Ізотопи гелію
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[de]) 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[ред. | ред. код]
| 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[ред. | ред. код]
- 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[ред. | ред. код]
- ↑ 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. Архів оригіналу за 5 вересня 2012. 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. Архів оригіналу за 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.
|
