Litiumin isotoopit
Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 25. tammikuuta 2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 6 muokkausta .Litiumisotoopit ovat kemiallisen alkuaineen litiumin atomien (ja ytimien ) lajikkeita , joiden ytimessä on erilainen neutronipitoisuus . Tällä hetkellä tunnetaan 9 litium-isotooppia ja 2 muuta virittynyttä isomeeritilaa joistakin sen nuklideista , 10m1 Li − 10m2 Li.
Luonnossa on kaksi litiumin stabiilia isotooppia: 6 Li (7,5 %) ja 7 Li (92,5 %).
Vakavimman keinotekoisen isotoopin, 8 Li, puoliintumisaika on 0,8403 s.
Eksoottinen 3Li-isotooppi (triprotoni ) ei näytä olevan olemassa sidottuna järjestelmänä.
Alkuperä
7 Li on yksi harvoista isotoopeista, joita syntyi primaarisen nukleosynteesin aikana (eli ajanjaksolla 1 sekunnista 3 minuuttiin alkuräjähdyksen jälkeen [1] ) määränä enintään 10 -9 kaikista alkuaineista. [2] [3] Osa 6 Li:n isotoopista, joka on vähintään kymmenentuhatta kertaa pienempi kuin 7 Li, muodostuu myös alkunukleosynteesissä [1] .
Tähtien nukleosynteesissä muodostui noin kymmenen kertaa enemmän kuin 7 Li. Litium on ppII-reaktion välituote , mutta korkeissa lämpötiloissa se muuttuu aktiivisesti heliumiksi [4] [5] .
Havaitut 7 Li:n ja 6 Li:n suhteet eivät ole yhtäpitäviä alkuperäisen nukleosynteesin standardimallin ( standardi BBN ) ennusteen kanssa. Tämä ero tunnetaan " alkuperäisenä litiumongelmana ". [1] [6]
Ero
Litium-6:lla on suurempi affiniteetti elohopeaan kuin litium-7:llä. COLEX-rikastusprosessi [7] perustuu tähän . Vaihtoehtoinen prosessi on tyhjötislaus, joka tapahtuu noin 550 °C:n lämpötiloissa.
Yleensä litiumin isotooppien erottaminen vaadittiin sotilaallisiin ydinohjelmiin ( Neuvostoliitto , USA , Kiina ). Tällä hetkellä vain Venäjällä ja Kiinalla on toimivaa erotuskapasiteettia [7] .
Joten Yhdysvalloissa vuonna 1954 (muiden lähteiden mukaan vuonna 1955) Y-12- sotilaatehtaalle rakennettiin litiumisotooppien erottamiseen tarkoitettu työpaja . Isotoopilla rikastettu 6Li lähetettiin lämpöydinaseiden tuotantoon ja 7Li:llä rikastettu -USA:n siviiliatomiohjelman tarpeisiin [8] .
Sovellus
6 Li- ja 7 Li- isotoopeilla on erilaiset ydinominaisuudet (termisen neutronien absorption poikkileikkaus, reaktiotuotteet) ja niiden laajuus on erilainen. Litiumhafniaatti on osa erityistä emalia, joka on suunniteltu korkea-aktiivisen plutoniumia sisältävän ydinjätteen hävittämiseen .
Litium-6
Sitä käytetään lämpöydinvoimatekniikassa.
Kun nuklidi 6 Li säteilytetään lämpöneutroneilla, saadaan radioaktiivista tritium 3 H:ta:
Tämän ansiosta litium-6:ta voidaan käyttää korvaajana radioaktiiviselle, epävakaalle ja hankalalle käsitellä tritiumia sekä sotilaallisissa ( lämpöydinaseet ) että siviilikäytössä ( hallittu lämpöydinfuusio ). Lämpöydinaseissa käytetään yleensä litium-6-deuteridi 6 LiD:tä.
On myös lupaavaa käyttää litium-6:ta helium-3 :n tuottamiseen (tritiumin kautta) jatkokäyttöön deuterium-helium lämpöydinreaktoreissa.
Litium-7
Sitä käytetään ydinreaktoreissa [9] . Nestemäinen litium-7 (usein natriumin tai cesiumin seoksena ) toimii tehokkaana jäähdytysaineena erittäin korkean ominaislämpönsä ja alhaisen termisen neutronien sieppauspoikkileikkauksensa ansiosta . Litium-7-fluoridia berylliumfluoridin seoksessa (66 % LiF + 34 % BeF 2 ) kutsutaan "flybeksi" (FLiBe) ja sitä käytetään erittäin tehokkaana jäähdytysaineena ja liuottimena uraani- ja toriumfluorideille korkean lämpötilan nestemäisessä suolassa . reaktoreihin ja tritiumin tuotantoon .
Litium-7-isotoopilla rikastettuja litiumyhdisteitä käytetään PWR-reaktoreissa veden kemiallisen järjestelmän ylläpitämiseksi sekä ensisijaisessa demineralisaattorissa. USA:n vuositarve on arviolta 200-300 kg , tuotantoa on vain Venäjällä ja Kiinassa [7] .
Litiumin isotooppitaulukko
| Nuklidi symboli |
Z ( p ) | N( n ) | Isotooppimassa [10] ( a.u.m. ) |
Puoliintumisaika [ 11] (T 1/2 ) |
Decay kanava | Hajoamistuote | Ytimen spin ja pariteetti [11] |
Isotoopin esiintyvyys luonnossa |
Isotooppien runsauden muutoksien vaihteluväli luonnossa |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Herätysenergia | |||||||||
| 3 Li [n 1] | 3 | 0 | 3.03078(215)# | s | 2 Hän | 3/2−# | |||
| 4Li _ | 3 | yksi | 4.02719(23) | 9,1 (9)⋅10 -23 s [5,06 (52) MeV] |
s | 3 Hän _ | 2− | ||
| 5Li_ _ | 3 | 2 | 5.012540(50) | 3,7(3)⋅10 -22 s [1,24 (10) MeV] |
s | 4 Hän | 3/2− | ||
| 6Li _ | 3 | 3 | 6.0151228874(15) | vakaa | 1+ | [0,019, 0,078] [12] | |||
| 6m Li | 3562,88(10) keV | 5,6(14)⋅10 -17 s | IP | 6Li _ | 0+ | ||||
| 7Li_ _ | 3 | neljä | 7.016003434(4) | vakaa | 3/2− | [0,922, 0,981] [12] | |||
| 8Li _ | 3 | 5 | 8.02248624(5) | 838,7(3) ms | β − | 8 Ole [n 2] | 2+ | ||
| 9Li _ | 3 | 6 | 9.02679019(20) | 178,2(4) ms | β − , n (50,5(1,0)%) | 8Be [n3 ] | 3/2− | ||
| β − (49,5 (1,0) %) | 9 Ole | ||||||||
| 10Li_ _ | 3 | 7 | 10.035483(14) | 2,0(5)⋅10 -21 s [0,2(1,2) MeV] |
n | 9Li _ | (1−, 2−) | ||
| 10m1Li _ | 200(40) keV | 3,7(1,5)⋅10 -21 s | IP | 1+ | |||||
| 10m2Li _ | 480(40) keV | 1,35⋅10 -21 s [0,350(70) MeV] |
IP | 2+ | |||||
| 11 Li | 3 | kahdeksan | 11.0437236(7) | 8,75(6) ms | β − , n (86,3 (9) %) | 10 Ole | 3/2− | ||
| β − (6,0 (1,0) %) | 11 Ole | ||||||||
| β − , 2n (4,1 (4) %) | 9 Ole | ||||||||
| β − , 3n (1,9 (2) %) | 8Be [n4 ] | ||||||||
| β − , α (1,7 (3) %) | 7 Hän | ||||||||
| β − , jako (0,0130(13)%) | 9Li , 2H _ | ||||||||
| β − , jako (0,0093(8)%) | 8Li , 3H _ | ||||||||
| 12Li _ | 3 | 9 | 12.052610(30) | n | 11 Li | (1−,2−) | |||
| 13Li _ | 3 | kymmenen | 13.061170(80) | 3,3⋅10 -21 s [0,2(9,2) MeV] |
2n | 11 Li | 3/2−# | ||
- ↑ Tämän isotoopin löytöä ei ole vahvistettu.
- ↑ Halkeaa välittömästi kahdeksi α-hiukkaseksi reaktiota varten 8 Li → 2 4 He + e −
- ↑ Halkeaa välittömästi kahdeksi α-hiukkaseksi reaktiota varten 9 Li → 2 4 He + 1 n + e −
- ↑ Halkeaa välittömästi kahdeksi α-hiukkaseksi reaktiota varten 11 Li → 2 4 He + 3 1 n + e −
Taulukon selitykset
- Isotooppien määrät on annettu useimmille luonnollisille näytteille. Muissa lähteissä arvot voivat vaihdella suuresti.
- Indeksit 'm', 'n', 'p' (symbolin vieressä) osoittavat nuklidin virittyneitä isomeerisiä tiloja.
- Lihavoidut symbolit osoittavat stabiileja hajoamistuotteita. Lihavoidut kursiivilla merkityt symbolit tarkoittavat radioaktiivisia hajoamistuotteita, joiden puoliintumisajat ovat verrattavissa Maan ikään tai sitä pidemmät ja joita siksi esiintyy luonnollisessa seoksessa.
- Hashilla (#) merkityt arvot eivät ole johdettu pelkästään kokeellisista tiedoista, vaan ne on (ainakin osittain) arvioitu naapurinuklidien systemaattisista trendeistä (samalla Z- ja N -suhteella ). Epävarmuusspin ja/tai pariteettiarvot on suljettu suluissa.
- Epävarmuus annetaan suluissa olevana numerona, joka ilmaistaan viimeisen merkitsevän numeron yksiköissä, tarkoittaa yhtä keskihajontaa (poikkeuksena isotoopin runsaus ja standardiatomimassa IUPAC -tietojen mukaan, jolle on monimutkaisempi epävarmuuden määritelmä käytetty). Esimerkit: 29770,6(5) tarkoittaa 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) tarkoittaa 21,48 ± 0,15; −2200.2(18) tarkoittaa −2200.2 ± 1.8.
Muistiinpanot
- ↑ 1 2 3 BD Fields, The Primordial Lithium Problem , Annual Reviews of Nuclear and Particle Science 2011
- ↑ Postnov K.A. Luennot yleisestä astrofysiikasta fyysikoille . ; katso kuva. 11.1
- ↑ http://www.int.washington.edu/PHYS554/2005/vanderplas.pdf
- ↑ Luento 27: Stellar Nucleosynthesis arkistoitu 28. toukokuuta 2015 Wayback Machinessa // University of Toledo - "Litiumin tuhoa nuorissa konvektiotähteissä" dia 28
- ↑ Greg Ruchti, Lithium in the Cosmos - "Lithium is Fragile" dia 10
- ↑ Karsten JEDAMZIK, Big Bang -nukleosynteesi ja kosminen litiumongelma
- ↑ 1 2 3 PWR - litiumuhka , ATOMINFO.RU (23. lokakuuta 2013). Haettu 29. joulukuuta 2013.
- ↑ Yhdysvaltain armeijan litium
- ↑ Kriittisten isotooppien hallinta: Lithium-7:n hallintaa tarvitaan vakaan tarjonnan varmistamiseksi, GAO-13-716 // Yhdysvaltain hallituksen tilivelvollisuustoimisto , 19. syyskuuta 2013; pdf
- ↑ Tiedot perustuvat Huang WJ , Meng Wang , Kondev FG , Audi G. , Naimi S. The Ame2020 atomimassan arviointiin (I). Syöttötietojen arviointi ja säätömenettelyt (englanniksi) // Chinese Physics C. - 2021. - Vol. 43 , iss. 3 . - P. 030002-1-030002-342 . doi : 10.1088 / 1674-1137/abddb0 .
- ↑ 1 2 Tiedot, jotka on annettu Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. The Nubase2020 -arviointi ydinominaisuuksista // Chinese Physics C. - 2021. - Vol. 45 , iss. 3 . - P. 030001-1-030001-180 . - doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
- ↑ 1 2 Litiumin atomipaino | Isotooppisten määrien ja atomipainojen komissio . www.ciaaw.org . Käyttöönottopäivä: 21.10.2021.
