钍的同位素

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，钍最为稳定，半衰期长达140.56亿年（1.4056×1010），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，发现深海中钍的含量较高，因此IUPAC将钍归类为双核素元素。由于天然钍元素样本中，钍和钍存在一定的比例，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，最轻的为钍、最重的为钍。

## 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：

## 值得注意的同位素

### 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），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-225。钍-229是铀-233的衰变产物，其主要用途是生产医用同位素锕-225和铋-213。

#### 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8.28 ± 0.17 eV，半衰期约为7微秒。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激发能量极低，是目前已知核异构体中最低的，并且仅要波长在UV-C范围内的激光，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、精确的时钟、量子电脑的量子位元或测试化学环境对核衰变率的影响。

### 钍-230

钍的同位素中，钍-230一度认为是另一个元素Ionium，元素名称是锿（Ionium），后来才发现也是钍的同位素，不过Ionium-thorium dating仍翻作锿钍定年法。现在“锿”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。钍-232会发生阿尔法衰变，但其半衰期十分长，长达140.56亿年（1.4056×1010），比地球的年龄还长，甚至长于普遍接受的宇宙年龄。

钍-232的衰变方式共有三种，大部分会透过α衰变，衰变成镭-228；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。

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。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，现在钍-232被列为致癌物质。

### 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。

## 图表

207Th

9.7(+46.6−4.4) ms

α

203Ra

208Th

208.01791(4)

1.7(+1.7-0.6) ms

α

204Ra

0+

209Th

209.01772(11)

7(5) ms3.8(+69−15)

α

205Ra

5/2−#

α

206Ra

β+ （不常见）

210Ac

α

207Ra

β+ （不常见）

211Ac

α (99.7%)

208Ra

β+ (.3%)

212Ac

α

209Ra

β+ （不常见）

213Ac

214Th

214.011500(18)

100(25) ms

α

210Ra

0+

215Th

215.011730(29)

1.2(2) s

α

211Ra

(1/2−)

α (99.99%)

212Ra

β+ (.006%)

216Ac

216m1Th

2042(13) keV

137(4) µs

(8+)

216m2Th

2637(20) keV

615(55) ns

(11−)

217Th

217.013114(22)

240(5) µs

α

213Ra

(9/2+)

218Th

218.013284(14)

109(13) ns

α

214Ra

0+

α

215Ra

β+ (10−7%)

219Ac

α

216Ra

EC (2×10−7%)

220Ac

221Th

221.018184(10)

1.73(3) ms

α

217Ra

(7/2+)

α

218Ra

EC (1.3×10−8%)

222Ac

223Th

223.020811(10)

0.60(2) s

α

219Ra

(5/2)+

224Th

224.021467(12)

1.05(2) s

α

220Ra

0+

α (90%)

221Ra

EC (10%)

225Ac

226Th

226.024903(5)

30.57(10) min

α

222Ra

0+

227Th

Radioactinium

227.0277041(27)

18.68(9) d

α

223Ra

1/2+

Trace

α

224Ra

CD (1.3×10−11%)

208Pb20O

229Th

229.031762(3)

7.34(16)×103 y

α

225Ra

5/2+

229mTh

8.3(2) eV

7(1) μs

IT

229Th

3/2+

α

226Ra

CD (5.6×10−11%)

206Hg24Ne

SF (5×10−11%)

(Various)

β-

231Pa

α (10−8%)

227Ra

α

228Ra

SF (1.1×10−9%)

(various)

CD (2.78×10−10%)

182Yb26Ne24Ne

233Th

233.0415818(21)

21.83(4) min

β-

233Pa

1/2+

234Th

Uranium X1

234.043601(4)

24.10(3) d

β-

234mPa

0+

Trace

235Th

235.04751(5)

7.2(1) min

β-

235Pa

(1/2+)#

236Th

236.04987(21)#

37.5(2) min

β-

236Pa

0+

237Th

237.05389(39)#

4.8(5) min

β-

237Pa

5/2+#

238Th

238.0565(3)#

9.4(20) min

β-

238Pa

0+

## 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.

## 基本资料

- infobox_name：thorium
- 货币符号：Th
- 日语原文：钍
- standard atomic weight：232.0377(4)