A xenon izotópjai

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Ugrás a navigációhoz Ugrás a kereséshez

A természetes xenon (Xe) nyolc stabil izotópból áll. (Elméleti előrejelzések szerint a 124Xe, 126Xe és a 134Xe kettős-béta-bomló izotópok, de bomlásukat mindezidáig még nem észlelték, ezért ezeket stabil izotópnak tekintjük.)[1][2] A xenonnak van a második legtöbb stabil izotópja, csak az ón előzi meg e tekintetben a maga 10 stabil izotópjával.[3] Ezeken kívül a xenonnak több mint 30 instabil izotópját és izomerjét tanulmányozták; közülük a leghosszabb felezési idővel a kettős béta-bomló 136Xe rendelkezik (2,165 ± 0,016(stat) ± 0,059(sys)·1021 év),[4] melyet a 127Xe követ (36,345 nap). Az ismert magizomerek közül a 131mXe felezési ideje a leghosszabb (11,934 nap). A 129Xe a 129I béta-bomlása során keletkezik (felezési idő: 16 millió év); a 131mXe, 133Xe, 133mXe és a 135Xe az 235U és a 239Pu hasadási termékei, így ezek az atomrobbantások indikátoraként használhatók.

A mesterséges 135Xe izotóp az atomreaktorok működése szempontjából nagy jelentőséggel bír. A 135Xe termikus neutronokra óriási, 2,65·106 barnos befogási hatáskeresztmetszettel rendelkezik, ezért nagyon hatékony neutronelnyelőként, reaktorméregként viselkedik, mely egy idő után lelassíthatja vagy leállíthatja a nukleáris láncreakciót. Ezt az amerikai Manhattan-terv keretében plutónium előállítása céljából épített legelső atomreaktoroknál fedezték fel. Szerencsére a tervezés során számoltak azzal, hogy növelni kellhet a reaktorben a reaktivitást (a hasadásonként keletkező, újabb magreakciót kiváltó neutronok számát).

Az atomreaktorokból viszonylag nagy koncentrációban távoznak is radioaktív xenonizotópok, melyek a repedt fűtőelemrudakból vagy a hűtővízben hasadó uránból származnak. A természetes radioaktív nemesgáz, a 222Rn koncentrációjához képest ezen izotópok koncentrációja azonban általában még mindig alacsony.

Mivel a xenon két anyaizotópnak is nyomjelzője, a meteoritokban a xenonizotópok arányának meghatározása jól használható a Naprendszer kialakulásának vizsgálatában. A jód–xenon-kormeghatározás megadja a nukleoszintézis és a szoláris nebulából létrejött test megszilárdulása között eltelt időt (mivel a xenon gáz halmazállapotú, csak az a része marad meg a test belsejében, amely annak megszilárdulása után keletkezett). A xenonizotópok jól használhatóak a Föld differenciálódásának megértésében is. Úgy gondolják, hogy az új-mexikói szén-dioxid kutakból származó gázban talált nagyobb mennyiségű 129Xe a földköpenyből származó gázok bomlásterméke, melyek nem sokkal a Föld kialakulása után keletkeztek.[5]
Standard atomtömeg: 131,293(6) u

Többi izotópjának felezési ideje nem éri el a 12 napot, sokuké 20 óránál is rövidebb. A legrövidebb élettartamú a 148Xe, ennek felezési ideje 408 ns. A 41 izotóp tömegszáma a 108–148 tartományba esik.

A (2011-ben felfedezett) 108Xe a második legnagyobb tömegű nuklid (a 112Ba után), amelyben a protonok és neutronok száma megegyezik.

Xenon-133[szerkesztés]

A xenon-133-at felhasználják a tüdőfunkció vizsgálatára és a tüdőről történő képalkotásra,[6] illetve a véráramlás, főként az agybeli véráram képalkotására.[7] A 133Xe fontos hasadási termék.[forrás?]

Xenon-135[szerkesztés]

A xenon-135 az urán maghasadása során keletkező radioaktív izotóp, felezési ideje 9,2 óra. Az ismert leghatékonyabb neutronelnyelő (reaktorméreg), neutronbefogási hatáskeresztmetszete 2 millió barn.[8] Összességében a maghasadás során 6,3%-os hozammal keletkezik, de ennek fő része a tellúr-135 és a jód-135 radioaktív bomlásából származik. Jelentős hatása van az atomreaktorok működésére.

Xenon-136[szerkesztés]

A xenon-136 a xenon egyik izotópja, mely nagyon lassan, kettős béta-bomlás révén bárium-136-tá alakul. Felezési ideje 2,11·1021 év.

Táblázat[szerkesztés]

nuklid
jele
Z(p) N(n)  
izotóptömeg (u)
 
felezési idő bomlási
mód(k)[9][m 1]
leány-
izotóp(ok)[m 2]
magspin jellemző
izotóp-
összetétel
(móltört)
természetes
ingadozás
(móltört)
gerjesztési energia
110Xe 54 56 109,94428(14) 310(190) ms
[105(+35−25) ms]
β+ 110I 0+
α 106Te
111Xe 54 57 110,94160(33)# 740(200) ms β+ (90%) 111I 5/2+#
α (10%) 107Te
112Xe 54 58 111,93562(11) 2,7(8) s β+ (99,1%) 112I 0+
α (0,9%) 108Te
113Xe 54 59 112,93334(9) 2,74(8) s β+ (92,98%) 113I (5/2+)#
β+, p (7%) 112Te
α (0,011%) 109Te
β+, α (0,007%) 109Sb
114Xe 54 60 113,927980(12) 10,0(4) s β+ 114I 0+
115Xe 54 61 114,926294(13) 18(4) s β+ (99,65%) 115I (5/2+)
β+, p (0,34%) 114Te
β+, α (3·10−4%) 111Sb
116Xe 54 62 115,921581(14) 59(2) s β+ 116I 0+
117Xe 54 63 116,920359(11) 61(2) s β+ (99,99%) 117I 5/2(+)
β+, p (0,0029%) 116Te
118Xe 54 64 117,916179(11) 3,8(9) perc β+ 118I 0+
119Xe 54 65 118,915411(11) 5,8(3) perc β+ 119I 5/2(+)
120Xe 54 66 119,911784(13) 40(1) perc β+ 120I 0+
121Xe 54 67 120,911462(12) 40,1(20) perc β+ 121I (5/2+)
122Xe 54 68 121,908368(12) 20,1(1) óra β+ 122I 0+
123Xe 54 69 122,908482(10) 2,08(2) óra EC 123I 1/2+
123mXe 185,18(22) keV 5,49(26) µs 7/2(−)
124Xe 54 70 123,905893(2) Látszólag stabil[m 3] 0+ 9,52(3)·10−4
125Xe 54 71 124,9063955(20) 16,9(2) óra β+ 125I 1/2(+)
125m1Xe 252,60(14) keV 56,9(9) s IT 125Xe 9/2(−)
125m2Xe 295,86(15) keV 0,14(3) µs 7/2(+)
126Xe 54 72 125,904274(7) Látszólag stabil[m 4] 0+ 8,90(2)·10−4
127Xe 54 73 126,905184(4) 36,345(3) nap EC 127I 1/2+
127mXe 297,10(8) keV 69,2(9) s IT 127Xe 9/2−
128Xe 54 74 127,9035313(15) Stabil[m 5] 0+ 0,019102(8)
129Xe[m 6] 54 75 128,9047794(8) Stabil[m 5] 1/2+ 0,264006(82)
129mXe 236,14(3) keV 8,88(2) nap IT 129Xe 11/2−
130Xe 54 76 129,9035080(8) Stabil[m 5] 0+ 0,040710(13)
131Xe[m 7] 54 77 130,9050824(10) Stabil[m 5] 3/2+ 0,212324(30)
131mXe 163,930(8) keV 11,934(21) nap IT 131Xe 11/2−
132Xe[m 7] 54 78 131,9041535(10) Stabil[m 5] 0+ 0,269086(33)
132mXe 2752,27(17) keV 8,39(11) ms IT 132Xe (10+)
133Xe[m 7][m 8] 54 79 132,9059107(26) 5,2475(5) nap β 133Cs 3/2+
133mXe 233,221(18) keV 2,19(1) nap IT 133Xe 11/2−
134Xe[m 7] 54 80 133,9053945(9) Látszólag stabil[m 9] 0+ 0,104357(21)
134m1Xe 1965,5(5) keV 290(17) ms IT 134Xe 7−
134m2Xe 3025,2(15) keV 5(1) µs (10+)
135Xe[m 10] 54 81 134,907227(5) 9,14(2) óra β 135Cs 3/2+
135mXe 526,551(13) keV 15,29(5) perc IT (99,99%) 135Xe 11/2−
β (0,004%) 135Cs
136Xe[m 11] 54 82 135,907219(8) 2,165(0,016 (stat), 0,059 (sys))·1021 év[4] ββ 136Ba 0+ 0,088573(44)
136mXe 1891,703(14) keV 2,95(9) µs 6+
137Xe 54 83 136,911562(8) 3,818(13) perc β 137Cs 7/2−
138Xe 54 84 137,91395(5) 14,08(8) perc β 138Cs 0+
139Xe 54 85 138,918793(22) 39,68(14) s β 139Cs 3/2−
140Xe 54 86 139,92164(7) 13,60(10) s β 140Cs 0+
141Xe 54 87 140,92665(10) 1,73(1) s β (99,45%) 141Cs 5/2(−#)
β, n (0,043%) 140Cs
142Xe 54 88 141,92971(11) 1,22(2) s β (99,59%) 142Cs 0+
β, n (0,41%) 141Cs
143Xe 54 89 142,93511(21)# 0,511(6) s β 143Cs 5/2−
144Xe 54 90 143,93851(32)# 0,388(7) s β 144Cs 0+
β, n 143Cs
145Xe 54 91 144,94407(32)# 188(4) ms β 145Cs (3/2−)#
146Xe 54 92 145,94775(43)# 146(6) ms β 146Cs 0+
147Xe 54 93 146,95356(43)# 130(80) ms
[0,10(+10−5) s]
β 147Cs 3/2−#
β, n 146Cs
  1. Rövidítések:
    EC: Elektronbefogás
    IT: Izomer átmenet
  2. A stabil izotópok félkövérrel vannak kiemelve
  3. A feltételezések szerint β+β+-bomlással 124Te-gyé alakul több mint 4,8·1016 felezési idővel
  4. A feltételezések szerint β+β+-bomlással 126Te-gyé alakul
  5. a b c d e Elméletileg spontán maghasadásra képes
  6. Felhasználják felszín alatt vizek radiometrikus kormeghatározására és a Naprendszer történetének bizonyos eseményeinek igazolására
  7. a b c d Hasadási termék
  8. A nukleáris medicinában használják
  9. A feltételezések szerint ββ-bomlással 134Ba-gyé alakul több mint 1,1·1016 felezési idővel
  10. A leghatékonyabb ismert neutronelnyelő, atomerőművekben a hasadási termékként keletkező 135Te bomlásából származó 135I-ből keletkezik. A nagy neutronfluxusú környezetben neutront elnyelve 136Xe-tá alakul (jódgödör)
  11. Primordiális radionuklid

Megjegyzések[szerkesztés]

  • Az izotóp-összetétel a levegőbeli előfordulásra vonatkozik.
  • Ismeretesek olyan geológiai minták, amelyek izotóp-összetétele a szokásos értékeken kívül van. Az atomtömeg bizonytalansága ezeknél meghaladhatja a jelzett hibahatárt.
  • A kereskedelmileg hozzáférhető anyagok esetén előfordulhat nem közölt vagy nem szándékos izotópelválasztás. A megadott értékektől lényeges eltérések adódhatnak.
  • A # jel a nem kizárólag kísérletekből, hanem részben szisztematikus trendekből származó értéket jelöl. A nem kellő megalapozottsággal asszignált spinek zárójelben szerepelnek.
  • A bizonytalanságokat rövid formában – a megfelelő utolsó számjegy után zárójelben – adjuk meg. A bizonytalanság értéke egy standard deviációnak felel meg, kivéve, ahol az izotóp-összetételt és standard atomtömeget a IUPAC nagyobb bizonytalansággal adja csak meg.

Hivatkozások[szerkesztés]

  1. Status of ββ-decay in Xenon, Roland Lüscher, accessed on line September 17, 2007.
  2. Average (Recommended) Half-Life Values for Two-Neutrino Double-Beta Decay, A. S. Barabash, Czechoslovak Journal of Physics 52, #4 (April 2002), pp. 567–573.
  3. Rajam, J. B.. Atomic Physics, 7th, Delhi: S. Chand and Co. (1960). ISBN 81-219-1809-X 
  4. a b (2014) „Improved measurement of the 2νββ half-life of 136Xe with the EXO-200 detector”. Physical Review C 89. DOI:10.1103/PhysRevC.89.015502.  
  5. Boulos, M.S., Manuel, O.K. (1971). „The xenon record of extinct radioactivities in the Earth.”. Science 174 (4016), 1334–1336. o. DOI:10.1126/science.174.4016.1334. PMID 17801897.  
  6. (1978) „Measurement of regional ventilation and lung perfusion with Xe-133”. Journal of nuclear medicine 19 (10), 1187–1188. o. PMID 722337.  
  7. (1987) „Cerebral blood flow imaging in patients with brain tumor and arterio-venous malformation using Tc-99m hexamethylpropylene-amine oxime--a comparison with Xe-133 and IMP”. Kaku igaku. the Japanese journal of nuclear medicine 24 (11), 1617–1623. o. PMID 3502279.  
  8. Chart of the Nuclides 13th Edition
  9. http://www.nucleonica.net/unc.aspx

Fordítás[szerkesztés]

Ez a szócikk részben vagy egészben az Isotopes of xenon című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.

Források[szerkesztés]

A jód izotópjai A xenon izotópjai A cézium izotópjai
Izotópok listája