钍的同位素 |
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主要的钍同位素
同位素
衰变
丰度
半衰期 (t1/2)
类型
产物
227Th
痕量
18.68 天
α
223Ra
228Th
痕量
1.9116 年
α
224Ra
229Th
痕量
7917 年
α
225Ra
230Th
0.02%
75400 年
α
226Ra
231Th
痕量
25.5 小时
β−
231Pa
232Th
99.98%
1.405×1010 年
α
228Ra
234Th
痕量
24.1 天
β−
234Pa
标准原子质量 (Ar, 标准)
232.0377(4)[1]
←Ac（89）
Pa（91）→
钍（标准原子质量：232.0377 ）有6种天然存在的同位素，但没有任何一种是稳定的。其中，232Th最为稳定，半衰期长达140亿年（1.4×10），比地球的年龄和普遍接受的宇宙年龄还要长。天然的钍元素样本几乎都是由这个同位素构成，因此，钍曾经被认为是单核素元素（仅有一种稳定同位素的元素）。然而，2013年，发现深海中230Th的含量较高，因此IUPAC将钍归类为双核素元素。由于天然钍元素样本中，232Th和230Th存在一定的比例，因此可以给出钍的标准原子质量，约为232.0377 。 目前已观测到的钍同位素中，最轻的为209Th[2]、最重的为238Th。 目次 1 锕系元素与裂变产物 2 值得注意的同位素 2.1 钍-209 2.2 钍-228 2.3 钍-229 2.3.1 核异构体 2.3.1.1 钍-229m 2.4 钍-230 2.5 钍-231 2.6 钍-232 2.7 钍-233 3 理论研究的钍同位素 3.1 钍-203 3.2 钍-208 3.3 钍-275 4 图表 5 注释 6 参考文献 锕系元素与裂变产物许多钍同位素是锕系元素的裂变产物之一，其余锕系元素的裂变产物列出如下表，其中钍-232为当中半衰期十分长的一个核素： 锕系元素和裂变产物的半衰期 锕系 半衰期范围(年) 裂变产物 244Cm 241Pu f 250Cf 243Cmf 10～30 y 137Cs 90Sr 85Kr 232U f 238Pu f代表「裂变」 69～90 y 151Sm nc➔ 4n 249Cf f 242Amf 141～351 y 没有半衰期为102年至2×105年的裂变产物 241Am 251Cf f 431–898 y 240Pu 229Th 246Cm 243Am 5～7 Ky 4n 245Cmf 250Cm 239Pu f 8～24 Ky 233U f 230Th 231Pa 32～160 Ky 4n+1 234U 4n+3 211～290 Ky 99Tc 126Sn 79Se 248Cm 242Pu 340～373 Ky 长寿命裂变产物 237Np 4n+2 1～2 My 93Zr 135Cs nc➔ 236U 4n+1 247Cmf 6～23 My 107Pd 129I 244Pu 8 My >7% >5% >1% >.1% 232Th 238U 235U f 0.7～12 By 裂变产物产额 值得注意的同位素 钍-209钍-209是目前观测到的钍同位素中，最轻的核素。半衰期约3至7毫秒，并且观测到其会透过α衰变，衰变成镭-205[2]。 钍-228钍-228是带138个中子的钍同位素。由于其位于在钍-232的分裂链中，因此曾被认为是新元素，并命名为「镭钍元素」（Radiothorium, Rt）[3]，其半衰期约为一年又十一个月（1.9116年），会透过阿法衰变，衰变成镭-206。有少数的钍-228会发生集团衰变，并衰变为氧-20和铅-208。此外，钍-228是铀-232的子体同位素（daughter isotope）。 钍-229钍-229是钍的放射性同位素之一，由90个质子和139个中子构成，半衰期约为7,340年。会透过阿尔法衰变，衰变成镭-207。钍-229是铀-223的衰变产物，其主要用途是生产医用同位素锕-225和铋-213[4]。 核异构体加玛射线光谱显示钍-229具有核异构体——钍-229m，激发能量非常低。 钍-229m钍-229m是钍-229的核异构体，为钍-229核的激发态，激发能量约为7.6电子伏特，半衰期约为70小时。钍-229m不会直接衰变成其他元素，而是会透过核异构转换衰变回基态的钍-229。 由于钍-229m激发能量约为7.6电子伏特，这是目前已知最低能量的核异构体，并且仅要波长在UV-C范围内的雷射，就可以将钍-229激发为激发态——钍-229m。 此这种异构体可以用于高密度能量存储[5]、精确的时钟[6][7]、量子电脑的量子位元或测试化学环境对核衰变率的影响[8]。 钍-230 主条目：Ionium钍的同位素中，钍-230一度认为是另一个元素Ionium，元素名称是𰾭（Ionium），后来才发现也是钍的同位素，不过Ionium-thorium dating仍翻作𰾭钍定年法。现在「𰾭」为台湾对于第99号元素的中文翻译。 钍-231钍-231是钍的放射性同位素之一，由90个质子和141个中子构成，原子质量约为231.0363043 g/mol，半衰期约为25小时又三十分钟，是铀-235的衰变产物，且在地球上可以找到痕量的钍-231。 钍-231的衰变方式为贝他衰变，当它衰变时，它会发出β射线并衰变成镤-231，衰变能量约为0.39 MeV。而有一亿分之一的钍-231会发生阿尔法衰变，当它衰变时，它会射出α粒子（氦原子核）并衰变成镭-227。 钍-232钍-232是钍的同位素唯一一个原始核素，其占了天然钍元素的大部分，其余钍同位素仅以痕量存在铀和钍的短寿命衰变产物中[9] 。钍-232会发生阿尔法衰变，但其半衰期十分长，长达140亿年（1.4×1010），比地球的年龄还长，甚至长于普遍接受的宇宙年龄。 钍-232的衰变方式共有四种，大部分会透过α衰变，衰变成镭-228；少部分会透过双β衰变，衰变成铀-232；有千亿分之一的钍-232会发生自发裂变；有三千六百亿分之一的钍-232会发生集团衰变，并分裂成镱-182、氖-26和氖-24。而其α衰变的衰变链终点为铅-208。这个衰变链除了钍-232之外，其余部分十分迅速：其中半衰期最长是镭-228，有5.75年、钍-228，1.91年、其余半衰期均不超过5天。[10] 钍-232容易吸收中子，并转变成铀-233。由于铀-233是一种容易发生裂变的核素，因此钍-232是基础的钍燃料循环的增殖性材料[11]。在含钍-232的二氧化钍悬浮液，曾做为X射线诊断中的造影剂，称为钍造影剂，但由于接受过钍造影剂的患者有65%长了肝肿瘤，而导致钍造影剂被弃用[12]，现在钍-232被列为致癌物质[13]。 钍-233钍-233（233Th）是钍的放射性同位素之一，由90个质子和143个中子构成，半衰期约为21.83分钟。会透过贝他衰变，衰变成镤-233[14]。 理论研究的钍同位素部分的钍同位素仅有理论研究，尚未被观测到。 钍-203钍-203是目前有理论研究的钍同位素中，最轻的核素，由90个质子和113个中子构成，目前不清楚半衰期与衰变方式，或根本无法存在。目前仅有关于其核壳层能皆数据的理论研究[15]。 钍-208钍-208是目前钍同位素中，衰变资讯有理论研究的最轻核素。根据理论计算，钍-208的半衰期约为1.7毫秒[16]，会发生α衰变或质子发射[17]，其中质子发射的衰变能量理论计算值为1.76×103 keV、α衰变的衰变能量理论计算值为8.20×103 keV[17]。 钍-275钍-275 是目前有理论研究的钍同位素中，最重的核素，由90个质子和185个中子构成，目前不清楚半衰期与衰变方式，或根本无法存在。目前仅有关于其核壳层能阶数据的理论研究[18]。 图表 符号 历史名称 Z（p ） N（n ） 同位素质量（u） 半衰期[n 1] 衰变方式[19][n 2] 衰变产物[n 3] 原子核自旋 相对丰度（莫耳分率） 相对丰度（莫耳分率） 激发能量 209Th 90 119 209.01772(11) 7(5) ms[3.8(+69−15)] 5/2−# 210Th 90 120 210.015075(27) 17(11) ms[9(+17−4) ms] α 206Ra 0+ β+ （不常见） 210Ac 211Th 90 121 211.01493(8) 48(20) ms[0.04(+3−1) s] α 207Ra 5/2−# β+ （不常见） 211Ac 212Th 90 122 212.01298(2) 36(15) ms[30(+20-10) ms] α (99.7%) 208Ra 0+ β+ (.3%) 212Ac 213Th 90 123 213.01301(8) 140(25) ms α 209Ra 5/2−# β+ （不常见） 213Ac 214Th 90 124 214.011500(18) 100(25) ms α 210Ra 0+ 215Th 90 125 215.011730(29) 1.2(2) s α 211Ra (1/2−) 216Th 90 126 216.011062(14) 26.8(3) ms α (99.99%) 212Ra 0+ β+ (.006%) 216Ac 216m1Th 2042(13) keV 137(4) µs (8+) 216m2Th 2637(20) keV 615(55) ns (11−) 217Th 90 127 217.013114(22) 240(5) µs α 213Ra (9/2+) 218Th 90 128 218.013284(14) 109(13) ns α 214Ra 0+ 219Th 90 129 219.01554(5) 1.05(3) µs α 215Ra 9/2+# β+ (10−7%) 219Ac 220Th 90 130 220.015748(24) 9.7(6) µs α 216Ra 0+ ε (2×10−7%) 220Ac 221Th 90 131 221.018184(10) 1.73(3) ms α 217Ra (7/2+) 222Th 90 132 222.018468(13) 2.237(13) ms α 218Ra 0+ ε (1.3×10−8%) 222Ac 223Th 90 133 223.020811(10) 0.60(2) s α 219Ra (5/2)+ 224Th 90 134 224.021467(12) 1.05(2) s α 220Ra 0+ β+β+ （不常见） 224Ra 225Th 90 135 225.023951(5) 8.72(4) min α (90%) 221Ra (3/2)+ ε (10%) 225Ac 226Th 90 136 226.024903(5) 30.57(10) min α 222Ra 0+ 227Th Radioactinium 90 137 227.0277041(27) 18.68(9) d α 223Ra 1/2+ Trace[n 4] 228Th Radiothorium 90 138 228.0287411(24) 1.9116(16) y α 224Ra 0+ Trace[n 5] CD (1.3×10−11%) 208Pb20O 229Th 90 139 229.031762(3) 7.34(16)×103 y α 225Ra 5/2+ 229mTh 0.0076(5) keV 70(50) h IT 229Th 3/2+ 230Th[n 6] Ionium 90 140 230.0331338(19) 7.538(30)×104 y α 226Ra 0+ Trace [n 7] CD (5.6×10−11%) 206Hg24Ne SF (5×10−11%) (Various) 231Th Uranium Y 90 141 231.0363043(19) 25.52(1) h β− 231Pa 5/2+ Trace[n 4] α (10−8%) 227Ra 232Th[n 8] Thorium 90 142 232.0380553(21) 1.405(6)×1010 y α 228Ra 0+ 1.0000 β−β− （不常见） 232U SF (1.1×10−9%) (various) CD (2.78×10−10%) 182Yb26Ne24Ne 233Th 90 143 233.0415818(21) 21.83(4) min β− 233Pa 1/2+ 234Th Uranium X1 90 144 234.043601(4) 24.10(3) d β− 234mPa 0+ Trace[n 7] 235Th 90 145 235.04751(5) 7.2(1) min β− 235Pa (1/2+)# 236Th 90 146 236.04987(21)# 37.5(2) min β− 236Pa 0+ 237Th 90 147 237.05389(39)# 4.8(5) min β− 237Pa 5/2+# 238Th 90 148 238.0565(3)# 9.4(20) min β− 238Pa 0+备注:画上#号的数据代表没有经过实验的证明，只是理论推测而已，而用括号括起来的代表数据不确定性。 ← 同位素列表 → 锕的同位素 钍的同位素 镤的同位素 注释 ^ 粗体表示其半衰期接近或超过宇宙年龄（可以视为稳定） ^ 各缩写分别代表：CD：集团衰变ε或EC：电子捕获IT：核异构转变SF：自发分裂 ^ 稳定的衰变产物以粗体表示 ^ 4.0 4.1 位于235U衰变链 ^ 位于232Th衰变链 ^ 用在铀钍定年 ^ 7.0 7.1 位于238U的衰变链 ^ 原始放射性核素 参考文献 ^ 1.0 1.1 1.2 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. ^ 2.0 2.1 H. Ikezoe; et al. alpha decay of a new isotope of 209Th. Physical Review C. 1996, 54 (4): 2043. Bibcode:1996PhRvC..54.2043I. doi:10.1103/PhysRevC.54.2043 （英语）. ^ Klaus Hoffmann: Otto Hahn - Achievement and Responsibility. Translated by J. Michael Cole (Leyburn, UK). Springer, Inc., New York-Berlin-Heidelberg-London-Paris-Singapore-Tokyo 2001. p. 207 f. ISBN 0-387-95057-5. See also Klaus Hoffmann: Schuld und Verantwortung : Otto Hahn, Konflikte eines Wissenschaftlers (Springer Verlag, Berlin). 1993. ISBN 9783540567660. OCLC 28944783. ^ Report to Congress on the extraction of medical isotopes from U-233 (PDF). U.S. Department of Energy. March 2001. （原始内容 (PDF)存档于2011-09-27） （英语）. ^ Poppe, C. H.; Weiss, M. S.; Anderson, J. D. Nuclear isomers as ultra-high-energy-density materials. Air Force Meeting on High Energy Density Materials, Lancaster, CA. 1992. Bibcode:1992hedm.meet...23P （英语）. ^ Peik, E.; Tamm, Chr. Nuclear laser spectroscopy of the 3.5 eV transition in 229Th (PDF). Europhysics Letters. 2003-01-15, 61 (2): 181–186 [2013-12-14]. Bibcode:2003EL.....61..181P. doi:10.1209/epl/i2003-00210-x. （原始内容 (PDF)存档于2013年12月16日）. ^ Schumm, Thorsten. Towards a Thorium "nuclear atomic clock"? (PDF). 4th ESA international Workshop on Optical Atomic Frequency Standards & Clocks. Trani, Italy. 24–27 October 2011 [2018-01-30]. （原始内容 (PDF)存档于2016-08-10）. ^ Tkalya, Eugene V.; Zherikhin, Alexander N.; Zhudov, Valerii I. Decay of the low-energy nuclear isomer 229Thm (3/2+, 3.5±1.0 eV) in solids (dielectrics and metals): A new scheme of experimental research. Physical Review C. 2000, 61 (6): 064308. Bibcode:2000PhRvC..61f4308T. doi:10.1103/PhysRevC.61.064308 （英语）. ^ Isotopes Project Home Page, Lawrence Berkeley National Laboratory. Isotopes of Thorium (Z=90). [2010-01-18]. （原始内容存档于2010-02-03）. ^ Rutherford Appleton Laboratory. Th-232 Decay Chain. [2010-01-25]. （原始内容存档于2012-04-19）. ^ World Nuclear Association. Thorium. [2010-01-25]. （原始内容存档于2012-04-19）. ^ 消化系恶性肿瘤-胆管癌. 马偕纪念医院. [2018-01-30]. 来自日本1979年的报告，在144位接受过 thorotrast的病患，死后解剖中，竟然高达65%有肝肿瘤，绝多数都是胆管癌。 ^ Krasinskas, Alyssa M; Minda, Justina; Saul, Scott H; Shaked, Abraham; Furth, Emma E. Redistribution of thorotrast into a liver allograft several years following transplantation: a case report. Mod Pathol. 2004, 17 (1): 117–120. PMID 14631374. doi:10.1038/modpathol.3800008. ^ Georges, Audi. The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties. Nuclear Physics A (Atomic Mass Data Center). 2003, 729: 3–128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. ^ Single particle level schemes for Thorium 203 (Z=90, N=113). www-phynu.cea.fr. ^ ADOPTED LEVELS for 208Th. nndc.bnl.gov. ^ 17.0 17.1 M. Wang and G. Audi and A. H. Wapstra and F. G. Kondev and M. MacCormick and X. Xu and B. Pfeiffer. The AME2012 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references. Chin.Phys.C. 2012, 36: 1603. ^ Single particle level schemes for Thorium 275 (Z=90, N=185). www-phynu.cea.fr. ^ Universal Nuclide Chart. nucleonica. [2015-11-03]. （原始内容存档于2017-02-19）. 含有内容需登入查看的页面 (link) Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003). Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) （页面存档备份，存于网际网路档案馆）. Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005) （页面存档备份，存于网际网路档案馆）. Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page. Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties （页面存档备份，存于网际网路档案馆）, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003). National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database （页面存档备份，存于网际网路档案馆） (retrieved Sept. 2005). David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes. |
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