錫的同位素
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標準原子質量 (Ar, 標準) |
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錫(Sn,原子量:118.710(7))共有71個同位素[2],由於錫的質子數為幻數50,因此錫的同位素相較於鄰近的核素都有較穩定的趨勢,例如錫有10個穩定同位素(3個觀測上穩定),是所有化學元素中穩定同位素最多的元素。錫的同位素包括兩種雙幻核:錫-100 (100
Sn
),發現於1994年、[3]與錫-132 (132
Sn
)。
穩定的錫同位素
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根據核殼層模型,錫的質子排佈為:1s21p61d101f141g102s22p6 ,正好填滿核殼層的第四個能階群(幻數50[4][5][6][7][8]),因此錫相較於鄰近的同位素有較高的穩定性,且錫擁有的穩定同位素數是所有化學元素中,最多的一個。
天然存在的錫元素中含有11種同位素,主要由錫-120(120
Sn
)豐度最高,佔32.5%,約達三分之一、 錫-118(118
Sn
)豐度其次,佔24.2%構成,其餘包括錫-116(116
Sn
),豐度佔約14.5%、 錫-119(119
Sn
)豐度佔約8.59%、 錫-117(117
Sn
)豐度佔約7.68%、 錫-124(124
Sn
),豐度佔約5.79%、 錫-122(122
Sn
),豐度佔約4.63%,剩下的都是含量低於1%的微量元素,他們包括: 112
Sn
(0.97%)、 114
Sn
(0.66%)、 115
Sn
(0.34%) 以及痕量的126
Sn
,其中有7個穩定同位素、3個觀測上穩定的同位素和一個長壽命放射性元素[9][10][11]。
錫共有3個觀測上穩定的同位素,即理論上會衰變或已知放射性但半衰期只有下限,且目前尚未觀測到其衰變的現象,包括112
Sn
,應該會經由雙電子捕獲(β+β+)衰變成鎘-112(112
Cd
)、122
Sn
,應該會經由雙β衰變(β−β−)衰變成碲-122(122
Te
),以及124
Sn
,應該會經由雙β衰變(β−β−)衰變成碲-124(124
Te
),半衰期下限在100×1015年[9][10][11]。
錫三種常見的同位素116
Sn
、118
Sn
和120
Sn
,是最簡單檢測並用NMR光譜進行分析的元素,其化學位移參考SnMe4[12]。
錫-121m1
[编辑]项: 单位: |
t½ a |
产额 % |
Q* KeV |
βγ * |
---|---|---|---|---|
155Eu | 4.76 | .0803 | 252 | βγ |
85Kr | 10.76 | .2180 | 687 | βγ |
113mCd | 14.1 | .0008 | 316 | β |
90Sr | 28.9 | 4.505 | 2826 | β |
137Cs | 30.23 | 6.337 | 1176 | βγ |
121mSn | 43.9 | .00005 | 390 | βγ |
151Sm | 90 | .5314 | 77 | β |
錫-121m1(121m1
Sn
)是錫的一種放射性同位素,也是中等壽命裂變產物之一[13][14],為錫-121(121
Sn
)的核同質異能素之一,激發能量約為6.30 keV,半衰期有43.9年[2],比基態的121
Sn
擁有較高的穩定性,基態的121
Sn
半衰期只有約27小時。
在一般的熱中子反應堆,121m1
Sn
有非常低的裂變產率,因此,這種同位素並不是一個顯著的核廢料貢獻者,也就是說,它只占核廢料的極小部分。快速裂變或一些更重的錒系元素裂變會產生較高產量的121m1
Sn
,例如在鈾-235的熱中子裂變中,每次裂變的121m1
Sn
產率是0.0007%,在快速裂變中,每次裂變的產率是0.002%[15]。
除了121m1
Sn
之外還有兩種核同質異能素,但他們的壽命都非常短,121m2
Sn
和121m3
Sn
的半衰期都以微秒計。
錫-126
[编辑]项: 单位: |
t½ Ma |
产额 % |
Q* KeV |
βγ * |
---|---|---|---|---|
99Tc | 0.211 | 6.1385 | 294 | β |
126Sn | 0.230 | 0.1084 | 4050 | βγ |
79Se | 0.295 | 0.0447 | 151 | β |
93Zr | 1.53 | 5.4575 | 91 | βγ |
135Cs | 2.3 | 6.9110 | 269 | β |
107Pd | 6.5 | 1.2499 | 33 | β |
129I | 15.7 | 0.8410 | 194 | βγ |
熱中子 | 快中子 | 14 MeV | |
---|---|---|---|
232 Th |
不發生裂變 | 0.0481 ± 0.0077 | 0.87 ± 0.20 |
233 U |
0.224 ± 0.018 | 0.278 ± 0.022 | 1.92 ± 0.31 |
235 U |
0.056 ± 0.004 | 0.0137 ± 0.001 | 1.70 ± 0.14 |
238 U |
不發生裂變 | 0.054 ± 0.004 | 1.31 ± 0.21 |
239 Pu |
0.199 ± 0.016 | 0.26 ± 0.02 | 2.02 ± 0.22 |
241 Pu |
0.082 ± 0.019 | 0.22 ± 0.03 | 無數據 |
錫-126(126
Sn
)是錫的放射性同位素中,半衰期最長的同位素,其半衰期長達二十三萬年,並經由貝他衰變,衰變成短壽命的銻-126的同質異能素:126m1
Sb
與126m2
Sb
,且該衰變產物會經由核異構轉變衰變成126
Sb
,也就是說核子會從激發態的126m1
Sb
躍遷回126
Sb
,但在這個過程中會放出高能量的γ射綫光子,使得使得外部接觸到錫-126成為一大隱患。
錫-126是七種長壽命裂變產物之一,是其中質量在中等的產物之一。在目前幾乎所有的核電站使用的熱中子反應堆中,他有非常低的產額,從鈾-235產額約為0.056%,因為慢中子幾乎總是使鈾-235或鈽-239裂變成半不等。而在快速裂變、核武器或一些更重的錒系元素裂變如鉲,就會有較高的產額[16]。
錫-126衰變能較大,而且是七種長壽裂變產物中唯一能釋放高能γ射綫的核素。但是這種核素產額很低。如果反應堆以鈾-235為燃料,在乏燃料中,每單位時間錫-126釋放出的能量是鍀-99的5%;如果反應堆以鈾-235(65%)和鈈-239(35%)為燃料,在乏燃料中,每單位時間錫-126釋放出的能量是鍀-99的20%。錫化學性質比較惰性,不易在環境中遷移,因此對人類健康影響不大。
圖表
[编辑]符號 | Z | N | 同位素質量(u)[17][18] [n 1][n 2] |
半衰期 [n 1][n 2] |
衰變 方式[2] |
衰變 產物 [n 3] |
原子核 自旋[n 1] |
相對豐度 (莫耳分率)[n 2] |
相對豐度 的變化量 (莫耳分率) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
激發能量[n 1][n 2] | |||||||||
99Sn[n 4] | 50 | 49 | 98.94933(64)# | 5# ms | 9/2+# | ||||
100Sn | 50 | 50 | 99.93904(76) | 1.1(4) s [0.94(+54-27) s] |
β+ (83%) | 100In | 0+ | ||
β+, p (17%) | 99Cd | ||||||||
101Sn | 50 | 51 | 100.93606(32)# | 3(1) s | β+ | 101In | 5/2+# | ||
β+, p (不常見) | 100Cd | ||||||||
102Sn | 50 | 52 | 101.93030(14) | 4.5(7) s | β+ | 102In | 0+ | ||
β+, p (不常見) | 101Cd | ||||||||
102mSn | 2017(2) keV | 720(220) ns | (6+) | ||||||
103Sn | 50 | 53 | 102.92810(32)# | 7.0(6) s | β+ | 103In | 5/2+# | ||
β+, p (不常見) | 102Cd | ||||||||
104Sn | 50 | 54 | 103.92314(11) | 20.8(5) s | β+ | 104In | 0+ | ||
105Sn | 50 | 55 | 104.92135(9) | 34(1) s | β+ | 105In | (5/2+) | ||
β+, p (不常見) | 104Cd | ||||||||
106Sn | 50 | 56 | 105.91688(5) | 115(5) s | β+ | 106In | 0+ | ||
107Sn | 50 | 57 | 106.91564(9) | 2.90(5) min | β+ | 107In | (5/2+) | ||
108Sn | 50 | 58 | 107.911925(21) | 10.30(8) min | β+ | 108In | 0+ | ||
109Sn | 50 | 59 | 108.911283(11) | 18.0(2) min | β+ | 109In | 5/2(+) | ||
110Sn | 50 | 60 | 109.907843(15) | 4.11(10) h | ε | 110In | 0+ | ||
111Sn | 50 | 61 | 110.907734(7) | 35.3(6) min | β+ | 111In | 7/2+ | ||
111mSn | 254.72(8) keV | 12.5(10) µs | 1/2+ | ||||||
112Sn | 50 | 62 | 111.904818(5) | 觀測上穩定[n 5] | 0+ | 0.0097(1) | |||
113Sn | 50 | 63 | 112.905171(4) | 115.09(3) d | β+ | 113In | 1/2+ | ||
113mSn | 77.386(19) keV | 21.4(4) min | IT (91.1%) | 113Sn | 7/2+ | ||||
β+ (8.9%) | 113In | ||||||||
114Sn | 50 | 64 | 113.902779(3) | 稳定 | 0+ | 0.0066(1) | |||
114mSn | 3087.37(7) keV | 733(14) ns | 7- | ||||||
115Sn | 50 | 65 | 114.903342(3) | 稳定 | 1/2+ | 0.0034(1) | |||
115m1Sn | 612.81(4) keV | 3.26(8) µs | 7/2+ | ||||||
115m2Sn | 713.64(12) keV | 159(1) µs | 11/2- | ||||||
116Sn | 50 | 66 | 115.901741(3) | 稳定 | 0+ | 0.1454(9) | |||
117Sn | 50 | 67 | 116.902952(3) | 稳定 | 1/2+ | 0.0768(7) | |||
117m1Sn | 314.58(4) keV | 13.76(4) d | IT | 117Sn | 11/2- | ||||
117m2Sn | 2406.4(4) keV | 1.75(7) µs | (19/2+) | ||||||
118 Sn |
50 | 68 | 117.901603(3) | 稳定 | 0+ | 0.2422(9) | |||
119Sn | 50 | 69 | 118.903308(3) | 稳定 | 1/2+ | 0.0859(4) | |||
119m1Sn | 89.531(13) keV | 293.1(7) d | IT | 119Sn | 11/2- | ||||
119m2Sn | 2127.0(10) keV | 9.6(12) µs | (19/2+) | ||||||
120Sn | 50 | 70 | 119.9021947(27) | 稳定 | 0+ | 0.3258(9) | |||
120m1Sn | 2481.63(6) keV | 11.8(5) µs | (7-) | ||||||
120m2Sn | 2902.22(22) keV | 6.26(11) µs | (10+)# | ||||||
121Sn[n 6] | 50 | 71 | 120.9042355(27) | 27.03(4) h | β− | 121Sb | 3/2+ | ||
121m1Sn | 6.30(6) keV | 43.9(5) y | IT (77.6%) | 121Sn | 11/2- | ||||
β− (22.4%) | 121Sb | ||||||||
121m2Sn | 1998.8(9) keV | 5.3(5) µs | (19/2+)# | ||||||
121m3Sn | 2834.6(18) keV | 0.167(25) µs | (27/2-) | ||||||
122Sn[n 6] | 50 | 72 | 121.9034390(29) | 觀測上穩定[n 7] | 0+ | 0.0463(3) | |||
123Sn[n 6] | 50 | 73 | 122.9057208(29) | 129.2(4) d | β− | 123Sb | 11/2- | ||
123m1Sn | 24.6(4) keV | 40.06(1) min | β− | 123Sb | 3/2+ | ||||
123m2Sn | 1945.0(10) keV | 7.4(26) µs | (19/2+) | ||||||
123m3Sn | 2153.0(12) keV | 6 µs | (23/2+) | ||||||
123m4Sn | 2713.0(14) keV | 34 µs | (27/2-) | ||||||
124Sn[n 6] | 50 | 74 | 123.9052739(15) | 觀測上穩定[n 8] | 0+ | 0.0579(5) | |||
124m1Sn | 2204.622(23) keV | 0.27(6) µs | 5- | ||||||
124m2Sn | 2325.01(4) keV | 3.1(5) µs | 7- | ||||||
124m3Sn | 2656.6(5) keV | 45(5) µs | (10+)# | ||||||
125Sn[n 6] | 50 | 75 | 124.9077841(16) | 9.64(3) d | β− | 125Sb | 11/2- | ||
125mSn | 27.50(14) keV | 9.52(5) min | 3/2+ | ||||||
126Sn[n 9] | 50 | 76 | 125.907653(11) | 2.30(14)×105 y | β− (66.5%) | 126m2Sb | 0+ | 痕量 | |
β− (33.5%) | 126m1Sb | ||||||||
126m1Sn | 2218.99(8) keV | 6.6(14) µs | 7- | ||||||
126m2Sn | 2564.5(5) keV | 7.7(5) µs | (10+)# | ||||||
127Sn | 50 | 77 | 126.910360(26) | 2.10(4) h | β− | 127Sb | (11/2-) | ||
127mSn | 4.7(3) keV | 4.13(3) min | β− | 127Sb | (3/2+) | ||||
128Sn | 50 | 78 | 127.910537(29) | 59.07(14) min | β− | 128Sb | 0+ | ||
128mSn | 2091.50(11) keV | 6.5(5) s | IT | 128Sn | (7-) | ||||
129Sn | 50 | 79 | 128.91348(3) | 2.23(4) min | β− | 129Sb | (3/2+)# | ||
129mSn | 35.2(3) keV | 6.9(1) min | β− (99.99%) | 129Sb | (11/2-)# | ||||
IT (.002%) | 129Sn | ||||||||
130Sn | 50 | 80 | 129.913967(11) | 3.72(7) min | β− | 130Sb | 0+ | ||
130m1Sn | 1946.88(10) keV | 1.7(1) min | β− | 130Sb | (7-)# | ||||
130m2Sn | 2434.79(12) keV | 1.61(15) µs | (10+) | ||||||
131Sn | 50 | 81 | 130.917000(23) | 56.0(5) s | β− | 131Sb | (3/2+) | ||
131m1Sn | 80(30)# keV | 58.4(5) s | β− (99.99%) | 131Sb | (11/2-) | ||||
IT (.0004%) | 131Sn | ||||||||
131m2Sn | 4846.7(9) keV | 300(20) ns | (19/2- to 23/2-) | ||||||
132Sn | 50 | 82 | 131.917816(15) | 39.7(8) s | β− | 132Sb | 0+ | ||
133Sn | 50 | 83 | 132.92383(4) | 1.45(3) s | β− (99.97%) | 133Sb | (7/2-)# | ||
β−, n (.0294%) | 132Sb | ||||||||
134Sn | 50 | 84 | 133.92829(11) | 1.050(11) s | β− (83%) | 134Sb | 0+ | ||
β−, n (17%) | 133Sb | ||||||||
135Sn | 50 | 85 | 134.93473(43)# | 530(20) ms | β− | 135Sb | (7/2-) | ||
β−, n | 134Sb | ||||||||
136Sn | 50 | 86 | 135.93934(54)# | 0.25(3) s | β− | 136Sb | 0+ | ||
β−, n | 135Sb | ||||||||
137Sn | 50 | 87 | 136.94599(64)# | 190(60) ms | β− | 137Sb | 5/2-# |
- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 畫上#號的數據代表沒有經過實驗的証明,僅為理論推測。
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 用括號括起來的數據代表不確定性。
- ^ 穩定的衰變產物以粗體表示。
- ^ 目前已知最重的質子比中子多的核素
- ^ 理論上會經由雙電子捕獲(β+β+)衰變成鎘-112(112
Cd
) - ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 核裂变产物
- ^ 理論上會經由雙β衰變(β−β−)衰變成碲-122(122
Te
) - ^ 理論上會經由雙β衰變(β−β−)衰變成碲-124(124
Te
),半衰期下限在100×1015年 - ^ 長壽命裂變產物
← | 同位素列表 | → |
銦的同位素 | 錫的同位素 | 銻的同位素 |
參見
[编辑]参考文獻
[编辑]- ^ Meija, Juris; et al. Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 2016, 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
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