Изотопы бериллия

Нуклиды с атомным номером 4, но с разными массовыми числами.

Бериллий ( ₄ Be) имеет 11 известных изотопов и 3 известных изомера , но только один из этих изотопов (⁹
Быть
) является стабильным и первичным нуклидом . Таким образом, бериллий считается моноизотопным элементом . Это также мононуклидный элемент , потому что другие его изотопы имеют такой короткий период полураспада, что ни один из них не является первичным, и их содержание очень низкое ( стандартный атомный вес равен9.012 1831 (5) ). Бериллий уникален тем, что является единственным моноизотопным элементом, имеющим как четное количество протонов, так и нечетное количество нейтронов. Есть еще 25 моноизотопных элементов, но все они имеют нечетные атомные номера и четное количество нейтронов.

Из 10 радиоизотопов бериллия наиболее стабильны¹⁰
Быть
с периодом полураспада1,387(12) миллионов лет ^{[nb 1]} и⁷
Быть
с периодом полураспада53.22(6) д . Все остальные радиоизотопы имеют период полураспада ниже15 с , большинство меньше30 миллисекунд . Наименее стабильным изотопом является¹⁶
Быть
, с периодом полураспада650(130) йоктосекунд .

Отношению нейтрон-протонов 1:1, наблюдаемому в стабильных изотопах многих легких элементов (вплоть до кислорода и в элементах с четным атомным номером вплоть до кальция ), в бериллии препятствует крайняя нестабильность⁸
Быть
в сторону альфа-распада , которому благоприятствует чрезвычайно прочное связывание4Онядра. Период полураспада распада⁸
Быть
только81,9(3,7) аттосекунд .

Бериллий не имеет стабильного изотопа с 4 протонами и 6 нейтронами из-за очень большого несоответствия соотношения нейтрон-протон для такого легкого элемента. Тем не менее, этот изотоп,¹⁰
Быть
, имеет период полураспада1,387(12) миллионов лет ^{[nb 1]} , что указывает на необычную стабильность для легкого изотопа с таким большим нейтронно-протонным дисбалансом. Другие возможные изотопы бериллия имеют еще более серьезные несоответствия числа нейтронов и протонов и, следовательно, еще менее стабильны.

Большинство⁹
Быть
Считается, что во Вселенной образовалась в результате нуклеосинтеза космических лучей в результате расщепления космических лучей в период между Большим взрывом и образованием Солнечной системы. Изотопы⁷
Быть
, с периодом полураспада53.22(6)d и¹⁰
Быть
оба являются космогенными нуклидами , поскольку они образовались в недавнем масштабе времени в Солнечной системе в результате расщепления, ^[4] как14С.

Список изотопов

1. ^m Be – Возбужденный ядерный изомер .
2. ( ) – Неопределенность (1 σ ) указывается в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
3. # - Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не на основе чисто экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов поверхности массы (TMS).
4. Способы распада:
5. Жирный символ в виде дочернего продукта — дочерний продукт стабилен.
6. ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.
7. Этот изотоп еще не наблюдался; данные данные выводятся или оцениваются на основе периодических тенденций.
8. Показанный режим распада энергетически разрешен, но экспериментально не наблюдался в этом нуклиде.
9. Произведено в ходе нуклеосинтеза Большого взрыва , но не изначально, так как все быстро распалось до ⁷ Li .
10. космогенный нуклид
11. Промежуточный продукт тройного альфа-процесса звездного нуклеосинтеза как часть пути образования ¹² C.
12. Также часто считается спонтанным делением , как⁸
    Быть
    делится на две равные части⁴
    Он
    ядра
13. Имеет 1 нейтрон гало .
14. Имеет 4 гало-нейтрона.

Бериллий-7

Бериллий-7 — это изотоп с периодом полураспада 53,3 дня, который естественным образом образуется в виде космогенного нуклида. ^[4] Скорость, с которой недолговечные⁷
Быть
Перенос из воздуха на землю частично контролируется погодой.⁷
Быть
Распад Солнца является одним из источников солнечных нейтрино и первым типом нейтрино, когда-либо обнаруженным с помощью эксперимента Хоумстейка . Присутствие⁷
Быть
в отложениях часто используется для установления того, что они свежие, т.е. их возраст составляет менее 3–4 месяцев или около двух периодов полураспада.⁷
Быть
. ^[6]

Скорость доставки⁷
Быть
с воздуха на землю в Японии ^[6]

Бериллий-10

График, показывающий изменения солнечной активности, включая изменение концентрации ¹⁰ Be, которая обратно пропорциональна солнечной активности. (Обратите внимание, что шкала бериллия перевернута, поэтому увеличение этой шкалы указывает на более низкие уровни бериллия-10).

Бериллий-10 имеет период полураспада1,39 × 10 ⁶  лет и распадается путем бета-распада до стабильного бора-10 с максимальной энергией 556,2 кэВ. ^{[7] [8]} Он образуется в атмосфере Земли в основном в результате расщепления азота и кислорода космическими лучами . ^{[9] [10] [11] 10} Be и его дочерние продукты использовались для изучения эрозии почвы , почвообразования из реголита , развития латеритных почв и возраста ледяных кернов . ^{[12] 10} Be является важным изотопом, используемым в качестве косвенного показателя данных для космогенных нуклидов для характеристики солнечных и внесолнечных атрибутов прошлого по земным образцам. ^[13]

Цепи распада

Большинство изотопов бериллия в протонно-нейтронных капельных линиях распадаются посредством бета-распада и/или комбинации бета-распада и альфа-распада или испускания нейтронов. Однако,⁷
Быть
распадается только за счет захвата электронов - явление, которым можно объяснить его необычно долгий период полураспада. Примечательно, что его период полураспада может быть искусственно снижен на 0,83% с помощью эндоэдрального включения ( ⁷ Be@C ₆₀ ). ^[14] Также аномальным является⁸
Быть
, который распадается через альфа-распад до⁴
Он
. Этот альфа-распад часто называют делением, что объясняет его чрезвычайно короткий период полураспада.

${\displaystyle {\begin{array}{l}{}\\{\ce {^{5}_{4}Be->[{\ce {Unknown}}]{^{4}_{3}Li}+{^{1}_{1}H}}}\\{\ce {^{6}_{4}Be->[5\ {\ce {zs}}]{^{4}_{2}He}+{2_{1}^{1}H}}}\\{\ce {{^{7}_{4}Be}+e^{-}->[53.22\ {\ce {d}}]{^{7}_{3}Li}}}\\{\ce {^{8}_{4}Be->[81.9\ {\ce {as}}]{2_{2}^{4}He}}}\\{\ce {^{10}_{4}Be->[1.387\ {\ce {Ma}}]{^{10}_{5}B}+e^{-}}}\\{\ce {^{11}_{4}Be->[13.76\ {\ce {s}}]{^{11}_{5}B}+e^{-}}}\\{\ce {^{11}_{4}Be->[13.76\ {\ce {s}}]{^{7}_{3}Li}+{^{4}_{2}He}+e^{-}}}\\{\ce {^{12}_{4}Be->[21.46\ {\ce {ms}}]{^{12}_{5}B}+e^{-}}}\\{\ce {^{12}_{4}Be->[21.46\ {\ce {ms}}]{^{11}_{5}B}+{^{1}_{0}n}+e^{-}}}\\{\ce {^{13}_{4}Be->[1\ {\ce {zs}}]{^{12}_{4}Be}+{^{1}_{0}n}}}\\{\ce {^{14}_{4}Be->[4.53\ {\ce {ms}}]{^{13}_{5}B}+{^{1}_{0}n}+e^{-}}}\\{\ce {^{14}_{4}Be->[4.53\ {\ce {ms}}]{^{14}_{5}B}+e^{-}}}\\{\ce {^{14}_{4}Be->[4.53\ {\ce {ms}}]{^{12}_{5}B}+{2_{0}^{1}n}+e^{-}}}\\{\ce {^{15}_{4}Be->[790\ {\ce {ys}}]{^{14}_{4}Be}+{^{1}_{0}n}}}\\{}{\ce {^{16}_{4}Be->[650\ {\ce {ys}}]{^{14}_{4}Be}+{2_{0}^{1}n}}}\\{}\end{array}}}$

Примечания

1. Обратите внимание, что NUBASE2020 использует тропический год для преобразования лет в другие единицы времени, а не григорианский год . Соотношение лет и других единиц времени в NUBASE2020 следующее: 1 г = 365,2422 д = 31 556 926 с.

Рекомендации

1. Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
2. «Стандартные атомные массы: бериллий». ЦИАВ . 2013.
3. Прохаска, Томас; Ирргехер, Йоханна; Бенефилд, Жаклин; Бёлке, Джон К.; Чессон, Лесли А.; Коплен, Тайлер Б.; Дин, Типинг; Данн, Филип Дж. Х.; Грёнинг, Манфред; Холден, Норман Э.; Мейер, Харро Эй Джей (04 мая 2022 г.). «Стандартные атомные веса элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)». Чистая и прикладная химия . doi : 10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
4. Мишра, Ритеш Кумар; Мархас, Кулджит Каур (25 марта 2019 г.). «Метеоритное свидетельство поздней супервспышки как источника 7 Be в ранней Солнечной системе». Природная астрономия . 3 (6): 498–505. Бибкод : 2019NatAs...3..498M. дои : 10.1038/s41550-019-0716-0. ISSN  2397-3366. S2CID  126552874.
5. Ван, Мэн; Хуанг, WJ; Кондев, ФГ; Ауди, Г.; Наими, С. (2021). «Оценка атомной массы AME 2020 (II). Таблицы, графики и ссылки *». Китайская физика C . 45 (3): 030003. doi :10.1088/1674-1137/abddaf.
6. Ямамото, Масаеши; Сакагути, Ая; Сасаки, Кейичи; Хиросе, Кацуми; Игараси, Ясухито; Ким, Чан Гю (январь 2006 г.). «Сезонные и пространственные изменения атмосферных выпадений 210Pb и 7Be: особенности японо-морской части Японии». Журнал радиоактивности окружающей среды . 86 (1): 110–131. doi :10.1016/j.jenvrad.2005.08.001. ПМИД  16181712.
7. Г. Коршинек; А. Бергмайер; Т. Фастерманн; Калифорнийский университет Герстманн (2010). «Новое значение периода полураспада ¹⁰ Be с помощью обнаружения упругой отдачи тяжелых ионов и подсчета жидкостных сцинтилляций». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел B: Взаимодействие пучков с материалами и атомами . 268 (2): 187–191. Бибкод : 2010НИМПБ.268..187К. дои : 10.1016/j.nimb.2009.09.020.
8. Дж. Чмелефф; Ф. фон Бланкенбург; К. Коссерт; Д. Якоб (2010). «Определение периода полураспада 10Be с помощью мультиколлекторной ИСП-МС и жидкостного сцинтилляционного счета». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел B: Взаимодействие пучков с материалами и атомами . 268 (2): 192–199. Бибкод : 2010NIMPB.268..192C. дои :10.1016/j.nimb.2009.09.012.
9. Г. А. Ковальцов; ИГ Усоскин (2010). «Новая трехмерная численная модель образования космогенного нуклида ¹⁰ Be в атмосфере». Планета Земля. наук. Летт . 291 (1–4): 182–199. Бибкод : 2010E&PSL.291..182K. дои : 10.1016/j.epsl.2010.01.011.
10. Дж. Бир; К. Маккракен; Р. фон Штайгер (2012). Космогенные радионуклиды: теория и применение в земной и космической среде . Физика Земли и Космоса. Том. 26. Физика Земли и Космоса, Шпрингер, Берлин. дои : 10.1007/978-3-642-14651-0. ISBN 978-3-642-14650-3. S2CID  55739885.
11. С.В. Полянов; Г.А. Ковальцов; А.Л. Мишев; ИГ Усоскин (2016). «Производство космогенных изотопов ⁷ Be, ¹⁰ Be, ¹⁴ C, ²² Na и ³⁶ Cl в атмосфере: высотные профили функций выхода». Дж. Геофиз. Рез. Атмосфера . 121 (13): 8125–8136. arXiv : 1606.05899 . Бибкод : 2016JGRD..121.8125P. дои : 10.1002/2016JD025034. S2CID  119301845.
12. Балко, Грег; Шустер, Дэвид Л. (2009). «Датировка захоронения 26Al-10Be – 21Ne» (PDF) . Письма о Земле и планетологии . 286 (3–4): 570–575. Бибкод : 2009E&PSL.286..570B. дои : 10.1016/j.epsl.2009.07.025. Архивировано из оригинала (PDF) 23 сентября 2015 г. Проверено 10 декабря 2012 г.
13. Палеари, Кьяра И.; Ф. Мехальди; Ф. Адольфи; М. Кристл; К. Вокенхубер; П. Гаучи; Дж. Бир; Н. Брем; Т. Эрхардт; Х.-А. Синал; Л. Вакер; Ф. Вильгельмс; Р. Мюшелер (2022). «Космогенные радионуклиды обнаруживают экстремальную бурю солнечных частиц вблизи солнечного минимума 9125 лет назад». Нат. Коммун . 13 (214): 214. Бибкод : 2022NatCo..13..214P. дои : 10.1038/s41467-021-27891-4 . ПМЦ 8752676 . ПМИД  35017519. 
14. Оцуки, Т.; Юки, Х.; Муто, М.; Касаги, Дж.; Оно, К. (9 сентября 2004 г.). «Увеличенная скорость распада электронного захвата 7Be, инкапсулированного в клетки C60». Письма о физических отзывах . 93 (11): 112501. Бибкод : 2004PhRvL..93k2501O. doi : 10.1103/PhysRevLett.93.112501. ПМИД  15447332 . Проверено 23 февраля 2022 г.