Ізотопи гелію: відмінності між версіями
[перевірена версія] | [перевірена версія] |
Binc (обговорення | внесок) +Категорія:Ізотопи гелію; +Категорія:Списки ізотопів за елементом за допомогою HotCat |
Binc (обговорення | внесок) Подальший переклад |
||
Рядок 1: | Рядок 1: | ||
Відомо дев'ять [[Ізотопи|ізотопів]] [[Гелій|гелію]] (<sub>2</sub>He) (стандартна [[атомна маса]]: 4,002602(2)), але стабільними є лише [[гелій-3]] (<sup>3</sup>He)<ref>{{Cite web|url=https://www.britannica.com/science/helium-3|title=Helium-3 {{!}} chemical isotope {{!}} Britannica|website=www.britannica.com|language=en|accessdate=2024-03-02}}</ref> і [[гелій-4]] (<sup>4</sup>He). Усі радіоізотопи короткоживучі; найдовший [[період напіврозпаду]] має <sup>6</sup>He — 806,92(24) мілісекунди. Найменш стабільним є <sup>10</sup>He з періодом напіврозпаду 260(40) [[Йокто-|йоктосекунд]] (2,6(4) |
Відомо дев'ять [[Ізотопи|ізотопів]] [[Гелій|гелію]] (<sub>2</sub>He) (стандартна [[атомна маса]]: 4,002602(2)), але стабільними є лише [[гелій-3]] (<sup>3</sup>He)<ref>{{Cite web|url=https://www.britannica.com/science/helium-3|title=Helium-3 {{!}} chemical isotope {{!}} Britannica|website=www.britannica.com|language=en|accessdate=2024-03-02}}</ref> і [[гелій-4]] (<sup>4</sup>He). Усі радіоізотопи короткоживучі; найдовший [[період напіврозпаду]] має <sup>6</sup>He — 806,92(24) мілісекунди. Найменш стабільним є <sup>10</sup>He з періодом напіврозпаду 260(40) [[Йокто-|йоктосекунд]] (2,6(4) · 10<sup>−22</sup> с), хоча не виключено, що <sup>2</sup>He ({{Не перекладено|Гелій-2|діпротон|en|Helium-2}}) може мати ще коротший період напіврозпаду. |
||
Співвідношення <sup>3</sup>He до <sup>4</sup>He в [[Атмосфера Землі|атмосфері Землі]] становить 1,343(13) |
Співвідношення <sup>3</sup>He до <sup>4</sup>He в [[Атмосфера Землі|атмосфері Землі]] становить 1,343(13) · 10<sup>−6</sup><ref>{{Cite news|title=Atmospheric helium isotope ratio|url=https://www.jstage.jst.go.jp/article/geochemj1966/22/4/22_4_177/_article|work=Geochemical Journal|date=1988|accessdate=2024-03-02|doi=10.2343/geochemj.22.177|pages=177–181|volume=22|issue=4|first=Yuji|last=Sano|first2=Hiroshi|last2=Wakita|first3=Xu|last3=Sheng}}</ref>, проте ізотопний склад гелію сильно варіюється залежно від його походження. У [[Місцева міжзоряна хмара|Місцевій міжзоряній хмарі]] відношення <sup>3</sup>He до <sup>4</sup>He становить 1,62(29) · 10<sup>−4</sup><ref>{{Cite news|title=Interstellar Helium Trapped with the COLLISA Experiment on the MiR Space Station—Improved Isotope Analysis by In Vacuo Etching|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1086/499223/meta|work=The Astrophysical Journal|date=2006-03-01|accessdate=2024-03-02|issn=0004-637X|doi=10.1086/499223|pages=246|volume=639|issue=1|language=en|first=H.|last=Busemann|first2=F.|last2=Bühler|first3=A.|last3=Grimberg|first4=V. S.|last4=Heber|first5=Y. N.|last5=Agafonov|first6=H.|last6=Baur|first7=P.|last7=Bochsler|first8=N. A.|last8=Eismont|first9=R.|last9=Wieler}}</ref>, що в 121(22) раз перевищує це відношення для атмосферного гелію. У [[Гірська порода|гірських породах]] земної кори співвідношення ізотопів може змінюватися в десятки разів<ref>{{Cite web|url=https://web.archive.org/web/20120905111329/publ.lib.ru/ARCHIVES/F/FINKEL'SHTEYN_David_Naumovich/_Finkel'shteyn_D.N..html|title=Финкельштейн Давид Наумович|website=web.archive.org|accessdate=2024-03-02}}</ref>; ця особливість використовується в геології для дослідження походження гірських порід і складу [[Мантія Землі|мантії Землі]]<ref>{{Cite web|url=https://www.mantleplumes.org/HeliumFundamentals.html|title=Helium Fundamentals|website=www.mantleplumes.org|accessdate=2024-03-02}}</ref>. Різні процеси утворення двох стабільних ізотопів гелію зумовлюють різний вміст його ізотопів у земній корі. |
||
Рівномірна суміш рідких ізотопів <sup>3</sup>He і <sup>4</sup>He при температурі нижче 0,8 K розділяються на дві [[Змішуваність|незмішувані]] фази через відмінності у [[Квантова статистика|квантовій статистиці]]: атоми <sup>4</sup>He є [[бозон]]ами, а атоми <sup>3</sup>He — [[ферміон]]ами<ref>''The Encyclopedia of the Chemical Elements''. p. 264.</ref>. У [[Рефрижератор розчинення|рефрижераторах розчинення]] незмішуваність цих двох ізотопів використовується для досягнення температур у кілька [[Кельвін|мілікельвінів]]. |
Рівномірна суміш рідких ізотопів <sup>3</sup>He і <sup>4</sup>He при температурі нижче 0,8 K розділяються на дві [[Змішуваність|незмішувані]] фази через відмінності у [[Квантова статистика|квантовій статистиці]]: атоми <sup>4</sup>He є [[бозон]]ами, а атоми <sup>3</sup>He — [[ферміон]]ами<ref>''The Encyclopedia of the Chemical Elements''. p. 264.</ref>. У [[Рефрижератор розчинення|рефрижераторах розчинення]] незмішуваність цих двох ізотопів використовується для досягнення температур у кілька [[Кельвін|мілікельвінів]]. |
||
== Таблиця ізотопів гелію == |
|||
{| class="wikitable" |
|||
! rowspan="2" |Символ<br/>[[нуклід]]а |
|||
![[Протон|Z(p)]] |
|||
![[Нейтрон|N(n)]] |
|||
!Масса ізотопу<br/>([[Атомна одиниця маси|а. о. м.]])<ref>{{Cite news|title=The AME 2020 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references*|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1674-1137/abddaf|work=Chinese Physics C|date=2021-03-01|accessdate=2024-03-02|issn=1674-1137|doi=10.1088/1674-1137/abddaf|pages=030003|volume=45|issue=3|first=Meng|last=Wang|first2=W.J.|last2=Huang|first3=F.G.|last3=Kondev|first4=G.|last4=Audi|first5=S.|last5=Naimi}}</ref> |
|||
! rowspan="2" |Період<br/>напіврозпаду<br/>(T<sub>1/2</sub>) |
|||
! rowspan="2" |Шлях розпаду<ref>{{Cite news|title=The NUBASE2020 evaluation of nuclear physics properties *|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1674-1137/abddae|work=Chinese Physics C|date=2021-03-01|accessdate=2024-03-02|issn=1674-1137|doi=10.1088/1674-1137/abddae|pages=030001|volume=45|issue=3|first=F.G.|last=Kondev|first2=M.|last2=Wang|first3=W.J.|last3=Huang|first4=S.|last4=Naimi|first5=G.|last5=Audi}}</ref> |
|||
! rowspan="2" |Продукт<br/>розпаду |
|||
! rowspan="2" |[[Спін]] і<br/> [[Парність (фізика)|парність]] ядра<ref>{{Cite news|title=The NUBASE2020 evaluation of nuclear physics properties *|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1674-1137/abddae|work=Chinese Physics C|date=2021-03-01|accessdate=2024-03-02|issn=1674-1137|doi=10.1088/1674-1137/abddae|pages=030001|volume=45|issue=3|first=F.G.|last=Kondev|first2=M.|last2=Wang|first3=W.J.|last3=Huang|first4=S.|last4=Naimi|first5=G.|last5=Audi}}</ref> |
|||
! rowspan="2" |Поширеність ізотопу<br/>в природі |
|||
! rowspan="2" |Діапазон зміни<br/>ізотопної поширеності<br/>в природі |
|||
|- |
|||
! colspan="3" |Енергія збудження |
|||
|- |
|||
| rowspan="2" |<sup>2</sup>He |
|||
| rowspan="2" |2 |
|||
| rowspan="2" |0 |
|||
| rowspan="2" |2,015894 ± (2) |
|||
| rowspan="2" |< 10<sup>−9</sup> с<ref>{{Cite web|url=https://web.archive.org/web/20081014143925/http://www.aip.org/pnu/2008/split/865-2.html|title=New Form of Artificial Radioactivity -- Physics News Update 865|date=2008-10-14|website=web.archive.org|accessdate=2024-03-02}}</ref> |
|||
|p (>99,99 %) |
|||
|2 '''1''' |
|||
'''H''' |
|||
| rowspan="2" |0+# |
|||
| rowspan="2" | |
|||
| rowspan="2" | |
|||
|- |
|||
|β<sup>+</sup> (<0,01 %) |
|||
|'''2''' |
|||
'''H''' |
|||
|- |
|||
|<sup>3</sup>He |
|||
|2 |
|||
|1 |
|||
|3,016029321967 ± (60) |
|||
| colspan="3" |'''Стабільний''' |
|||
|1/2+ |
|||
|0,000002 ± (2)<ref>{{Cite web|url=https://ciaaw.org/helium.htm|title=Atomic Weight of Helium {{!}} Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights|website=ciaaw.org|accessdate=2024-03-02}}</ref> |
|||
|[4,6·10<sup>−10</sup>, 0,000041]<ref>{{Cite news|title=Isotopic compositions of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)|url=https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/pac-2015-0503/html|work=Pure and Applied Chemistry|date=2016-03-01|accessdate=2024-03-02|issn=1365-3075|doi=10.1515/pac-2015-0503|pages=293–306|volume=88|issue=3|language=en|first=Juris|last=Meija|first2=Tyler B.|last2=Coplen|first3=Michael|last3=Berglund|first4=Willi A.|last4=Brand|first5=Paul De|last5=Bièvre|first6=Manfred|last6=Gröning|first7=Norman E.|last7=Holden|first8=Johanna|last8=Irrgeher|first9=Robert D.|last9=Loss}}</ref> |
|||
|- |
|||
|<sup>4</sup>He |
|||
|2 |
|||
|2 |
|||
|4,002603254130 ± (158) |
|||
| colspan="3" |'''Стабільний''' |
|||
|0+ |
|||
|0,999998 ± (2)<ref>{{Cite web|url=https://ciaaw.org/helium.htm|title=Atomic Weight of Helium {{!}} Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights|website=ciaaw.org|accessdate=2024-03-02}}</ref> |
|||
|[0,999959, 1,000000]<ref>{{Cite news|title=Isotopic compositions of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)|url=https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/pac-2015-0503/html|work=Pure and Applied Chemistry|date=2016-03-01|accessdate=2024-03-02|issn=1365-3075|doi=10.1515/pac-2015-0503|pages=293–306|volume=88|issue=3|language=en|first=Juris|last=Meija|first2=Tyler B.|last2=Coplen|first3=Michael|last3=Berglund|first4=Willi A.|last4=Brand|first5=Paul De|last5=Bièvre|first6=Manfred|last6=Gröning|first7=Norman E.|last7=Holden|first8=Johanna|last8=Irrgeher|first9=Robert D.|last9=Loss}}</ref> |
|||
|- |
|||
|<sup>5</sup>He |
|||
|2 |
|||
|3 |
|||
|5,012057 ± (21) |
|||
|(602 ± (22))·10<sup>−24</sup> с |
|||
[759 ± (28) кэВ] |
|||
|n |
|||
|'''<sup>4</sup>He''' |
|||
|3/2− |
|||
| |
|||
| |
|||
|- |
|||
| rowspan="2" |<sup>6</sup>He |
|||
| rowspan="2" |2 |
|||
| rowspan="2" |4 |
|||
| rowspan="2" |6,01888589 ± (6) |
|||
| rowspan="2" |806,92 ± (24) мс |
|||
|β<sup>−</sup> (99,999722 ± (18)%) |
|||
|'''<sup>6</sup>Li''' |
|||
| rowspan="2" |0+ |
|||
| rowspan="2" | |
|||
| rowspan="2" | |
|||
|- |
|||
|β<sup>−</sup>, ділення (0,000278 ± (18)%) |
|||
|'''<sup>4</sup>He, [[Дейтерій|<sup>2</sup>H]]''' |
|||
|- |
|||
|<sup>7</sup>He |
|||
|2 |
|||
|5 |
|||
|7,027991 ± (8) |
|||
|(2,51 ± (7))·10<sup>−21</sup> с |
|||
[181,9 ± (5,1) кэВ] |
|||
|n |
|||
|<sup>6</sup>He |
|||
|(3/2)− |
|||
| |
|||
| |
|||
|- |
|||
| rowspan="3" |<sup>8</sup>He |
|||
| rowspan="3" |2 |
|||
| rowspan="3" |6 |
|||
| rowspan="3" |8,03393439 ± (10) |
|||
| rowspan="3" |119,5 ± (1,5) мс |
|||
|β<sup>−</sup> (83,1 ± (1,0)%) |
|||
|<sup>8</sup>Li |
|||
| rowspan="3" |0+ |
|||
| rowspan="3" | |
|||
| rowspan="3" | |
|||
|- |
|||
|β<sup>−</sup>n (16 ± (1)%) |
|||
|'''<sup>7</sup>Li''' |
|||
|- |
|||
|β<sup>−</sup>t, ділення (0,9 ± (1)%) |
|||
|<sup>5</sup>He, [[Тритій|<sup>3</sup>H]] |
|||
|- |
|||
|<sup>9</sup>He |
|||
|2 |
|||
|7 |
|||
|9,043950 ± (50) |
|||
|(2,5 ± (2,3))·10<sup>−21</sup> с |
|||
|n |
|||
|<sup>8</sup>He |
|||
|1/2(+) |
|||
| |
|||
| |
|||
|- |
|||
|<sup>10</sup>He |
|||
|2 |
|||
|8 |
|||
|10,05282 ± (10) |
|||
|(260 ± (40))·10<sup>−24</sup> с |
|||
[1,8 ± (3) МэВ] |
|||
|2n |
|||
|<sup>8</sup>He |
|||
|0+ |
|||
| |
|||
|} |
|||
=== Пояснення до таблиці === |
|||
* Похибка (1σ) наведена у вигляді числа в дужках, вираженого в одиницях останньої значущої цифри, що означає одне стандартне відхилення (за винятком поширеності та стандартної атомної маси ізотопу за даними [[IUPAC]], для яких використовується складніше визначення похибки). Приклади: 29770,6 (5) означає 29770,6 ± 0,5; 21,48 (15) означає 21,48 ± 0,15; −2200,2 (18) означає -2200,2 ± 1,8. |
|||
* Шлях розпаду:<br />p — [[протонний розпад]]<br />n — [[Випромінювання нейтронів|нейтронний розпад]]<br />β+ — позитронний розпад<br />β<sup>−</sup> — бета-розпад (випромінювання електрона)<br />t — випромінювання ядра [[Тритій|тритію]]. |
|||
* Жирним позначено стабільні продукти розпаду. |
|||
* Значення, позначені решіткою (#), отримані не лише з експериментальних даних, а й принаймні частково з трендів сусідніх нуклідів (TNN). |
|||
== Примітки == |
== Примітки == |
Версія за 18:57, 2 березня 2024
Відомо дев'ять ізотопів гелію (2He) (стандартна атомна маса: 4,002602(2)), але стабільними є лише гелій-3 (3He)[1] і гелій-4 (4He). Усі радіоізотопи короткоживучі; найдовший період напіврозпаду має 6He — 806,92(24) мілісекунди. Найменш стабільним є 10He з періодом напіврозпаду 260(40) йоктосекунд (2,6(4) · 10−22 с), хоча не виключено, що 2He (діпротон[en]) може мати ще коротший період напіврозпаду.
Співвідношення 3He до 4He в атмосфері Землі становить 1,343(13) · 10−6[2], проте ізотопний склад гелію сильно варіюється залежно від його походження. У Місцевій міжзоряній хмарі відношення 3He до 4He становить 1,62(29) · 10−4[3], що в 121(22) раз перевищує це відношення для атмосферного гелію. У гірських породах земної кори співвідношення ізотопів може змінюватися в десятки разів[4]; ця особливість використовується в геології для дослідження походження гірських порід і складу мантії Землі[5]. Різні процеси утворення двох стабільних ізотопів гелію зумовлюють різний вміст його ізотопів у земній корі.
Рівномірна суміш рідких ізотопів 3He і 4He при температурі нижче 0,8 K розділяються на дві незмішувані фази через відмінності у квантовій статистиці: атоми 4He є бозонами, а атоми 3He — ферміонами[6]. У рефрижераторах розчинення незмішуваність цих двох ізотопів використовується для досягнення температур у кілька мілікельвінів.
Таблиця ізотопів гелію
Символ нукліда |
Z(p) | N(n) | Масса ізотопу (а. о. м.)[7] |
Період напіврозпаду (T1/2) |
Шлях розпаду[8] | Продукт розпаду |
Спін і парність ядра[9] |
Поширеність ізотопу в природі |
Діапазон зміни ізотопної поширеності в природі |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Енергія збудження | |||||||||
2He | 2 | 0 | 2,015894 ± (2) | < 10−9 с[10] | p (>99,99 %) | 2 1
H |
0+# | ||
β+ (<0,01 %) | 2
H | ||||||||
3He | 2 | 1 | 3,016029321967 ± (60) | Стабільний | 1/2+ | 0,000002 ± (2)[11] | [4,6·10−10, 0,000041][12] | ||
4He | 2 | 2 | 4,002603254130 ± (158) | Стабільний | 0+ | 0,999998 ± (2)[13] | [0,999959, 1,000000][14] | ||
5He | 2 | 3 | 5,012057 ± (21) | (602 ± (22))·10−24 с
[759 ± (28) кэВ] |
n | 4He | 3/2− | ||
6He | 2 | 4 | 6,01888589 ± (6) | 806,92 ± (24) мс | β− (99,999722 ± (18)%) | 6Li | 0+ | ||
β−, ділення (0,000278 ± (18)%) | 4He, 2H | ||||||||
7He | 2 | 5 | 7,027991 ± (8) | (2,51 ± (7))·10−21 с
[181,9 ± (5,1) кэВ] |
n | 6He | (3/2)− | ||
8He | 2 | 6 | 8,03393439 ± (10) | 119,5 ± (1,5) мс | β− (83,1 ± (1,0)%) | 8Li | 0+ | ||
β−n (16 ± (1)%) | 7Li | ||||||||
β−t, ділення (0,9 ± (1)%) | 5He, 3H | ||||||||
9He | 2 | 7 | 9,043950 ± (50) | (2,5 ± (2,3))·10−21 с | n | 8He | 1/2(+) | ||
10He | 2 | 8 | 10,05282 ± (10) | (260 ± (40))·10−24 с
[1,8 ± (3) МэВ] |
2n | 8He | 0+ |
Пояснення до таблиці
- Похибка (1σ) наведена у вигляді числа в дужках, вираженого в одиницях останньої значущої цифри, що означає одне стандартне відхилення (за винятком поширеності та стандартної атомної маси ізотопу за даними IUPAC, для яких використовується складніше визначення похибки). Приклади: 29770,6 (5) означає 29770,6 ± 0,5; 21,48 (15) означає 21,48 ± 0,15; −2200,2 (18) означає -2200,2 ± 1,8.
- Шлях розпаду:
p — протонний розпад
n — нейтронний розпад
β+ — позитронний розпад
β− — бета-розпад (випромінювання електрона)
t — випромінювання ядра тритію. - Жирним позначено стабільні продукти розпаду.
- Значення, позначені решіткою (#), отримані не лише з експериментальних даних, а й принаймні частково з трендів сусідніх нуклідів (TNN).
Примітки
- ↑ Helium-3 | chemical isotope | Britannica. www.britannica.com (англ.). Процитовано 2 березня 2024.
- ↑ Sano, Yuji; Wakita, Hiroshi; Sheng, Xu (1988). Atmospheric helium isotope ratio. Geochemical Journal. Т. 22, № 4. с. 177—181. doi:10.2343/geochemj.22.177. Процитовано 2 березня 2024.
- ↑ Busemann, H.; Bühler, F.; Grimberg, A.; Heber, V. S.; Agafonov, Y. N.; Baur, H.; Bochsler, P.; Eismont, N. A.; Wieler, R. (1 березня 2006). Interstellar Helium Trapped with the COLLISA Experiment on the MiR Space Station—Improved Isotope Analysis by In Vacuo Etching. The Astrophysical Journal (англ.). Т. 639, № 1. с. 246. doi:10.1086/499223. ISSN 0004-637X. Процитовано 2 березня 2024.
- ↑ Финкельштейн Давид Наумович. web.archive.org. Процитовано 2 березня 2024.
- ↑ Helium Fundamentals. www.mantleplumes.org. Процитовано 2 березня 2024.
- ↑ The Encyclopedia of the Chemical Elements. p. 264.
- ↑ Wang, Meng; Huang, W.J.; Kondev, F.G.; Audi, G.; Naimi, S. (1 березня 2021). The AME 2020 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references*. Chinese Physics C. Т. 45, № 3. с. 030003. doi:10.1088/1674-1137/abddaf. ISSN 1674-1137. Процитовано 2 березня 2024.
- ↑ Kondev, F.G.; Wang, M.; Huang, W.J.; Naimi, S.; Audi, G. (1 березня 2021). The NUBASE2020 evaluation of nuclear physics properties *. Chinese Physics C. Т. 45, № 3. с. 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae. ISSN 1674-1137. Процитовано 2 березня 2024.
- ↑ Kondev, F.G.; Wang, M.; Huang, W.J.; Naimi, S.; Audi, G. (1 березня 2021). The NUBASE2020 evaluation of nuclear physics properties *. Chinese Physics C. Т. 45, № 3. с. 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae. ISSN 1674-1137. Процитовано 2 березня 2024.
- ↑ New Form of Artificial Radioactivity -- Physics News Update 865. web.archive.org. 14 жовтня 2008. Процитовано 2 березня 2024.
- ↑ Atomic Weight of Helium | Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights. ciaaw.org. Процитовано 2 березня 2024.
- ↑ Meija, Juris; Coplen, Tyler B.; Berglund, Michael; Brand, Willi A.; Bièvre, Paul De; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Irrgeher, Johanna; Loss, Robert D. (1 березня 2016). Isotopic compositions of the elements 2013 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry (англ.). Т. 88, № 3. с. 293—306. doi:10.1515/pac-2015-0503. ISSN 1365-3075. Процитовано 2 березня 2024.
- ↑ Atomic Weight of Helium | Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights. ciaaw.org. Процитовано 2 березня 2024.
- ↑ Meija, Juris; Coplen, Tyler B.; Berglund, Michael; Brand, Willi A.; Bièvre, Paul De; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Irrgeher, Johanna; Loss, Robert D. (1 березня 2016). Isotopic compositions of the elements 2013 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry (англ.). Т. 88, № 3. с. 293—306. doi:10.1515/pac-2015-0503. ISSN 1365-3075. Процитовано 2 березня 2024.