釷的同位素

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，釷最為穩定，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，發現深海中釷的含量較高，因此IUPAC將釷歸類為雙核素元素。由於天然釷元素樣本中，釷和釷存在一定的比例，因此可以給出釷的標準原子質量，約為232.0377。

目前已觀測到的釷同位素中，最輕的為釷、最重的為釷。

## 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：

## 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會發生集團衰變，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激發能量極低，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會發生集團衰變，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

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+ （不常見）

210Ac

α

207Ra

β+ （不常見）

211Ac

α (99.7%)

208Ra

β+ (.3%)

212Ac

α

209Ra

β+ （不常見）

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+

## 參考文獻

- 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.

## 基本資料

- infobox_name：thorium
- 貨幣符號：Th
- 日語原文：釷
- standard atomic weight：232.0377(4)