Изотопы франция
Изотопы франция — разновидности атомов (и ядер) химического элемента франция, имеющие разное содержание нейтронов в ядре.
Франций не имеет стабильных изотопов. На 2022 год известно 36 изотопов франция с массовыми числами 197—233 и несколько метастабильных ядерных изомеров[1]. Франций-223 (самый долгоживущий из изотопов франция, период полураспада 22 минуты) входит в одну из побочных ветвей природного радиоактивного ряда урана-235 и содержится в крайне малых количествах в урановых минералах.
История получения
В 1948 году изотопы 212Fr, 218Fr, 219Fr и 220Fr зафиксировали при распаде продуктов обстрела тория дейтронами на синхротроне в Беркли.
В Дубне металлический уран облучали протонами, при этом получался франций-210. За 15 минут облучения в 1 г урана получали до 5·10−13 г франция.
В 1967 году в продуктах распада актиния, который нарабатывали бомбардировкой висмута ядрами углерода на ускорителе в Дубне нашли франций-214. С конца 60-х годов на Линейном ускорителе тяжелых ионов в Беркли облучали свинец и таллий ядрами азота и неона. Удалось получить изотопы франций-215 и 216. Там же, обстреливая золото, свинец, таллий ядрами кислорода, бора и углерода получили франций-213 и легкие изотопы 204—211. Стреляя протонами по мишени из расплавленного олова, в 1969 году на синхротроне в ЦЕРНе получили тяжёлые изотопы — 224Fr, 225Fr и 226Fr, в 1975 году там же обнаружили франций-229, бомбардируя протонами уран-лантановую мишень. Самый тяжёлый изотоп франций-233 открыли в 2010 году на синхротроне в Дармштадте другим способом — обстреливали легкую мишень из бериллия ионами урана. Один из самых легких изотопов, франций-199 — изучили в 1999 году на циклотроне RIKEN в Японии: там обстреливали тулий ядрами аргона[2].
Таблица изотопов франция
| Символ нуклида |
Историческое название | Z(p) | N(n) | Масса изотопа[3] (а. е. м.) |
Период полураспада[4] (T1/2) |
Канал распада | Продукт распада | Спин и чётность ядра[4] |
Распространённость изотопа в природе |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Энергия возбуждения | |||||||||
| 197Fr[1] | 87 | 110 | 199,01101(6) | 2,3(1,9) мс | α | 193At | (7/2-) | ||
| 198Fr[1] | 87 | 111 | 200,01028(3) | 15(3) мс | α | 194At | 3+# | ||
| 199Fr | 87 | 112 | 199,00726(4) | 16(7) мс | 1/2+# | ||||
| 200Fr | 87 | 113 | 200,00657(8) | 24(10) мс | α | 196At | 3+# | ||
| 200mFr | 60(110) кэВ | 650(210) мс | α | 196At | 10−# | ||||
| ИП (редко) | 200Fr | ||||||||
| 201Fr | 87 | 114 | 201,00386(8) | 67(3) мс | α (99 %) | 197At | (9/2−) | ||
| β+ (1 %) | 201Rn | ||||||||
| 202Fr | 87 | 115 | 202,00337(5) | 290(30) мс | α (97 %) | 198At | (3+) | ||
| β+ (3 %) | 202Rn | ||||||||
| 202mFr | 330(90)# кэВ | 340(40) мс | α (97 %) | 198At | (10−) | ||||
| β+ (3 %) | 202Rn | ||||||||
| 203Fr | 87 | 116 | 203,000925(17) | 0,55(2) с | α (95 %) | 199At | (9/2−)# | ||
| β+ (5 %) | 203Rn | ||||||||
| 204Fr | 87 | 117 | 204,000653(26) | 1,7(3) с | α (96 %) | 200At | (3+) | ||
| β+ (4 %) | 204Rn | ||||||||
| 204m1Fr | 50(4) кэВ | 2,6(3) с | α (90 %) | 200At | (7+) | ||||
| β+ (10 %) | 204Rn | ||||||||
| 204m2Fr | 326(4) кэВ | 1,7(6) с | (10−) | ||||||
| 205Fr | 87 | 118 | 204,998594(8) | 3,80(3) с | α (99 %) | 201At | (9/2−) | ||
| β+ (1 %) | 205Rn | ||||||||
| 206Fr | 87 | 119 | 205,99867(3) | ~16 с | β+ (58 %) | 206Rn | (2+, 3+) | ||
| α (42 %) | 202At | ||||||||
| 206m1Fr | 190(40) кэВ | 15,9(1) с | (7+) | ||||||
| 206m2Fr | 730(40) кэВ | 700(100) мс | (10−) | ||||||
| 207Fr | 87 | 120 | 206,99695(5) | 14,8(1) с | α (95 %) | 203At | 9/2− | ||
| β+ (5 %) | 207Rn | ||||||||
| 208Fr | 87 | 121 | 207,99714(5) | 59,1(3) с | α (90 %) | 204At | 7+ | ||
| β+ (10 %) | 208Rn | ||||||||
| 209Fr | 87 | 122 | 208,995954(16) | 50,0(3) с | α (89 %) | 205At | 9/2− | ||
| β+ (11 %) | 209Rn | ||||||||
| 210Fr | 87 | 123 | 209,996408(24) | 3,18(6) мин | α (60 %) | 206At | 6+ | ||
| β+ (40 %) | 210Rn | ||||||||
| 211Fr | 87 | 124 | 210,995537(23) | 3,10(2) мин | α (80 %) | 207At | 9/2− | ||
| β+ (20 %) | 211Rn | ||||||||
| 212Fr | 87 | 125 | 211,996202(28) | 20,0(6) мин | β+ (57 %) | 212Rn | 5+ | ||
| α (43 %) | 208At | ||||||||
| 213Fr | 87 | 126 | 212,996189(8) | 34,6(3) с | α (99,45 %) | 209At | 9/2− | ||
| β+ (0,55 %) | 213Rn | ||||||||
| 214Fr | 87 | 127 | 213,998971(9) | 5,0(2) мс | α | 210At | (1−) | ||
| 214m1Fr | 123(6) кэВ | 3,35(5) мс | α | 210At | (8−) | ||||
| 214m2Fr | 638(6) кэВ | 103(4) нс | (11+) | ||||||
| 214m3Fr | 6477+Y кэВ | 108(7) нс | (33+) | ||||||
| 215Fr | 87 | 128 | 215,000341(8) | 86(5) нс | α | 211At | 9/2− | ||
| 216Fr | 87 | 129 | 216,003198(15) | 0,70(2) мкс | α | 212At | (1−) | ||
| β+ (2⋅10−7%) | 216Rn | ||||||||
| 217Fr | 87 | 130 | 217,004632(7) | 16,8(19) мкс | α | 213At | 9/2− | ||
| 218Fr | 87 | 131 | 218,007578(5) | 1,0(6) мс | α | 214At | 1− | ||
| 218m1Fr | 86(4) кэВ | 22,0(5) мс | α | 214At | |||||
| ИП (редко) | 218Fr | ||||||||
| 218m2Fr | 200(150)# кэВ | высокий | |||||||
| 219Fr | 87 | 132 | 219,009252(8) | 20(2) мс | α | 215At | 9/2− | ||
| 220Fr | 87 | 133 | 220,012327(4) | 27,4(3) с | α (99,65 %) | 216At | 1+ | ||
| β− (0,35 %) | 220Ra | ||||||||
| 221Fr | 87 | 134 | 221,014255(5) | 4,9(2) мин | α (99,9 %) | 217At | 5/2− | ||
| β− (0,1 %) | 221Ra | ||||||||
| КР (8,79⋅10−11%) | 207Tl 14C | ||||||||
| 222Fr | 87 | 135 | 222,017552(23) | 14,2(3) мин | β− | 222Ra | 2− | ||
| 223Fr | Актиний K | 87 | 136 | 223,0197359(26) | 22,00(7) мин | β− (99,99 %) | 223Ra | 3/2(−) | следовые количества[прим. 1] |
| α (0,006 %) | 219At | ||||||||
| 224Fr | 87 | 137 | 224,02325(5) | 3,33(10) мин | β− | 224Ra | 1− | ||
| 225Fr | 87 | 138 | 225,02557(3) | 4,0(2) мин | β− | 225Ra | 3/2− | ||
| 226Fr | 87 | 139 | 226,02939(11) | 49(1) с | β− | 226Ra | 1− | ||
| 227Fr | 87 | 140 | 227,03184(11) | 2,47(3) мин | β− | 227Ra | 1/2+ | ||
| 228Fr | 87 | 141 | 228,03573(22)# | 38(1) с | β− | 228Ra | 2− | ||
| 229Fr | 87 | 142 | 229,03845(4) | 50,2(4) с | β− | 229Ra | (1/2+)# | ||
| 230Fr | 87 | 143 | 230,04251(48)# | 19,1(5) с | β− | 230Ra | |||
| 231Fr | 87 | 144 | 231,04544(50)# | 17,6(6) с | β− | 231Ra | (1/2+)# | ||
| 232Fr | 87 | 145 | 232,04977(69)# | 5(1) с | β− | 232Ra | |||
| 233Fr[1] | 87 | 146 | 232,052518(21) | 900(100) мс | β− | 232Ra | 1/2+ # | ||
Пояснения к таблице
- Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.
- Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада. Символами, выделенными жирным курсивом, обозначены радиоактивные продукты распада, имеющие периоды полураспада, сравнимые с возрастом Земли или превосходящие его и вследствие этого присутствующие в природной смеси.
- Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями Z и N). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.
- Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК, для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.
Примечания
- ↑ 1 2 3 4 Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S., Audi G. The Nubase2020 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 45, iss. 3. — P. 030001-1—030001-180. — doi:10.1088/1674-1137/abddae.
- ↑ А. Мотыляев. Франций: факты и фактики. Химия и жизнь (2018).
- ↑ Данные приведены по Wang M., Audi G., Kondev F. G., Huang W. J., Naimi S., Xu X. The Ame2016 atomic mass evaluation (I). Evaluation of input data; and adjustment procedures (англ.) // Chinese Physics C. — 2016. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030002-1—030002-344. — doi:10.1088/1674-1137/41/3/030002.
- ↑ 1 2 Данные приведены по Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — .
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
