stringtranslate.com

Изотопы осмия

Осмий ( 76 Os) имеет семь встречающихся в природе изотопов , пять из которых стабильны: 187 Os, 188 Os, 189 Os, 190 Os и (наиболее распространенный) 192 Os. Другие природные изотопы, 184 Os и 186 Os, имеют чрезвычайно длительный период полураспада (1,12×10 13 лет и 2×10 15 лет соответственно) и для практических целей могут также считаться стабильными. 187 Os является дочерью 187 Re ( период полураспада 4,12×10 10 лет) и чаще всего измеряется в соотношении 187 Os/ 188 Os. Это соотношение, а также соотношение 187 Re/ 188 Os, широко использовались при датировании как земных, так и метеоритных пород . Он также использовался для измерения интенсивности континентального выветривания в течение геологического времени и для установления минимального возраста стабилизации мантийных корней континентальных кратонов . Однако наиболее заметное применение Os в датировании было в сочетании с иридием для анализа слоя ударного кварца вдоль границы мела и палеогена , который отмечает вымирание динозавров 66 миллионов лет назад.

Существует также 31 искусственный радиоизотоп , [5] самый долгоживущий из которых — 194 Os с периодом полураспада шесть лет; все остальные имеют период полураспада менее 93 дней. Существует также десять известных ядерных изомеров , самый долгоживущий из которых — 191m Os с периодом полураспада 13,10 часов. Все изотопы и ядерные изомеры осмия либо радиоактивны, либо наблюдательно стабильны , что означает, что они, как прогнозируется, радиоактивны, но никакого фактического распада не наблюдалось.

Использование изотопов осмия

Изотопное отношение осмия-187 и осмия-188 ( 187 Os/ 188 Os) можно использовать в качестве окна для изучения геохимических изменений на протяжении истории океана. [6] Среднее морское отношение 187 Os/ 188 Os в океанах составляет 1,06. [6] Это значение представляет собой баланс континентального речного поступления Os с отношением 187 Os/ 188 Os ~1,3 и мантийного /внеземного поступления с отношением 187 Os/ 188 Os ~0,13. [6] Будучи потомком 187 Re, 187 Os может радиогенно образовываться в результате бета-распада. [7] Этот распад фактически увеличил отношение 187 Os/ 188 Os в основной силикатной земле (Земля за вычетом ядра ) на 33%. [8] Это то, что движет разницей в соотношении 187 Os/ 188 Os, которое мы видим между континентальными материалами и материалом мантии. Корковые породы имеют гораздо более высокий уровень Re, который медленно деградирует до 187 Os, увеличивая соотношение. [7] Однако внутри мантии неравномерная реакция Re и Os приводит к тому, что эти мантийные и расплавленные материалы истощаются в Re, и не позволяют им накапливать 187 Os, как континентальный материал. [7] Поступление обоих материалов в морскую среду приводит к наблюдаемому соотношению 187 Os/ 188 Os океанов и значительно колебалось на протяжении истории нашей планеты. Эти изменения в изотопных значениях морского Os можно наблюдать в морских отложениях , которые откладываются и в конечном итоге литифицируются в этот период времени. [9] Это позволяет исследователям делать оценки потоков выветривания, выявлять базальтовый вулканизм и импактные события, которые могли вызвать некоторые из наших крупнейших массовых вымираний. Например, изотопные записи Os в морских отложениях использовались для идентификации и подтверждения воздействия границы KT. [10] Воздействие этого астероида размером ~10 км значительно изменило сигнатуру 187 Os/ 188 Os морских отложений того времени. При среднем внеземном 187 Os/ 188 Os ~0,13 и огромном количестве Os, которое внесло это воздействие (эквивалентно 600 000 лет современных речных притоков), снизило глобальный морской 187 Os/ 188Значение Os от ~0,45 до ~0,2. [6]

Соотношения изотопов Os также могут использоваться в качестве сигнала антропогенного воздействия. [11] Те же самые соотношения 187 Os/ 188 Os, которые распространены в геологических условиях, могут использоваться для оценки добавления антропогенного Os через такие вещи, как каталитические преобразователи . [11] Хотя было показано, что каталитические преобразователи резко сокращают выбросы NOx и CO, они вводят элементы платиновой группы (PGE), такие как Os, в окружающую среду. [11] Другие источники антропогенного Os включают сжигание ископаемого топлива , плавку хромовой руды и плавку некоторых сульфидных руд. В одном исследовании оценивалось влияние выхлопных газов автомобилей на морскую систему Os. Было зарегистрировано, что соотношение 187 Os/ 188 Os в выхлопных газах автомобилей составляет ~0,2 (аналогично внеземным и мантийным источникам), что сильно истощено (3, 7). Эффект антропогенного Os лучше всего можно увидеть, сравнивая водные соотношения Os и местные отложения или более глубокие воды. Поверхностные воды, подвергшиеся воздействию, как правило, имеют истощенные значения по сравнению с глубоким океаном и отложениями за пределами того, что ожидается от космических источников. [11] Считается, что это увеличение эффекта связано с введением антропогенного Os из воздуха в осадки.

Длительный период полураспада 184 Os по отношению к альфа-распаду до 180 W был предложен в качестве метода радиометрического датирования для пород, богатых осмием, или для дифференциации планетарного ядра . [2] [12] [13]

Список изотопов


  1. ^ m Os – Возбужденный ядерный изомер .
  2. ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) приводится в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  3. ^ # – Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из тенденций от поверхности массы (TMS).
  4. ^ Жирным шрифтом выделен период полураспада  – почти стабильный, период полураспада дольше возраста Вселенной .
  5. ^ Способы распада:
  6. ^ Жирный курсивный символ как дочерний – Дочерний продукт почти стабилен.
  7. ^ Жирный символ как дочерний – Дочерний продукт стабилен.
  8. ^ ( ) значение спина – указывает спин со слабыми аргументами присваивания.
  9. ^ # – Значения, отмеченные #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из тенденций соседних нуклидов (TNN).
  10. ^ ab первичный радионуклид
  11. ^ Теоретически также может претерпевать β + β + распад до 184 W
  12. ^ ab Используется в рениево-осмиевом датировании
  13. ^ Считается, что он претерпевает α-распад до 183 W с периодом полураспада более 3,2×10 15  лет.
  14. ^ Считается, что он подвергается α-распаду до 184 W с периодом полураспада более 3,3×10 18  лет.
  15. ^ Считается, что он претерпевает α-распад до 185 W с периодом полураспада более 3,3×10 15  лет.
  16. ^ Считается, что он претерпевает α-распад до 186 W с периодом полураспада более 1,2×10 19  лет.
  17. ^ Считается, что он претерпевает α-распад до 188 W или β - β - распад до 192 Pt с периодом полураспада более 5,3×10 19  лет.

Ссылки

  1. ^ abcde 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.
  2. ^ ab Peters, Stefan TM; Münker, Carsten; Becker, Harry; Schulz, Toni (апрель 2014 г.). «Альфа-распад 184 Os, обнаруженный радиогенным 180 W в метеоритах: определение периода полураспада и жизнеспособность в качестве геохронометра». Earth and Planetary Science Letters . 391 : 69–76. doi :10.1016/j.epsl.2014.01.030.
  3. ^ "Стандартные атомные веса: осмий". CIAAW . 1991.
  4. ^ 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.
  5. ^ Флегенхаймер, Хуан (2014). «Тайна исчезающего изотопа». Revista Virtual де Кимика . 6 (4): 1139–1142. дои : 10.5935/1984-6835.20140073 .
  6. ^ abcd Peucker-Ehrenbrink, B.; Ravizza, G. (2000). «Данные об изотопах морского осмия». Terra Nova . 12 (5): 205–219. Bibcode :2000TeNov..12..205P. doi :10.1046/j.1365-3121.2000.00295.x. S2CID  12486288.
  7. ^ abc Эссер, Брэдли К.; Турекян, Карл К. (1993). «Изотопный состав осмия континентальной коры». Geochimica et Cosmochimica Acta . 57 (13): 3093–3104. Bibcode : 1993GeCoA..57.3093E. doi : 10.1016/0016-7037(93)90296-9 .
  8. ^ Хаури, Эрик Х. (2002). «Изотопы осмия и мантийная конвекция» (PDF) . Philosophical Transactions: Mathematical, Physical and Engineering Sciences . 360 (1800): 2371–2382. Bibcode :2002RSPTA.360.2371H. doi :10.1098/rsta.2002.1073. JSTOR  3558902. PMID  12460472. S2CID  18451805.
  9. ^ Лоуэри, Кристофер; Морган, Джоанна ; Гулик, Шон; Брэлоуэр, Тимоти; Кристесон, Гейл (2019). «Перспективы бурения в океане при ударах метеоритов». Океанография . 32 : 120–134. doi : 10.5670/oceanog.2019.133 .
  10. ^ Selby, D.; Creaser, RA (2005). «Прямое радиометрическое датирование месторождений углеводородов с использованием изотопов рения-осмия». Science . 308 (5726): 1293–1295. Bibcode :2005Sci...308.1293S. doi :10.1126/science.1111081. PMID  15919988. S2CID  41419594.
  11. ^ abcd Чен, К.; Седвик, П. Н.; Шарма, М. (2009). «Антропогенный осмий в дожде и снеге выявляет глобальное загрязнение атмосферы». Труды Национальной академии наук . 106 (19): 7724–7728. Bibcode : 2009PNAS..106.7724C. doi : 10.1073/pnas.0811803106 . PMC 2683094. PMID  19416862. 
  12. ^ Кук, Дэвид Л.; Крюйер, Томас С.; Лея, Инго; Кляйне, Торстен (сентябрь 2014 г.). «Космогенные вариации 180 Вт в метеоритах и ​​переоценка возможной системы распада 184 Os – 180 Вт». Geochimica et Cosmochimica Acta . 140 : 160–176. дои : 10.1016/j.gca.2014.05.013.
  13. ^ Кук, Дэвид Л.; Смит, Томас; Лейя, Инго; Хилтон, Коннор Д.; Уокер, Ричард Дж.; Шёнбэхлер, Мария (сентябрь 2018 г.). «Избыток 180W в железных метеоритах IIAB: идентификация космогенных, радиогенных и нуклеосинтетических компонентов». Earth Planet Sci Lett . 503 : 29–36. doi :10.1016/j.epsl.2018.09.021. PMC 6398611 . 
  14. ^ 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.
  15. ^ ab Briscoe, AD; Page, RD; Uusitalo, J.; et al. (2023). "Спектроскопия распада на двухпротонной границе: радиоактивность новых нуклидов 160Os и 156W". Physics Letters B. 47 ( 138310). doi : 10.1016/j.physletb.2023.138310 . hdl : 10272/23933 .