Изотопи на ксенонот

Природниот ксенон (<sub>54</sub> Xe) се состои од седум стабилни изотопи и два изотопи многу долготрајни. Двојниот електронски зафат е забележан во <sup>124</sup>Xe (полураспад ) и двојно бета распаѓање во <sup>136</sup>Xe (полураспад ), кои се меѓу најдолгите измерени полураспади на сите нуклиди. За изотопите <sup>126</sup>Xe и <sup>134</sup>Xe исто така се предвидува дека ќе претрпат двојно бета распаѓање, но овој процес никогаш не бил забележан кај овие изотопи, така што тие се сметаат за стабилни. Надвор од овие стабилни форми, проучувани се 32 вештачки нестабилни изотопи и различни изомери, од кои најдолготрајниот е <sup>127</sup>Xe со полураспад од 36.345 дена. Сите други изотопи имаат полураспад помал од 12 дена, повеќето помалку од 20 часа. Најкраткиот изотоп, <sup>108</sup>Xe, има полураспад од 58 μs, и е најтешкиот познат нуклид со еднаков број на протони и неутрони. Од познатите изомери, најдолготрајниот е <sup>131m</sup>Xe со полураспад од 11.934 дена. <sup>129</sup>Xe се произведува со бета распад од <sub>129</sub>I (полураспад: 16 милиони години); <sup>131m</sup>Xe, <sup>133</sup>Xe, <sup>133m</sup>Xe и <sup>135</sup>Xe се некои од производите на цепење на <sup>235</sup>U и <sub>239</sub>Pu, па затоа се користат како индикатори за јадрени експлозии.
Вештачкиот изотоп <sub>135</sub>Xe е од значително значење во работата на јадрените реактори. <sup>135</sup>Xe има огромен пресек за топлински неутрони, 2,65×10 <sup>6</sup> барни, така што делува како апсорбер на неутрони или „отров“ што може да ја забави или запре верижната реакција по одреден период на работа. Ова било откриено во најраните јадрени реактори изградени од американскиот проект „Менхетен“ за производство на плутониум. Поради овој ефект, дизајнерите морале да направат одредби за да ја зголемат реактивноста на реакторот (бројот на неутрони по цепење што продолжуваат до цепење на други атоми на јадрено гориво) над почетната вредност потребна за започнување на верижната реакција. Од истата причина, производите од цепење произведени во јадрена експлозија и електрана значително се разликуваат бидејќи голем дел од ќе апсорбира неутрони во реактор во стабилна состојба, додека во основа ниту еден од има време да се распадне во ксенон пред експлозијата на бомбата да ја отстрани од јадреното зрачење.
Релативно високи концентрации на радиоактивни ксенонски изотопи исто така биле пронајдени кои произлегуваат од јадрени реактори поради ослободувањето на овој гас за цепење од испукани горивни прачки или расцепување на ураниум во вода за ладење. Концентрациите на овие изотопи сè уште се обично ниски во споредба со природниот радиоактивен благороден гас <sub>222</sub>Rn.
Бидејќи ксенонот е трагач за два родителски изотопи, односот на изотопот Xe во метеоритите е моќна алатка за проучување на формирањето на Сончевиот Систем. Методот на датирање I-Xe го дава времето поминато помеѓу нуклеосинтезата и кондензацијата на цврст објект од сончевата маглина (ксенонот е гас, само оној дел од него што настанал по кондензацијата ќе биде присутен во објектот). Ксенонските изотопи се исто така моќна алатка за разбирање на копнената диференцијација. Се верувало дека вишокот <sup>129</sup>Xe пронајден во гасовите на бунарите со јаглерод диоксид од Ново Мексико е од распаѓањето на гасовите добиени од плашт веднаш по формирањето на Земјата. Се претпоставува дека изотопскиот состав на атмосферскиот ксенон флуктуирал пред Кислородната катастрофа пред да се стабилизира, можеби како резултат на порастот на атмосферскиот O<sub>2</sub>.
1 Список на изотопи
<sup>108</sup>Xe, 54, 54, 107.95423(41), 72(35) μs, α, <sup>104</sup>Te, 0+
<sup>109</sup>Xe, 54, 55, 108.95043(32), 13(2) ms, α, <sup>105</sup>Te, (7/2+)
<sup>110</sup>Xe, 54, 56, 109.94426(11), 93(3) ms, α (64%), <sup>106</sup>Te, 0+
β<sup>+</sup> (36%), <sup>110</sup>I
<sup>111</sup>Xe, 54, 57, 110.94147(12)#, 740(200) ms, β<sup>+</sup> (89.6%), <sup>111</sup>I, 5/2+#
α (10.4%), <sup>107</sup>Te
<sup>112</sup>Xe, 54, 58, 111.9355591(89), 2.7(8) s, β<sup>+</sup> (98.8%), <sup>112</sup>I, 0+
α (1.2%), <sup>108</sup>Te
<sup>113</sup>Xe, 54, 59, 112.9332217(73), 2.74(8) s, β<sup>+</sup> (92.98%), <sup>113</sup>I, 5/2+#
β<sup>+</sup>, p (7%), <sup>112</sup>Te
α (?%), <sup>109</sup>Te
β<sup>+</sup>, α (~0.007%), <sup>109</sup>Sb
<sup>113m</sup>Xe, 403.6(14) keV, 6.9(3) μs, ИП, <sup>113</sup>Xe, (11/2−)
<sup>114</sup>Xe, 54, 60, 113.927980(12), 10.0(4) s, β<sup>+</sup>, <sup>114</sup>I, 0+
<sup>115</sup>Xe, 54, 61, 114.926294(13), 18(3) s, β<sup>+</sup> (99.66%), <sup>115</sup>I, (5/2+)
β<sup>+</sup>, p (0.34%), <sup>114</sup>Te
<sup>116</sup>Xe, 54, 62, 115.921581(14), 59(2) s, β<sup>+</sup>, <sup>116</sup>I, 0+
<sup>117</sup>Xe, 54, 63, 116.920359(11), 61(2) s, β<sup>+</sup>, <sup>117</sup>I, 5/2+
β<sup>+</sup>, p (0.0029%), <sup>116</sup>Te
<sup>118</sup>Xe, 54, 64, 117.916179(11), 3.8(9) min, β<sup>+</sup>, <sup>118</sup>I, 0+
<sup>119</sup>Xe, 54, 65, 118.915411(11), 5.8(3) min, β<sup>+</sup> (79%), <sup>119</sup>I, 5/2+
ЕЗ (21%), <sup>119</sup>I
<sup>120</sup>Xe, 54, 66, 119.911784(13), 46.0(6) min, β<sup>+</sup>, <sup>120</sup>I, 0+
<sup>121</sup>Xe, 54, 67, 120.911453(11), 40.1(20) min, β<sup>+</sup>, <sup>121</sup>I, 5/2+
<sup>122</sup>Xe, 54, 68, 121.908368(12), 20.1(1) h, ЕЗ, <sup>122</sup>I, 0+
<sup>123</sup>Xe, 54, 69, 122.908482(10), 2.08(2) h, β<sup>+</sup>, <sup>123</sup>I, 1/2+
<sup>123m</sup>Xe, 185.18(11) keV, 5.49(26) μs, ИП, <sup>123</sup>Xe, 7/2−
<sup>124</sup>Xe, 54, 70, 123.9058852(15), 1.8(5 (статистичка), 1 (системска)) y, Двоен ЕЗ, <sup>124</sup>Te, 0+, 9.5(5)×10<sup>−4</sup><sup>125</sup>Xe, 54, 71, 124.9063876(15), 16.87(8) h, ЕЗ / β<sup>+</sup>, <sup>125</sup>I, 1/2+
<sup>125m1</sup>Xe, 252.61(14) keV, 56.9(9) s, ИП, <sup>125</sup>Xe, 9/2−
<sup>125m2</sup>Xe, 295.89(15) keV, 0.14(3) μs, ИП, <sup>125</sup>Xe, 7/2+
<sup>126</sup>Xe, 54, 72, 125.904297422(6), Набљудувачки стабилен, 0+, 8.9(3)×10<sup>−4</sup><sup>127</sup>Xe, 54, 73, 126.9051836(44), 36.342(3) d, ЕЗ, <sup>127</sup>I, 1/2+
<sup>127m</sup>Xe, 297.10(8) keV, 69.2(9) s, ИП, <sup>127</sup>Xe, 9/2−
<sup>128</sup>Xe, 54, 74, 127.9035307534(56), Стабилен, 0+, 0.01910(13)
<sup>128m</sup>Xe, 2787.2(3) keV, 83(2) ns, ИП, <sup>128</sup>Xe, 8−
<sup>129</sup>Xe, 54, 75, 128.9047808574(54), Стабилен, 1/2+, 0.26401(138)
<sup>129m</sup>Xe, 236.14(3) keV, 8.88(2) d, ИП, <sup>129</sup>Xe, 11/2−
<sup>130</sup>Xe, 54, 76, 129.903509346(10), Стабилен, 0+, 0.04071(22)
<sup>131</sup>Xe, 54, 77, 130.9050841281(55), Стабилен, 3/2+, 0.21232(51)
<sup>131m</sup>Xe, 163.930(8) keV, 11.948(12) d, ИП, <sup>131</sup>Xe, 11/2−
<sup>132</sup>Xe, 54, 78, 131.9041550835(54), Стабилен, 0+, 0.26909(55)
<sup>132m</sup>Xe, 2752.21(17) keV, 8.39(11) ms, ИП, <sup>132</sup>Xe, (10+)
<sup>133</sup>Xe, 54, 79, 132.9059107(26), 5.2474(5) d, β<sup>−</sup>, <sup>133</sup>Cs, 3/2+
<sup>133m1</sup>Xe, 233.221(15) keV, 2.198(13) d, ИП, <sup>133</sup>Xe, 11/2−
<sup>133m2</sup>Xe, 2147(20)# keV, 8.64(13) ms, ИП, <sup>133</sup>Xe, (23/2+)
<sup>134</sup>Xe, 54, 80, 133.905393030(6), Набљудувачки стабилен, 0+, 0.10436(35)
<sup>134m1</sup>Xe, 1965.5(5) keV, 290(17) ms, ИП, <sup>134</sup>Xe, 7−
<sup>134m2</sup>Xe, 3025.2(15) keV, 5(1) μs, ИП, <sup>134</sup>Xe, (10+)
<sup>135</sup>Xe, 54, 81, 134.9072314(39), 9.14(2) h, β<sup>−</sup>, <sup>135</sup>Cs, 3/2+
<sup>135m</sup>Xe, 526.551(13) keV, 15.29(5) min, ИП (99.70%), <sup>135</sup>Xe, 11/2−
β<sup>−</sup> (0.30%), <sup>135</sup>Cs
<sup>136</sup>Xe, 54, 82, 135.907214474(7), 2.18(5) y, β<sup>−</sup>β<sup>−</sup>, <sup>136</sup>Ba, 0+, 0.08857(72)
<sup>136m</sup>Xe, 1891.74(7) keV, 2.92(3) μs, ИП, ''<sup>136</sup>Xe'', 6+
<sup>137</sup>Xe, 54, 83, 136.91155777(11), 3.818(13) min, β<sup>−</sup>, <sup>137</sup>Cs, 7/2−
<sup>138</sup>Xe, 54, 84, 137.9141463(30), 14.14(7) min, β<sup>−</sup>, <sup>138</sup>Cs, 0+
<sup>139</sup>Xe, 54, 85, 138.9187922(23), 39.68(14) s, β<sup>−</sup>, <sup>139</sup>Cs, 3/2−
<sup>140</sup>Xe, 54, 86, 139.9216458(25), 13.60(10) s, β<sup>−</sup>, <sup>140</sup>Cs, 0+
<sup>141</sup>Xe, 54, 87, 140.9267872(31), 1.73(1) s, β<sup>−</sup> (99.96%), <sup>141</sup>Cs, 5/2−
β<sup>−</sup>, n (0.044%), <sup>140</sup>Cs
<sup>142</sup>Xe, 54, 88, 141.9299731(29), 1.23(2) s, β<sup>−</sup> (99.63%), <sup>142</sup>Cs, 0+
β<sup>−</sup>, n (0.37%), <sup>141</sup>Cs
<sup>143</sup>Xe, 54, 89, 142.9353696(50), 511(6) ms, β<sup>−</sup> (99.00%), <sup>143</sup>Cs, 5/2−
β<sup>−</sup>, n (1.00%), <sup>142</sup>Cs
<sup>144</sup>Xe, 54, 90, 143.9389451(57), 0.388(7) s, β<sup>−</sup> (97.0%), <sup>144</sup>Cs, 0+
β<sup>−</sup>, n (3.0%), <sup>143</sup>Cs
<sup>145</sup>Xe, 54, 91, 144.944720(12), 188(4) ms, β<sup>−</sup> (95.0%), <sup>145</sup>Cs, 3/2−#
β<sup>−</sup>, n (5.0%), <sup>144</sup>Cs
<sup>146</sup>Xe, 54, 92, 145.948518(26), 146(6) ms, β<sup>−</sup>, <sup>146</sup>Cs, 0+
β<sup>−</sup>, n (6.9%), <sup>145</sup>Cs
<sup>147</sup>Xe, 54, 93, 146.95448(22)#, 88(14) ms, β<sup>−</sup> (>92%), <sup>147</sup>Cs, 3/2−#
β<sup>−</sup>, n (<8%), <sup>146</sup>Cs
<sup>148</sup>Xe, 54, 94, 147.95851(32)#, 85(15) ms, β<sup>−</sup>, <sup>148</sup>Cs, 0+
<sup>149</sup>Xe, 54, 95, 148.96457(32)#, 50# ms[>550 ms], 3/2−#
<sup>150</sup>Xe, 54, 96, 149.96888(32)#, 40# ms>550 ns, 0+
2 Ксенон-124
Ксенон-124 е изотоп на ксенон кој е подложен на двоен електронски зафат до телур-124 со многу долг полураспад од години, повеќе од 12 реда на величина подолг од староста на вселената. Вакви распаѓања се забележани во детекторот XENON1T во 2019 година и се најретките процеси некогаш директно забележани. (Биле измерени уште побавни распаѓања на други јадра, но со откривање на производи на распаѓање кои се акумулирале во текот на милијарди години, наместо директно да се набљудуваат. )
3 Ксенон-133
Ксенон-133 (се продава како лек под брендот ''Xeneisol'', ATC код ) е изотоп на ксенон. Тоа е радионуклид кој се вдишува за да се процени пулмоналната функција и да се сликаат белите дробови. Исто така се употребува за сликање на протокот на крв, особено во мозокот.<sup>133</sup>Xe е исто така важен производ за цепење. Се испушта во атмосферата во мали количини од некои јадрени централи.
4 Ксенон-135
Ксенон-135 е радиоактивен изотоп на ксенон, произведен како производ на цепење на ураниум. Има полураспад од околу 9,2 часа и е најмоќниот познат јадрен отров што апсорбира неутрони (има пресек на апсорпција на неутрони од 2 милиони барни ). Вкупниот принос на ксенон-135 од цепење е 6,3%, иако најголем дел од ова е резултат на радиоактивното распаѓање на телур-135 и јод-135 произведени од цепење. Xe-135 има значаен ефект врз работата на јадрениот реактор (ксенонска јама). Се испушта во атмосферата во мали количини од некои јадрени централи.
5 Ксенон-136
Ксенон-136 е изотоп на ксенон кој се подложува на двојно бета-распаѓање до бариум -136 со многу долг полураспад од години, повеќе од 10 реда на величина подолг од староста на вселената. Се користи во опсерваторијата за збогатен ксенон за пребарување на двојно бета распаѓање без неутрино.
6 Наводи
* Isotope masses from by Georges Audi, Aaldert Hendrik Wapstra, Catherine Thibault, Jean Blachot and Olivier Bersillon in ''Nuclear Physics'' A729 (2003).
***** Half-life, spin, and isomer data selected from the following sources.
******