Бериллий ( 4Be ) 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 . Он также является мононуклидным элементом , поскольку его другие изотопы имеют настолько короткие периоды полураспада, что ни один из них не является первичным, а их распространенность очень мала ( стандартный атомный вес равен9.012 1831 (5) ). Бериллий уникален тем, что является единственным моноизотопным элементом с четным числом протонов и нечетным числом нейтронов. Существует 25 других моноизотопных элементов, но все они имеют нечетные атомные номера и четное число нейтронов.
Из 10 радиоизотопов бериллия наиболее стабильными являются10 Быть с периодом полураспада1,387(12) миллионов лет [nb 1] и7 Быть с периодом полураспада53.22(6) г. Все остальные радиоизотопы имеют периоды полураспада ниже15 с , большинство ниже30 миллисекунд . Наименее стабильный изотоп —16 Быть , с периодом полураспада650(130) йоктосекунд .
Соотношение нейтронов и протонов 1:1, наблюдаемое в стабильных изотопах многих легких элементов (вплоть до кислорода и в элементах с четным атомным числом до кальция ), в бериллии не допускается из-за крайней нестабильности8 Быть к альфа-распаду , который благоприятствует чрезвычайно тесной связи4ОнЯдра. Период полураспада для распада8 Быть только81,9(3,7) аттосекунд .
Бериллию не позволяет существовать стабильный изотоп с 4 протонами и 6 нейтронами из-за очень неравномерного соотношения нейтронов и протонов 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 дисбалансом нейтронов/протонов. Другие возможные изотопы бериллия имеют еще более серьезные несоответствия в числе нейтронов и протонов, и поэтому еще менее стабильны.
Большинство9 Быть во вселенной, как полагают, образовался в результате нуклеосинтеза космических лучей из расщепления космических лучей в период между Большим взрывом и образованием Солнечной системы. Изотопы7 Быть , с периодом полураспада53.22(6) г , и10 Быть оба являются космогенными нуклидами , поскольку они образовались в недавнем прошлом в Солнечной системе путем расщепления, [4] подобно14С.
^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) приводится в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
^ # – Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из тенденций от поверхности массы (TMS).
^
Способы распада:
^ Жирный символ как дочерний – Дочерний продукт стабилен.
^ ( ) значение спина – указывает спин со слабыми аргументами присваивания.
^ Этот изотоп пока не наблюдался; приведенные данные выведены или оценены на основе периодических тенденций.
^ abc Показанный режим распада энергетически разрешен, но его возникновение в этом нуклиде экспериментально не наблюдалось.
^ Также часто рассматривается спонтанное деление , как8 Быть делится на две равные части4 Он ядра
^ Имеет 1 гало нейтрона
^ Имеет 4 гало нейтронов
Бериллий-7
Бериллий-7 — изотоп с периодом полураспада 53,3 дня, который естественным образом образуется как космогенный нуклид. [4] Скорость, с которой короткоживущий7 Быть переносится из воздуха на землю и частично контролируется погодой.7 Быть Распад на Солнце является одним из источников солнечных нейтрино и первым типом, когда-либо обнаруженным с помощью эксперимента в Хоумстейке . Присутствие7 Быть в отложениях часто используется для установления того, что они свежие, т.е. менее 3–4 месяцев в возрасте или около двух периодов полураспада7 Быть . [6]
Скорость доставки7 Быть с воздуха на землю в Японии [6]
Бериллий-10
График, показывающий изменения солнечной активности, включая изменения концентрации 10Be , которые обратно пропорциональны солнечной активности. (Обратите внимание, что бериллиевая шкала перевернута, поэтому увеличение по этой шкале 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 путем расщепления азота и кислорода космическими лучами. [9] [10] [11] 10Be и его дочерний продукт использовались для изучения эрозии почвы , формирования почвы из реголита , развития латеритных почв и возраста ледяных кернов . [12] 10Be является значимым изотопом, используемым в качестве меры космогенных данных для нуклидов, чтобы характеризовать солнечные и внесолнечные атрибуты прошлого из земных образцов. [13]
Цепи распада
Большинство изотопов бериллия в протонно-нейтронных капельных линиях распадаются посредством бета-распада и/или комбинации бета-распада и альфа-распада или нейтронной эмиссии. Однако,7 Быть распадается только через захват электронов , явление, которому может быть приписан его необычно долгий период полураспада. Примечательно, что его период полураспада может быть искусственно снижен на 0,83% через эндоэдральное включение ( 7Be @C60 ) . [14] Также аномальным является8 Быть , который распадается через альфа-распад на4 Он Этот альфа-распад часто считают делением, что могло бы объяснить его чрезвычайно короткий период полураспада.
Примечания
^ abc Обратите внимание, что NUBASE2020 использует тропический год для преобразования между годами и другими единицами времени, а не григорианский год . Соотношение между годами и другими единицами времени в NUBASE2020 следующее: 1 y = 365.2422 d = 31 556 926 s
Ссылки
^ abcd Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "Оценка ядерных свойств NUBASE2020" (PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
^ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (2022-05-04). "Стандартные атомные веса элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)". Чистая и прикладная химия . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN 1365-3075.
^ ab Mishra, Ritesh Kumar; Marhas, Kuljeet Kaur (2019-03-25). «Метеоритное свидетельство поздней супервспышки как источника 7 Be в ранней Солнечной системе». Nature Astronomy . 3 (6): 498–505. Bibcode : 2019NatAs...3..498M. doi : 10.1038/s41550-019-0716-0. ISSN 2397-3366. S2CID 126552874.
^ Ван, Мэн; Хуан, ВДж; Кондев, ФГ; Ауди, Г.; Наими, С. (2021). «Оценка атомной массы AME 2020 (II). Таблицы, графики и ссылки*». Chinese Physics C. 45 ( 3): 030003. doi :10.1088/1674-1137/abddaf.
^ ab Ямамото, Масаёши; Сакагучи, Ая; Сасаки, Кейичи; Хиросе, Кацуми; Игараши, Ясухито; Ким, Чанг Кью (январь 2006 г.). «Сезонные и пространственные изменения атмосферных отложений 210Pb и 7Be: особенности побережья Японского моря в Японии». Журнал радиоактивности окружающей среды . 86 (1): 110–131. doi :10.1016/j.jenvrad.2005.08.001. PMID 16181712.
^ G. Korschinek; A. Bergmaier; T. Faestermann; UC Gerstmann (2010). "Новое значение для периода полураспада 10 Be с помощью обнаружения упругих ионов отдачи и жидкостного сцинтилляционного счета". Ядерные приборы и методы в физических исследованиях, раздел B: Взаимодействие пучка с материалами и атомами . 268 (2): 187–191. Bibcode : 2010NIMPB.268..187K. doi : 10.1016/j.nimb.2009.09.020.
^ J. Chmeleff; F. von Blanckenburg; K. Kossert; D. Jakob (2010). «Определение периода полураспада 10Be с помощью многоколлекторной ИСП-МС и жидкостного сцинтилляционного счета». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел B: Взаимодействие пучка с материалами и атомами . 268 (2): 192–199. Bibcode : 2010NIMPB.268..192C. doi : 10.1016/j.nimb.2009.09.012.
^ GA Kovaltsov; IG Usoskin (2010). "Новая 3D численная модель образования космогенного нуклида 10 Be в атмосфере". Earth Planet. Sci. Lett . 291 (1–4): 182–199. Bibcode :2010E&PSL.291..182K. doi :10.1016/j.epsl.2010.01.011.
^ J. Beer; K. McCracken; R. von Steiger (2012). Космогенные радионуклиды: теория и применение в земной и космической среде . Физика Земли и космической среды. Том 26. Физика Земли и космической среды, Springer, Берлин. doi :10.1007/978-3-642-14651-0. ISBN978-3-642-14650-3. S2CID 55739885.
^ С. В. Полуянов; Г. А. Ковальцов; А. Л. Мишев; И. Г. Усоскин (2016). «Производство космогенных изотопов 7 Be, 10 Be, 14 C, 22 Na и 36 Cl в атмосфере: высотные профили функций выхода». J. Geophys. Res. Atmos . 121 (13): 8125–8136. arXiv : 1606.05899 . Bibcode : 2016JGRD..121.8125P. doi : 10.1002/2016JD025034. S2CID 119301845.
^ Balco, Greg; Shuster, David L. (2009). "Датировка захоронений 26Al-10Be–21Ne" (PDF) . Earth and Planetary Science Letters . 286 (3–4): 570–575. Bibcode :2009E&PSL.286..570B. doi :10.1016/j.epsl.2009.07.025. Архивировано из оригинала (PDF) 2015-09-23 . Получено 2012-12-10 .
^ Paleari, Chiara I.; F. Mekhaldi; F. Adolphi; M. Christl; C. Vockenhuber; P. Gautschi; J. Beer; N. Brehm; T. Erhardt; H.-A. Synal; L. Wacker; F. Wilhelms; R. Muscheler (2022). "Космогенные радионуклиды обнаруживают экстремальную солнечную бурю частиц вблизи солнечного минимума 9125 лет назад". Nat. Commun . 13 (214): 214. Bibcode :2022NatCo..13..214P. doi : 10.1038/s41467-021-27891-4 . PMC 8752676 . PMID 35017519.
^ Ohtsuki, T.; Yuki, H.; Muto, M.; Kasagi, J.; Ohno, K. (9 сентября 2004 г.). «Увеличенная скорость распада электронного захвата 7Be, инкапсулированного в клетки C60». Physical Review Letters . 93 (11): 112501. Bibcode :2004PhRvL..93k2501O. doi :10.1103/PhysRevLett.93.112501. PMID 15447332 . Получено 23 февраля 2022 г. .
![{\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}Он}}}\\{\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 {мс}}]{^{12}_{5}Б}+{2_{0}^{1}н}+е^{-}}}\\{\се {^{15}_{4} Бе->[790\ {\ce {ys}}]{^{14}_{4}Бе}+{^{1}_{0}n}}}\\{}{\ce {^{16 }_{4}Be->[650\ {\ce {ys}}]{^{14}_{4}Be}+{2_{0}^{1}n}}}\\{}\end {множество}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7a9d55def9b2e0682bbbad86cfdb6d24f7043741)