# 釷的同位素[编辑]

主要的釷同位素|

| 同位素
 | 衰變
 |
| --- | --- |
|  | 丰度
 | 半衰期 (*t*1/2) | 方式
 | 能量 （MeV）
 | 產物
 |
| 227Th
 | 痕量
 | 18.693 天 | α
 | 6.147
 | 223Ra
 |
| 228Th
 | 痕量
 | 1.9125 年 | α
 | 5.520
 | 224Ra
 |
| CD
 | 44.723
 | 208Pb
 |
| 229Th
 | 痕量
 | 7916 年 | α
 | 5.168
 | 225Ra
 |
| 229mTh
 | 人造
 | 7 微秒 | IT
 | 0.0000082
 | 229Th
 |
| 230Th
 | 0.02%
 | 7.54×104 年 | α
 | 4.770
 | 226Ra
 |
| 231Th
 | 痕量
 | 25.52 小時 | β− | 0.391
 | 231Pa
 |
| 232Th
 | 99.98%
 | 1.40×1010 年 | α
 | 4.082
 | 228Ra
 |
| SF
 | —
 | —
 |
| 233Th
 | 痕量
 | 21.83 分钟 | β− | 1.242
 | 233Pa
 |
| 234Th
 | 痕量
 | 24.107 天 | β− | 0.274
 | 234Pa
 |

 |
| 標準原子質量 (*A*r, 標準) | * 7002232037700000000♠232.0377(4)
 |
|

|  |  |
| --- | --- |
| ←Ac（89） | Pa（91）→ |

 |
|

**釷**（標準原子質量：232.0377
）有6種天然存在的同位素，但沒有任何一種是穩定的。其中，232
Th
最為穩定，半衰期長達140.56億年（1.4056×1010），比地球的年齡和普遍接受的宇宙年齡還要長。天然的釷元素樣本幾乎都是由這個同位素構成，因此，釷曾經被認為是單核素元素（僅有一種穩定同位素的元素）。然而，2013年，發現深海中230
Th
的含量較高，因此IUPAC將釷歸類為雙核素元素。由於天然釷元素樣本中，232
Th
和230
Th
存在一定的比例，因此可以給出釷的標準原子質量，約為7002232037700000000♠232.0377
。

目前已觀測到的釷同位素中，最輕的為207
Th
、最重的為238
Th
。

## 錒系元素與裂變產物

許多釷同位素是錒系元素的裂變產物之一，其餘錒系元素的裂變產物列出如下表，其中釷-232為當中半衰期十分長的一個核素：

|  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
|

| 锕系元素和裂变产物的半衰期* 查
* 论
* 编
 |
| --- |
| 依衰变链分类的锕系元素
 | 半衰期范围
 | 依裂变产额分类的裂变产物
 |
| 4*n* | 4*n* + 1
 | 4*n* + 2
 | 4*n* + 3
 | 4.5–7%
 | 0.04–1.25%
 | <0.001%
 |
| 228Ra
 |  |  |  | 4～10年
 |  | 155Eu þ |  |
| 244Cm
 | 241Pu ƒ | 250Cf
 | 227Ac
 | 10～29年
 | 90Sr
 | 85Kr
 | 113mCd þ |
| 232U ƒ |  | 238Pu
 | 243Cm ƒ | 29～100年
 | 137Cs
 | 151Sm þ | 121mSn
 |
| 248Bk
 | 249Cf ƒ | 242mAm ƒ |  | 100～400年
 | ↑中等寿命裂变产物 没有半衰期为 100年至21万年 的裂变产物 ↓长寿命裂变产物
 |
|  | 241Am
 |  | 251Cf ƒ | 400～1000年
 |
|  |  | 226Ra
 | 247Bk
 | 1000～2000年
 |
| 240Pu
 | 229Th
 | 246Cm
 | 243Am
 | 2000～8000年
 |
|  | 245Cm ƒ | 250Cm
 | 239Pu ƒ | 8000～3万年
 |
|  |  | 230Th
 | 231Pa
 | 3～10万年
 |
| 236Np ƒ | 233U ƒ | 234U
 |  | 10～30万年
 | 99Tc
 | 126Sn
 |
| 248Cm
 |  | 242Pu
 |  | 30～140万年
 | 135Cs
 | 79Se
 |
|  | 237Np
 |  |  | 140～700萬年
 | 93Zr
 | 107Pd
 |  |
| 236U
 |  |  | 247Cm ƒ | 700～3000萬年
 |  | 129I
 |
| 244Pu
 |  |  |  | 3000万～1亿年
 | 也没有半衰期超过 2000万年的裂变产物
 |
| 232Th
 |  | 238U
 | 235U ƒ | 1～150億年
 |
| * ƒ 易裂变材料
* þ 中子毒物（热中子截面超过3000靶恩）
 |

 |

## 值得注意的同位素

### 釷-228

釷-228是帶138個中子的釷同位素。由於其位於在釷-232的分裂鏈中，因此曾被認為是新元素，並命名為「鐳釷元素」（Radiothorium, Rt），其半衰期約為一年又十一個月（1.9116年），會透過阿法衰變，衰變成鐳-206。有少數的釷-228會發生集团衰变，並衰變為氧-20和鉛-208。此外，釷-228是鈾-232的子體同位素（daughter isotope）。

### 釷-229

釷-229是釷的放射性同位素之一，由90個質子和139個中子構成，半衰期約為7,340年。會透過阿爾法衰變，衰變成鐳-225。釷-229是鈾-233的衰變產物，其主要用途是生產醫用同位素錒-225和鉍-213。

#### 釷-229m

釷-229m是釷-229的核異構體，為釷-229核的激發態，激發能量約為8.28 ± 0.17 eV，半衰期約為7微秒。釷-229m不會直接衰變成其他元素，而是會透過核異構轉換衰變回基態的釷-229。

由於釷-229m激發能量极低，是目前已知核異構體中最低的，並且僅要波長在UV-C範圍內的雷射，就可以將釷-229激發為激發態——釷-229m。 此這種異構體可以用於高密度能量存儲、精確的時鐘、量子電腦的量子位元或測試化學環境對核衰變率的影響。

### 釷-230

釷的同位素中，釷-230一度認為是另一個元素Ionium，元素名稱是鑀（Ionium），後來才發現也是釷的同位素，不過Ionium-thorium dating仍翻作鑀釷定年法。現在「鑀」為台灣對於第99號元素的中文翻譯。

### 釷-231

釷-231是釷的放射性同位素之一，由90個質子和141個中子構成，原子質量約為231.0363043 g/mol，半衰期約為25小時又三十分鐘，是鈾-235的衰變產物，且在地球上可以找到痕量的釷-231。

釷-231的衰變方式為貝他衰變，當它衰變時，它會發出β射線並衰變成鏷-231，衰變能量約為0.39 MeV。而有一億分之一的釷-231會發生阿爾法衰變，當它衰變時，它會射出α粒子（氦原子核）並衰變成鐳-227。

### 釷-232

釷-232是釷的同位素唯一一個原始核素，其占了天然釷元素的大部分，其餘釷同位素僅以痕量存在鈾和釷的短壽命衰變產物中 。釷-232會發生阿爾法衰變，但其半衰期十分長，長達140.56億年（1.4056×1010），比地球的年齡還長，甚至長於普遍接受的宇宙年齡。

釷-232的衰變方式共有三種，大部分會透過α衰變，衰變成鐳-228；有千億分之一的釷-232會發生自發裂變；有三千六百億分之一的釷-232會發生集团衰变，並分裂成鐿-182、氖-26和氖-24。而其α衰變的衰變鏈終點為鉛-208。這個衰變鏈除了釷-232之外，其餘部分十分迅速：其中半衰期最長是鐳-228，有5.75年、釷-228，1.91年、其餘半衰期均不超過5天。

釷-232容易吸收中子，並轉變成鈾-233。由於鈾-233是一種容易發生裂變的核素，因此釷-232是基礎的釷燃料循環的增殖性材料。在含釷-232的二氧化釷懸浮液，曾做為X射線診斷中的造影劑，稱為釷造影劑，但由於接受過釷造影劑的患者有65%長了肝腫瘤，而導致釷造影劑被棄用，現在釷-232被列為致癌物質。

### 釷-233

釷-233（**233Th**）是釷的放射性同位素之一，由90個質子和143個中子構成，半衰期約為21.83分鐘。會透過貝他衰變，衰變成鏷-233。

## 圖表

| 符號
 | 歷史 名稱
 | Z
 | N
 | 同位素質量（u）
 | 半衰期
 | 衰變 方式
 | 衰變 產物
 | 原子核 自旋
 | 相對豐度 （莫耳分率）
 | 相對豐度 的變化量 （莫耳分率）
 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 激發能量
 |
| 207Th
 |  | 90
 | 117
 |  | 9.7(+46.6−4.4) ms
 | α
 | 203Ra
 |  |  |  |
| 208Th
 |  | 90
 | 118
 | 208.01791(4)
 | 1.7(+1.7-0.6) ms
 | α
 | 204Ra
 | 0+
 |  |  |
| 209Th
 |  | 90
 | 119
 | 209.01772(11)
 | 7(5) ms [3.8(+69−15)]
 | α
 | 205Ra
 | 5/2−#
 |  |  |
| 210Th
 |  | 90
 | 120
 | 210.015075(27)
 | 17(11) ms [9(+17−4) ms]
 | α
 | 206Ra
 | 0+
 |  |  |
| β+ （不常見）
 | 210Ac
 |
| 211Th
 |  | 90
 | 121
 | 211.01493(8)
 | 48(20) ms [0.04(+3−1) s]
 | α
 | 207Ra
 | 5/2−#
 |  |  |
| β+ （不常見）
 | 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+ （不常見）
 | 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+
 |  |  |
| 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
 |  |
| 228Th
 | Radiothorium
 | 90
 | 138
 | 228.0287411(24)
 | 1.9116(16) y
 | α
 | 224Ra
 | 0+
 | Trace
 |  |
| CD (1.3×10−11%)
 | **208Pb** 20O
 |
| 229Th
 |  | 90
 | 139
 | 229.031762(3)
 | 7.34(16)×103 y
 | α
 | 225Ra
 | 5/2+
 |  |  |
| 229mTh
 |  | 8.3(2) eV
 | 7(1) μs
 | IT
 | 229Th
 | 3/2+
 |  |  |
| 230 Th  | Ionium
 | 90
 | 140
 | 230.0331338(19)
 | 7.538(30)×104 y
 | α
 | 226Ra
 | 0+
 | Trace
 |  |
| CD (5.6×10−11%)
 | 206Hg 24Ne
 |
| SF (5×10−11%)
 | (Various)
 |
| 231Th
 | Uranium Y
 | 90
 | 141
 | 231.0363043(19)
 | 25.52(1) h
 | β− | 231Pa
 | 5/2+
 | Trace
 |  |
| α (10−8%)
 | 227Ra
 |
| 232Th
 | Thorium
 | 90
 | 142
 | 232.0380553(21)
 | **1.405(6)×1010 y** | α
 | 228Ra
 | 0+
 | 1.0000
 |  |
| SF (1.1×10−9%)
 | (various)
 |
| CD (2.78×10−10%)
 | 182Yb 26Ne 24Ne
 |
| 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
 |  |
| 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+
 |  |  |

|  |  |  |
| --- | --- | --- |
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 |
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 |

## 参考文獻

1. 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).
2. Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) （页面存档备份，存于互联网档案馆）. *Pure Appl. Chem.* Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005) （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
3. 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，存于互联网档案馆）, 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，存于互联网档案馆） (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.