Ізотопи берилію

Берилій (Be) має 12 відомих ізотопів, але лише один із них (9Be) є стабільним і примордіальним нуклідом. Таким чином, берилій вважають моноізотопним елементом. Він також є мононуклідним елементом, оскільки всі інші його ізотопи мають настільки короткий період напіврозпаду, що жоден із них не є примордіальним і вони надзвичайно малопоширені. Берилій унікальний в тому сенсі, що це єдиний моноізотопний елемент, в ядрі якого парне число протонів і непарне число нейтронів. Всі інші 25 моноізотопних елементів мають непарні атомні номери і парне число нейтронів.

Серед 11 радіоізотопів берилію найстабільнішим є 10Be з періодом напіврозпаду 1,39 мільйона років, а також 7Be з періодом напіврозпаду 53,22 дня. Всі інші радіоізотопи мають період напіврозпаду менш як 13,85 секунди, більшість з них - 20 мілісекунд. Найменш стабільним ізотопом є 6Be з періодом напіврозпаду 5,03 × 10⁻²¹ секунди.

Природне для легких елементів рівне співвідношення протонів і нейтронів порушується через надзвичайну нестабільність 8Be перед альфа-розпадом, в напрямку якого йде реакція завдяки надзвичайно сильним зв'язкам всередині ядра 4He. Період напіврозпаду 8Be становить лише 6,7(17)× 10⁻¹⁷ секунди.

Берилій не може мати стабільного ізотопа з 4 протонами і 6 нейтронами через дуже велике співвідношення між кількістю нейтронів і протонів як для такого легкого елемента. Втім, цей ізотоп, ¹⁰Be, має період напіврозпаду 1,39 мільйона років, що показує незвичну стабільність як для легкого нукліда з таким великим відношенням кількості нейтронів до протонів. У інших можливих ізотопів берилію цей показник становить навіть більшу величину, тож вони менш стабільні.

Вважають, що більшість 9Be у Всесвіті утворилась під дією космічних променів у проміжку між Великим вибухом і утворенням Сонячної системи. Ізотопи 7Be, з періодом напіврозпаду 53 дні, та 10Be обидва є космогенними нуклідами, оскільки вони утворились нещодавно в сонячній системі під дією космічних променів, подібно до 14C. Зміна у поширеності цих двох радіоізотопів обумовлена циклами сонячної активності, що впливає на магнітне поле, яке захищає Землю від космічних променів. Швидкість, з якою короткоживучий 7Be випадає з атмосфери в ґрунт, обумовлена частково погодою. Розпад 7Be на Сонці є одним з джерел сонячних нейтрино, і першим типом, зареєстрованим під час гоумстейкського експерименту. Наявність 7Be в осадах часто допомагає встановити, що їхній вік становить менш як 3–4 місяці, що дорівнює двом періодам напіврозпаду 7Be.

Таблиця

Символ ізотопа	Z(p)	N(n)	Маса ізотопа (u)	Період напіврозпаду	Типи розпаду^[1]^{[n 1]}	Дочірні ізотопи^{[n 2]}	Спін і парність ядра^{[n 3]}	Поширеність ізотопа в природі (мольна частка)
5Be	4	1	5.04079(429)#		p	4Li	(1/2+)#
6Be	4	2	6.019726(6)	5.0(3)×10⁻²¹ с [0.092(6) MeV]	2p	4He	0+
7Be^{[n 4]}	4	3	7.01692983(11)	53.22(6) d	ЕЗ	7Li	3/2−	Сліди^{[n 5]}
8Be^{[n 6]}	4	4	8.00530510(4)	6.7(17)×10⁻¹⁷ с [6.8(17) еВ]^{[джерело?]}	α	4He	0+
9Be	4	5	9.0121822(4)	Стабільний			3/2−	1.0000
10Be	4	6	10.0135338(4)	1.39×10⁶ року	β⁻	10B	0+	Сліди^{[n 5]}
11Be^{[n 7]}	4	7	11.021658(7)	13.81(8) s	β⁻ (97.1%)	11B	1/2+
11Be^{[n 7]}	4	7	11.021658(7)	13.81(8) s	β⁻, α (2.9%)	7Li	1/2+
12Be	4	8	12.026921(16)	21.49(3) мс	β⁻ (99.48%)	12B	0+
12Be	4	8	12.026921(16)	21.49(3) мс	β⁻, n (0.52%)	11B	0+
13Be	4	9	13.03569(8)	2.7x10⁻²¹ с	n	12Be	1/2+
14Be^{[n 8]}	4	10	14.04289(14)	4.84(10) мс	β⁻, n (81.0%)	13B	0+
					β⁻ (14.0%)	14B
					β⁻, 2n (5.0%)	12B
15Be	4	11	15.05346(54)#	<200 нс
16Be	4	12	16.06192(54)#	<200 нс	2n	14Be	0+
17Be	4	13

↑ Скорочення:
ЕЗ: електронне захоплення
↑ Жирним для стабільних ізотопів
↑ Спіни зі слабким оцінковим обґрунтуванням взяті в дужки.
↑ Утворився під час нуклеосинтезу Великого вибуху, але нині не є примордіальним, оскільки весь швидко розпався до ⁷Li
↑ ^а ^б космогенний
↑ Проміжний продукт потрійної альфа-реакції під час зоряного нуклеосинтезу у процесі утворення ¹²C
↑ Має 1 нейтрон гало
↑ Має 4 нейтрони гало

Нотатки

Оцінки, позначені #, отримані не з чисто експериментальних даних, але частково з загальних тенденцій.

Ланцюги розпаду

Більшість ізотопів берилію розпадаються в процесі бета-розпаду і/або комбінації бета розпаду й альфа-розпаду, або нейтронного розпаду. Однак, ⁷Be розпадається лише в процесі електронного захоплення, цьому процесові зазвичай приписують незвичайно довгий період напіврозпаду. Також незвичним є ⁸Be, який розпадається через альфа-розпад до ⁴He. Цей альфа-розпад часто вважають поділом, що могло б пояснити незвичайно короткий період напіврозпаду.

\mathrm {{}_{4}^{5}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {Unknown} }}\ \mathrm {{}_{3}^{4}Li} +\mathrm {{}_{1}^{1}H}

\mathrm {{}_{4}^{6}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {5zs} }}\ \mathrm {{}_{2}^{4}He} +\mathrm {2{}_{1}^{1}H}

\mathrm {{}_{4}^{7}Be} +\mathrm {e{}_{}^{-}} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {53.22d} }}\ \mathrm {{}_{3}^{7}Li}

\mathrm {{}_{4}^{8}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {67as} }}\ \mathrm {2{}_{2}^{4}He}

\mathrm {{}_{4}^{10}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {1.39Ma} }}\ \mathrm {{}_{5}^{10}B} +\mathrm {e{}_{}^{-}}

\mathrm {{}_{4}^{11}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {13.81s} }}\ \mathrm {{}_{5}^{11}B} +\mathrm {e{}_{}^{-}}

\mathrm {{}_{4}^{11}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {13.81s} }}\ \mathrm {{}_{3}^{7}Li} +\mathrm {{}_{2}^{4}He} +\mathrm {e{}_{}^{-}}

\mathrm {{}_{4}^{12}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {21.49ms} }}\ \mathrm {{}_{5}^{12}B} +\mathrm {e{}_{}^{-}}

\mathrm {{}_{4}^{12}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {21.49ms} }}\ \mathrm {{}_{5}^{11}B} +\mathrm {{}_{0}^{1}n} +\mathrm {e{}_{}^{-}}

\mathrm {{}_{4}^{13}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {2.7zs} }}\ \mathrm {{}_{4}^{12}Be} +\mathrm {{}_{0}^{1}n}

\mathrm {{}_{4}^{14}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {4.84ms} }}\ \mathrm {{}_{5}^{13}B} +\mathrm {{}_{0}^{1}n} +\mathrm {e{}_{}^{-}}

\mathrm {{}_{4}^{14}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {4.84ms} }}\ \mathrm {{}_{5}^{14}B} +\mathrm {e{}_{}^{-}}

\mathrm {{}_{4}^{14}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {4.84ms} }}\ \mathrm {{}_{5}^{12}B} +\mathrm {2{}_{0}^{1}n} +\mathrm {e{}_{}^{-}}

\mathrm {{}_{4}^{16}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {<200ns} }}\ \mathrm {{}_{4}^{14}Be} +\mathrm {2{}_{0}^{1}n}

Посилання

↑ Universal Nuclide Chart. nucleonica. Архів оригіналу за 19 лютого 2017. Процитовано 11 січня 2017.

Маси ізотопів взято з:
- G. Audi; A. H. Wapstra; C. Thibault; J. Blachot; O. Bersillon (2003). The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties (PDF). Nuclear Physics A. 729: 3—128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Архів оригіналу (PDF) за 23 вересня 2008. Процитовано 11 січня 2017.
Кількісні співвідношення ізотопів і стандартні атомні маси взято з:
- J. R. de Laeter; J. K. Böhlke; P. De Bièvre; H. Hidaka; H. S. Peiser; K. J. R. Rosman; P. D. P. Taylor (2003). Atomic weights of the елементs. Review 2000 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 75 (6): 683—800. doi:10.1351/pac200375060683. Архів оригіналу за 1 липня 2018. Процитовано 11 січня 2017.
- M. E. Wieser (2006). Atomic weights of the елементs 2005 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 78 (11): 2051—2066. doi:10.1351/pac200678112051. Архів оригіналу за 4 січня 2019. Процитовано 11 січня 2017. Загальний огляд.
Період напіврозпаду, спін, і дані ізомерів взято з: See editing notes on this article's talk page.
- G. Audi; A. H. Wapstra; C. Thibault; J. Blachot; O. Bersillon (2003). The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties (PDF). Nuclear Physics A. 729: 3—128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Архів оригіналу (PDF) за 23 вересня 2008. Процитовано 11 січня 2017.
- National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database [Архівовано 13 травня 2019 у Wayback Machine.] (retrieved Sept. 2005).
- N. E. Holden (2004). Table of the Ізотопи. У D. R. Lide (ред.). CRC Handbook of Chemistry and Physics (вид. 85th). CRC Press. Section 11. ISBN 978-0-8493-0485-9.
  - http://fl.water.usgs.gov/PDF_files/fs73_98_holmes.pdf [Архівовано 25 грудня 2016 у Wayback Machine.]