ニッケルの同位体

ニッケル（Ni）の同位体のうち天然に生成するものには、58Ni、60Ni、61Ni、62Ni、64Niの5種類がある。そのうち58Niが天然存在比68.077%と最も多量に存在する。18種類の放射性同位体が確認されていて、そのうち59Niの半減期が最も長く7万6000年である。また、63Niの半減期は100.1年、56Niの半減期は6.077日である。その他全ては60時間以下の半減期を持ち、そのほとんどは30秒以下である。1つの核異性体も持つ。

59Niは宇宙線から生成される長寿命の放射性同位体であり、半減期は7万6000年である。59Niには、隕石の年代測定や氷や堆積物中の地球外物質の割合の測定等、同位体地質学で多くの用途がある。60Niは既に崩壊しつくした60Fe（半減期260万年）から直接生成した同位体である。長い半減期を持っていたため、太陽系の物質に高割合で60Feが存在していた領域があれば60Ni構成割合に観測できる程度の多様性を生み出しているはずである。そのため、地球外の物質の60Ni構成割合を測定することにより、太陽系の形成と進化を知ることができる。

62Niは、電子殻まで計算に入れると、全ての同位体の中で核子当たりの結合エネルギーが最も大きい。そのため、この同位体を形成する反応は、より大きな原子を形成する反応よりも多くのエネルギーを放出する。例えば、2つの40Ca原子から80Krを形成する反応では、核子当たり4つの電子と77KeVのエネルギーを放出するが、鉄やニッケルを形成する反応ではバリオン当たりさらに多くのエネルギーを放出する。

63Niは、63Cuに高速中性子が衝突することにより生成され、半減期は100.1年である。広島原爆において被爆した銅サンプル中の63Niの量を測定することにより、被曝量を推定する研究が行われている液体シンチレーション法による広島原爆被爆銅試料中の63Niの測定、柴田誠一、京都大学原子炉実験所。

1999年に発見された48Niは既知のニッケルの同位体のうち、最も中性子が少ない同位体である。48Niは28個の陽子と20個の中性子からなり、魔法数となっている。ニッケルの同位体の原子量は48から78の間にある。
78Niの半減期は110ミリ秒であり、超新星爆発による元素合成により生成される、鉄以上の同位体として重要であると考えられている。なお、この核種も魔法核である。

標準原子量は58.6934(2) uである。

 一覧 
 同位体核種 Z(p) N(n) 同位体質量 (u)  半減期 核スピン数 天然存在比 天然存在比(範囲) 励起エネルギー 48Ni 28 20 48.01975(54)# 10# ms [>500 ns] 0+ 49Ni 28 21 49.00966(43)# 13(4) ms [12(+5-3) ms] 7/2-# 50Ni 28 22 49.99593(28)# 9.1(18) ms 0+ 51Ni 28 23 50.98772(28)# 30# ms [>200 ns] 7/2-# 52Ni 28 24 51.97568(9)# 38(5) ms 0+ 53Ni 28 25 52.96847(17)# 45(15) ms (7/2-)# 54Ni 28 26 53.95791(5) 104(7) ms 0+ 55Ni 28 27 54.951330(12) 204.7(17) ms 7/2- 56Ni 28 28 55.942132(12) 6.075(10) d 0+ 57Ni 28 29 56.9397935(19) 35.60(6) h 3/2- 58Ni 28 30 57.9353429(7) STABLE [>700E+18 a] 0+ 0.680769(89) 59Ni 28 31 58.9343467(7) 7.6(5)E+4 a 3/2- 60Ni 28 32 59.9307864(7) STABLE 0+ 0.262231(77) 61Ni 28 33 60.9310560(7) STABLE 3/2- 0.011399(6) 62Ni 28 34 61.9283451(6) STABLE 0+ 0.036345(17) 63Ni 28 35 62.9296694(6) 100.1(20) a 1/2- 63mNi 87.15(11) keV 1.67(3) µs 5/2- 64Ni 28 36 63.9279660(7) STABLE 0+ 0.009256(9) 65Ni 28 37 64.9300843(7) 2.5172(3) h 5/2- 65mNi 63.37(5) keV 69(3) µs 1/2- 66Ni 28 38 65.9291393(15) 54.6(3) h 0+ 67Ni 28 39 66.931569(3) 21(1) s 1/2- 67mNi 1007(3) keV 13.3(2) µs 9/2+ 68Ni 28 40 67.931869(3) 29(2) s 0+ 68m1Ni 1770.0(10) keV 276(65) ns 0+ 68m2Ni 2849.1(3) keV 860(50) µs 5- 69Ni 28 41 68.935610(4) 11.5(3) s 9/2+ 69m1Ni 321(2) keV 3.5(4) s (1/2-) 69m2Ni 2701(10) keV 439(3) ns (17/2-) 70Ni 28 42 69.93650(37) 6.0(3) s 0+ 70mNi 2860(2) keV 232(1) ns 8+ 71Ni 28 43 70.94074(40) 2.56(3) s 1/2-# 72Ni 28 44 71.94209(47) 1.57(5) s 0+ 73Ni 28 45 72.94647(32)# 0.84(3) s (9/2+) 74Ni 28 46 73.94807(43)# 0.68(18) s 0+ 75Ni 28 47 74.95287(43)# 0.6(2) s (7/2+)# 76Ni 28 48 75.95533(97)# 470(390) ms [0.24(+55-24) s] 0+ 77Ni 28 49 76.96055(54)# 300# ms [>300 ns] 9/2+# 78Ni 28 50 77.96318(118)# 120# ms [>300 ns] 0+

出典

 参考文献 
 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). Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005).
 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, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
 National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database (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.

Category:同位体の一覧
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