锡的同位素

✍ dations ◷ 2025-04-02 20:56:56 #各元素同位素列表,锡,锡的同位素

锡(Sn,原子量:118.710(7))共有71个同位素,由于锡的质子数为幻数50,因此锡的同位素相较于邻近的核素都有较稳定的趋势,例如锡有7个稳定同位素和3个观测上稳定的同位素,这是所有化学元素中稳定同位素最多的元素,且很多锡的同位素都有很长的半衰期。锡的同位素包括两种双幻核:锡-100 (100
Sn),发现于1994年、与锡-132 (132
Sn)。

根据核壳层模型,锡的质子排布为:1s21p61d101f141g102s22p6 ,正好填满核壳层的第四个能级群(幻数50),因此锡相较于邻近的同位素有较高的稳定性,且锡拥有的稳定同位素数是所有化学元素中,最多的一个。

天然存在的锡元素中含有11种同位素,主要由锡-120(120
Sn)丰度最高,占32.5%,约达三分之一、 锡-118(118
Sn)丰度其次,占24.2%构成,其余包括锡-116(116
Sn),丰度占约14.5%、 锡-119(119
Sn)丰度占约8.59%、 锡-117(117
Sn)丰度占约7.68%、 锡-124(124
Sn),丰度占约5.79%、 锡-122(122
Sn),丰度占约4.63%,剩下的都是含量低于1%的微量元素,他们包括: 112
Sn(0.97%)、 114
Sn(0.66%)、 115
Sn(0.34%) 以及痕量的126
Sn,其中有7个稳定同位素、3个观测上稳定的同位素和一个长寿命放射性元素。

锡共有3个观测上稳定的同位素,即理论上会衰变或已知放射性但半衰期只有下限,且目前尚未观测到其衰变的现象,包括112
Sn,应该会经由双电子捕获(β+β+)衰变成镉-112(112
Cd)、122
Sn,应该会经由双β衰变(β−β−)衰变成碲-122(122
Te),以及124
Sn,应该会经由双β衰变(β−β−)衰变成碲-124(124
Te),半衰期下限在100×1015年。

锡三种常见的同位素116
Sn、118
Sn和120
Sn,是最简单检测并用NMR光谱进行分析的元素,其化学位移参考SnMe4

锡-121m1(121m1
Sn)是锡的一种放射性同位素,也是中等寿命裂变产物之一,为锡-121(121
Sn)的核同质异能素之一,激发能量约为6.30 keV,半衰期有43.9年,比基态的121
Sn拥有较高的稳定性,基态的121
Sn半衰期只有约27小时。

在一般的热中子反应堆,121m1
Sn有非常低的裂变产率,因此,这种同位素并不是一个显著的核废料贡献者,也就是说,它只占核废料的极小部分。快速裂变或一些更重的锕系元素裂变会产生较高产量的121m1
Sn,例如在铀-235的热中子裂变中,每次裂变的121m1
Sn产率是0.0007%,在快速裂变中,每次裂变的产率是0.002%。

除了121m1
Sn之外还有两种核同质异能素,但他们的寿命都非常短,121m2
Sn和121m3
Sn的半衰期都以微秒计。

锡-126(126
Sn)是锡的放射性同位素中,半衰期最长的同位素,其半衰期长达二十三万年,并经由贝塔衰变,衰变成短寿命的锑-126的同质异能素:126m1
Sb与126m2
Sb,且该衰变产物会经由核异构转变衰变成126
Sb,也就是说核子会从激发态的126m1
Sb跃迁回126
Sb,但在这个过程中会放出高能量的γ射线光子,使得使得外部接触到锡-126成为一大隐患。

锡-126是七种长寿命裂变产物之一,是其中质量在中等的产物之一。在目前几乎所有的核电站使用的热中子反应堆中,他有非常低的产额,从铀-235产额约为0.056%,因为慢中子几乎总是使铀-235或钚-239裂变成半不等。而在快速裂变、核武器或一些更重的锕系元素裂变如锎,就会有较高的产额。

锡-126衰变能较大,而且是七种长寿裂变产物中唯一能释放高能γ射线的核素。但是这种核素产额很低。如果反应堆以铀-235为燃料,在乏燃料中,每单位时间锡-126释放出的能量是锝-99的5%;如果反应堆以铀-235(65%)和钚-239(35%)为燃料,在乏燃料中,每单位时间锡-126释放出的能量是锝-99的20%。锡化学性质比较惰性,不易在环境中迁移,因此对人类健康影响不大。

备注:画上#号的数据代表没有经过实验的证明,只是理论推测而已,而用括号括起来的代表数据不确定性。


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