铕的同位素
铕(原子量:151.964(1))的同位素,其中有1个同位素是在观测上稳定的。
自然形成的铕元素由两种同位素组成:151Eu和153Eu,后者的丰度为52.2%,比前者稍高。153Eu是稳定同位素,但151Eu则会进行α衰变,半衰期为+11
−3×1018 年, 5[2]即在1公斤自然铕样本中大约每2分钟发生一次α衰变事件。这一数值与理论预测值吻合。除了自然的放射性同位素151Eu以外,已知的人造放射性同位素共有35种,其中最稳定的有150Eu(半衰期为36.9年)、152Eu(13.516年)和154Eu(8.593年)。所有剩余的放射性同位素半衰期都在4.7612年以下,且大部分小于12.2秒。铕共有8种亚稳态,最稳定的有150mEu(半衰期为12.8小时)、152m1Eu(9.3116小时)和152m2Eu(96分钟)。[3]
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标准原子质量 (Ar, 标准) |
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概述 编辑
质量比153Eu低的同位素衰变模式主要是电子捕获,并一般产生钐的同位素;质量更高的则主要进行β−衰变,并一般产生钆的同位素。[3]
同位素 | 151Eu | 152Eu | 153Eu | 154Eu | 155Eu |
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产量 | ~10 | 低 | 1580 | >2.5 | 330 |
靶恩 | 5900 | 12800 | 312 | 1340 | 3950 |
铕是某些核裂变反应的产物,但铕同位素质量较高,其裂变产物产量很低。
和其他镧系元素一样,铕的许多同位素,特别是奇数质量数和低中子数的同位素(如152Eu),拥有很高的中子捕获截面,通常可以作为中子毒物。
铕-151 编辑
钐-151经β衰变后会产生151Eu,但由于半衰期长,吸收中子的平均时间短,所以大部分151Sm最终会变为152Sm。
项: 单位: |
t½ a |
产额 % |
Q* KeV |
βγ * |
---|---|---|---|---|
155Eu | 4.76 | .0803 | 252 | βγ |
85Kr | 10.76 | .2180 | 687 | βγ |
113mCd | 14.1 | .0008 | 316 | β |
90Sr | 28.9 | 4.505 | 2826 | β |
137Cs | 30.23 | 6.337 | 1176 | βγ |
121mSn | 43.9 | .00005 | 390 | βγ |
151Sm | 90 | .5314 | 77 | β |
铕-152 和 铕-154 编辑
152Eu(半衰期为13.516年)和154Eu(8.593年)不能作为β衰变产物,因为152Sm和154Sm都没有放射性。154Eu和134Cs是仅有的两个裂变产量高于百万分之2.5的长寿命受屏蔽核素。[4]对153Eu进行中子活化,可以产生更大量的154Eu,但其中大部分会再转化为155Eu。
对于铀-235和热中子,155Eu(半衰期为4.7612年)的裂变产量为百万分之330,其大部分会在燃料燃耗结束时嬗变成无放射性、无吸收性的钆-156。
整体来说,在辐射危害上,铕比铯-137和锶-90弱得多,而作为中子毒物,铕则比钐弱很多。[5][6][7][8][9][10][11]
图表 编辑
符号 | Z( p ) |
N( n ) |
同位素质量(u) | 半衰期[n 1] | 衰变 方式[12][n 2] |
衰变 产物[n 3] |
原子核 自旋 |
相对丰度 (莫耳分率) |
相对丰度 的变化量 (莫耳分率) |
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激发能量 | |||||||||
130Eu | 63 | 67 | 129.96357(54)# | 1.1(5) ms [0.9(+5-3) ms] |
2+# | ||||
131Eu | 63 | 68 | 130.95775(43)# | 17.8(19) ms | 3/2+ | ||||
132Eu | 63 | 69 | 131.95437(43)# | 100# ms | β+ | 132Sm | |||
p | 131Sm | ||||||||
133Eu | 63 | 70 | 132.94924(32)# | 200# ms | β+ | 133Sm | 11/2-# | ||
134Eu | 63 | 71 | 133.94651(21)# | 0.5(2) s | β+ | 134Sm | |||
β+, p (不常见) | 133Pm | ||||||||
135Eu | 63 | 72 | 134.94182(32)# | 1.5(2) s | β+ | 135Sm | 11/2-# | ||
β+, p | 134Pm | ||||||||
136Eu | 63 | 73 | 135.93960(21)# | 3.3(3) s | β+ (99.91%) | 136Sm | (7+) | ||
β+, p (.09%) | 135Pm | ||||||||
136mEu | 0(500)# keV | 3.8(3) s | β+ (99.91%) | 136Sm | (3+) | ||||
β+, p (.09%) | 135Pm | ||||||||
137Eu | 63 | 74 | 136.93557(21)# | 8.4(5) s | β+ | 137Sm | 11/2-# | ||
138Eu | 63 | 75 | 137.93371(3) | 12.1(6) s | β+ | 138Sm | (6-) | ||
139Eu | 63 | 76 | 138.929792(14) | 17.9(6) s | β+ | 139Sm | (11/2)- | ||
140Eu | 63 | 77 | 139.92809(6) | 1.51(2) s | β+ | 140Sm | 1+ | ||
140mEu | 210(15) keV | 125(2) ms | IT (99%) | 140Eu | 5-# | ||||
β+(1%) | 140Sm | ||||||||
141Eu | 63 | 78 | 140.924931(14) | 40.7(7) s | β+ | 141Sm | 5/2+ | ||
141mEu | 96.45(7) keV | 2.7(3) s | IT (86%) | 141Eu | 11/2- | ||||
β+ (14%) | 141Sm | ||||||||
142Eu | 63 | 79 | 141.92343(3) | 2.36(10) s | β+ | 142Sm | 1+ | ||
142mEu | 460(30) keV | 1.223(8) min | β+ | 142Sm | 8- | ||||
143Eu | 63 | 80 | 142.920298(12) | 2.59(2) min | β+ | 143Sm | 5/2+ | ||
143mEu | 389.51(4) keV | 50.0(5) µs | 11/2- | ||||||
144Eu | 63 | 81 | 143.918817(12) | 10.2(1) s | β+ | 144Sm | 1+ | ||
144mEu | 1127.6(6) keV | 1.0(1) µs | (8-) | ||||||
145Eu | 63 | 82 | 144.916265(4) | 5.93(4) d | β+ | 145Sm | 5/2+ | ||
145mEu | 716.0(3) keV | 490 ns | 11/2- | ||||||
146Eu | 63 | 83 | 145.917206(7) | 4.61(3) d | β+ | 146Sm | 4- | ||
146mEu | 666.37(16) keV | 235(3) µs | 9+ | ||||||
147Eu | 63 | 84 | 146.916746(3) | 24.1(6) d | β+ (99.99%) | 147Sm | 5/2+ | ||
α (.0022%) | 143Pm | ||||||||
148Eu | 63 | 85 | 147.918086(11) | 54.5(5) d | β+ (100%) | 148Sm | 5- | ||
α (9.39×10−7%) | 144Pm | ||||||||
149Eu | 63 | 86 | 148.917931(5) | 93.1(4) d | ε | 149Sm | 5/2+ | ||
150Eu | 63 | 87 | 149.919702(7) | 36.9(9) a | β+ | 150Sm | 5(-) | ||
150mEu | 42.1(5) keV | 12.8(1) h | β− (89%) | 150Gd | 0- | ||||
β+ (11%) | 150Sm | ||||||||
IT (5×10−8%) | 150Eu | ||||||||
151Eu[n 4] | 63 | 88 | 150.9198502(26) | 4.62×1018 a | α | 147Pm | 5/2+ | 0.4781(6) | |
151mEu | 196.245(10) keV | 58.9(5) µs | 11/2- | ||||||
152Eu | 63 | 89 | 151.9217445(26) | 13.537(6) a | ε (72.09%), β+ (0.027%) | 152Sm | 3- | ||
β− (27.9%) | 152Gd | ||||||||
152m1Eu | 45.5998(4) keV | 9.3116(13) h | β− (72%) | 152Gd | 0- | ||||
β+ (28%) | 152Sm | ||||||||
152m2Eu | 65.2969(4) keV | 0.94(8) µs | 1- | ||||||
152m3Eu | 78.2331(4) keV | 165(10) ns | 1+ | ||||||
152m4Eu | 89.8496(4) keV | 384(10) ns | 4+ | ||||||
152m5Eu | 147.86(10) keV | 96(1) min | 8- | ||||||
153Eu[n 5] | 63 | 90 | 152.9212303(26) | 观测上稳定[n 6] | 5/2+ | 0.5219(6) | |||
154Eu[n 5] | 63 | 91 | 153.9229792(26) | 8.593(4) a | β− (99.98%) | 154Gd | 3- | ||
ε (.02%) | 154Sm | ||||||||
154m1Eu | 145.3(3) keV | 46.3(4) min | IT | 154Eu | (8-) | ||||
154m2Eu | 68.1702(4) keV | 2.2(1) µs | 2+ | ||||||
155Eu[n 5] | 63 | 92 | 154.9228933(27) | 4.7611(13) a | β− | 155Gd | 5/2+ | ||
156Eu[n 5] | 63 | 93 | 155.924752(6) | 15.19(8) d | β− | 156Gd | 0+ | ||
157Eu | 63 | 94 | 156.925424(6) | 15.18(3) h | β− | 157Gd | 5/2+ | ||
158Eu | 63 | 95 | 157.92785(8) | 45.9(2) min | β− | 158Gd | (1-) | ||
159Eu | 63 | 96 | 158.929089(8) | 18.1(1) min | β− | 159Gd | 5/2+ | ||
160Eu | 63 | 97 | 159.93197(22)# | 38(4) s | β− | 160Gd | 1(-) | ||
161Eu | 63 | 98 | 160.93368(32)# | 26(3) s | β− | 161Gd | 5/2+# | ||
162Eu | 63 | 99 | 161.93704(32)# | 10.6(10) s | β− | 162Gd | |||
163Eu | 63 | 100 | 162.93921(54)# | 6# s | β− | 163Gd | 5/2+# | ||
164Eu | 63 | 101 | 163.94299(64)# | 2# s | β− | 164Gd | |||
165Eu | 63 | 102 | 164.94572(75)# | 1# s | β− | 165Gd | 5/2+# | ||
166Eu | 63 | 103 | 165.94997(86)# | 400# ms | β− | 166Gd | |||
167Eu | 63 | 104 | 166.95321(86)# | 200# ms | β− | 167Gd | 5/2+# |
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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注释 编辑
参考文献 编辑
- ^ Meija, Juris; et al. Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 2016, 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
- ^ Belli, P.; et al. Search for α decay of natural europium. Nuclear Physics A. 2007, 789: 15–29. Bibcode:2007NuPhA.789...15B. doi:10.1016/j.nuclphysa.2007.03.001.
- ^ 3.0 3.1 Nucleonica. Nucleonica: Universal Nuclide Chart. Nucleonica: Universal Nuclide Chart. Nucleonica. 2007–2011 [2011-07-22]. (原始内容存档于2017-02-19).
- ^ Tables of Nuclear Data (页面存档备份,存于互联网档案馆), Japan Atomic Energy Agency
- ^ Oh, S.Y.; Chang, J.; Mughabghab, S. Neutron cross section evaluations of fission products below the fast energy region. 2000. doi:10.2172/759039.
- ^ Inghram, Mark; Hayden, Richard; Hess, David. Activities Induced by Pile Neutron Bombardment of Samarium. Physical Review. 1947, 71 (9): 643–643. Bibcode:1947PhRv...71..643I. doi:10.1103/PhysRev.71.643.
- ^ Hayden, Richard; Reynolds, John; Inghram, Mark. Reactions Induced by Slow Neutron Irradiation of Europium. Physical Review. 1949, 75 (10): 1500–1507. Bibcode:1949PhRv...75.1500H. doi:10.1103/PhysRev.75.1500.
- ^ Meinke, W. W.; Anderson, R. E. Activation Analysis of Several Rare Earth Elements. Analytical Chemistry. 1954, 26 (5): 907–909. doi:10.1021/ac60089a030.
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- ^ Inghram, Mark; Hayden, Richard; Hess, David. U235 Fission Yields in the Rare Earth Region. Physical Review. 1950, 79 (2): 271–274. Bibcode:1950PhRv...79..271I. doi:10.1103/PhysRev.79.271.
- ^ Fajans, Kasimir; Voigt, Adolf. A Note on the Radiochemistry of Europium. Physical Review. 1941, 60 (7): 533–534. Bibcode:1941PhRv...60..533F. doi:10.1103/PhysRev.60.533.2.
- ^ 存档副本. [2015-09-20]. (原始内容存档于2017-02-19).
- 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) (页面存档备份,存于互联网档案馆). Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005) (页面存档备份,存于互联网档案馆).
- 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 (页面存档备份,存于互联网档案馆), Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
- National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database (页面存档备份,存于互联网档案馆) (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.