den også oppløses ved klyngemisjon , og sender ut en 20 O- kjerne , og produserer bly 208 , en stabil isotop . Det er en datterisotop av uran 232 ( 232 U), produsert av α-utslipp.
228 Th har en atommasse på 228,028 741 1 g mol −1 .
Den thorium 229 ( 229 Th) er den thorium isotopen hvis kjerne består av 90 protoner og 139 nøytroner. Det forfaller ved α-utslipp for å danne 225 Ra med en halveringstid på 7340 år. Det er en av isotopene med den lengste halveringstiden (etter isotopene 232 Th og 230 Th), og den siste hvis halveringstid overstiger årtusenet.
229 Th produseres ved α-forfallet av uran 233 og brukes hovedsakelig til å danne actinium 225 og vismut 213 brukt i nukleærmedisin .
Thorium 229mDen gamma-spektroskopi indikerte at thorium 229 hadde et atom isomer med en bemerkelsesverdig lav eksitasjon energi, selv gjør dette en atom isomer som har den best kjente lav energi. De siste årene har den aksepterte energien i denne tilstanden vært 3,5 eV , med en usikkerhet på 1,0 eV .
Dette gjør det utvilsomt mulig å begeistre den ved hjelp av lasere i V-UV- området . Denne isomeren kan ha applikasjoner, i energilagring med høy tetthet, i presisjonsklokker, som en qubit i kvanteberegning , eller for å teste effekten av det kjemiske miljøet på forfallshastigheten.
Halveringstiden til denne begeistrede tilstanden er ukjent, men anslås å være 5 timer. Hvis denne isomeren forfaller, vil den produsere en gammastråle (definert av dens opprinnelse og ikke av bølgelengden) i det ultrafiolette domenet . Man trodde det en stund å ha oppdaget disse "ultrafiolette gammastrålene", men denne observasjonen viste seg faktisk å være på grunn av nitrogengass eksitert av høye energiutslipp.
Nylige målinger med gammastråler med høy energi gir en energi for tilstanden 3/2 + på 7,6 eV , med en usikkerhet på 0,5 eV .
Den thorium-230 ( 230 Th) er det isotop thorium hvis kjerne består av 90 protoner og 140 nøytroner. Det ble historisk kalt " ionium " (med det kjemiske symbolet Io) da det ble oppdaget i uran-238-forfallskjeden, før det ble innsett at ionium og thorium var det samme. Den forfaller hovedsakelig av α-utslipp til radium 226 med en halveringstid på 75,380 år.
230 Th kan brukes til å datere koraller og måle havstrømmer .
Den thorium 231 ( 231 Th) er thorium isotop hvis kjerne består av 90 protoner og 141 nøytroner. Det er et forfallsprodukt av uran 235, og det ble historisk kalt Uranium Y på grunn av dets tilstedeværelse i denne forfallskjeden. Den forfaller hovedsakelig ved β-forfall - for å danne protaktinium 231 med en energi på 0,39 MeV . På grunn av den korte halveringstiden, 25,5 timer , finnes den bare i svært små mengder på jorden . Atommassen er 231,036 304 3 g mol −1 .
Den thorium-232 ( 232 Th) er det isotop thorium hvis kjerne består av 90 protoner og 142 nøytroner. Den mest stabile isotopen av thorium, regnes som nesten stabil, halveringstiden er litt større enn alderen til universet . Det er opprinnelsen til 4n + 0 forfallskjeden som begynner med sitt veldig langsomme α-forfall i radium 228 og slutter med dannelsen av bly 208 .
Den thorium 233 ( 233 Th) er den thorium isotopen hvis kjerne består av 90 protoner og 143 nøytroner. 233 Th forfall av β forfall - for å danne protactinium 233 med en halveringstid på 21,83 minutter.
Den thorium-234 ( 234 Th) er thorium isotop hvis kjerne består av 90 protoner og 144 nøytroner. Det er dannet av alfa-forfall av uran 238, og det ble historisk referert til som uran X 1 på grunn av dets tilstedeværelse i denne forfallskjeden.
Det forfaller med β - forfall for å danne protaktinium 234m med en halveringstid på 24,1 dager. 234 Th har en atommasse på ca. 6 234,043 amu , og en forfallsenergi på 270 keV .
Isotop symbol |
Z ( p ) | N ( n ) | Isotopisk masse | Halvt liv | Forfallmodus (er) |
Isotop (er) -son | Snurre rundt
kjernefysisk |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Spenningsenergi | |||||||
209 Th | 90 | 119 | 209.01772 (11) | 7 (5) ms [3,8 (+ 69-15)] |
5 / 2- # | ||
210 Th | 90 | 120 | 210.015075 (27) | 17 (11) ms [9 (+ 17-4) ms] |
α | 206 Ra | 0+ |
β + (sjelden) | 210 Ac | ||||||
211 Th | 90 | 121 | 211.01493 (8) | 48 (20) ms [0,04 (+ 3-1) s] |
α | 207 Ra | 5 / 2- # |
β + (sjelden) | 211 Ac | ||||||
212 Th | 90 | 122 | 212.01298 (2) | 36 (15) ms [30 (+ 20-10) ms] |
α (99,7%) | 208 Ra | 0+ |
β + (0,3%) | 212 Ac | ||||||
213 Th | 90 | 123 | 213.01301 (8) | 140 (25) ms | α | 209 Ra | 5 / 2- # |
β + (sjelden) | 213 Ac | ||||||
214 Th | 90 | 124 | 214.011500 (18) | 100 (25) ms | α | 210 Ra | 0+ |
215 Th | 90 | 125 | 215.011730 (29) | 1.2 (2) s | α | 211 Ra | (1 / 2-) |
216 Th | 90 | 126 | 216.011062 (14) | 26,8 (3) ms | α (99,99%) | 212 Ra | 0+ |
β + (0,006%) | 216 Ac | ||||||
216m1 t | 2042 (13) keV | 137 (4) µs | (8+) | ||||
216m2 t | 2,637 (20) keV | 615 (55) ns | (11-) | ||||
217 Th | 90 | 127 | 217.013114 (22) | 240 (5) µs | α | 213 Ra | (9/2 +) |
218 Th | 90 | 128 | 218.013284 (14) | 109 (13) ns | α | 214 Ra | 0+ |
219 Th | 90 | 129 | 219.01554 (5) | 1,05 (3) µs | α | 215 Ra | 9/2 + # |
β + (10 −7 % ) | 219 Ac | ||||||
220 Th | 90 | 130 | 220.015748 (24) | 9,7 (6) µs | α | 216 Ra | 0+ |
EC (2 × 10 −7 % ) | 220 Ac | ||||||
221 Th | 90 | 131 | 221.018184 (10) | 1,73 (3) ms | α | 217 Ra | (7/2 +) |
222 Th | 90 | 132 | 222.018468 (13) | 2.237 (13) ms | α | 218 Ra | 0+ |
EC (1,3 × 10 −8 % ) | 222 Ac | ||||||
223 Th | 90 | 133 | 223.020811 (10) | 0,60 (2) s | α | 219 Ra | (5/2) + |
224 Th | 90 | 134 | 224.021467 (12) | 1,05 (2) s | α | 220 Ra | 0+ |
β + β + (sjelden) | 224 Ra | ||||||
225 th | 90 | 135 | 225.023951 (5) | 8,72 (4) min | α (90%) | 221 Ra | (3/2) + |
EC (10%) | 225 Ac | ||||||
226 Th | 90 | 136 | 226.024903 (5) | 30,57 (10) min | α | 222 Ra | 0+ |
227 Th | 90 | 137 | 227.0277041 (27) | 18.68 (9) d | α | 223 Ra | 1/2 + |
228 Th | 90 | 138 | 228.0287411 (24) | 1.9116 (16) a | α | 224 Ra | 0+ |
DC (1,3 × 10 −11 % ) |
208 Pb 20 O |
||||||
229 Th | 90 | 139 | 229.031762 (3) | 7,34 (16) × 10 3 år | α | 225 Ra | 5/2 + |
229m Th | 0,0076 (5) keV | 70 (50) t | DEN | 229 Th | 3/2 + | ||
230 Th | 90 | 140 | 230.0331338 (19) | 7,538 (30) × 10 4 a | α | 226 Ra | 0+ |
DC (5,6 × 10 −11 % ) |
206 Hg 24 Ne |
||||||
FS (5 × 10 −11 % ) | (Variert) | ||||||
231 Th | 90 | 141 | 231.0363043 (19) | 25,52 (1) t | β - | 231 Pa | 5/2 + |
α (10 −8 % ) | 227 Ra | ||||||
232 Th | 90 | 142 | 232.0380553 (21) | 1,405 (6) × 10 10 a | α | 228 Ra | 0+ |
β - β - (sjelden) | 232 U | ||||||
FS (1,1 × 10 −9 % ) | (Variert) | ||||||
DC (2,78 × 10 −10 % ) |
182 Yb 26 Ne 24 Ne |
||||||
233 Th | 90 | 143 | 233.0415818 (21) | 21,83 (4) min | β - | 233 Pa | 1/2 + |
234 Th | 90 | 144 | 234.043601 (4) | 24.10 (3) d | β - | 234m Pa | 0+ |
235 Th | 90 | 145 | 235.04751 (5) | 7,2 (1) min | β - | 235 Pa | (1/2 +) # |
236 Th | 90 | 146 | 236.04987 (21) # | 37,5 (2) min | β - | 236 Pa | 0+ |
237 Th | 90 | 147 | 237.05389 (39) # | 4,8 (5) min | β - | 237 Pa | 5/2 + # |
238 Th | 90 | 148 | 238.0565 (3) # | 9,4 (20) min | β - | 238 Pa | 0+ |
1 | H | Hei | ||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Være | B | VS | IKKE | O | F | Født | ||||||||||||||||||||||||
3 | Ikke relevant | Mg | Al | Ja | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||
4 | K | Den | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Eller | Cu | Zn | Ga | Ge | Ess | Se | Br | Kr | ||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | I | Sn | Sb | Du | Jeg | Xe | ||||||||||||||
6 | Cs | Ba | De | Dette | Pr | Nd | Pm | Sm | Hadde | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lese | Hf | Din | W | Re | Bein | Ir | Pt | På | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | På | Rn |
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Kunne | Er | Cm | Bk | Jf | Er | Fm | Md | Nei | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |