Izotopy lithia
Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 25. ledna 2022; kontroly vyžadují 6 úprav .Izotopy lithia jsou odrůdy atomů (a jader ) chemického prvku lithia , které mají v jádřerůzný obsah neutronů . V současné době je známo 9 izotopů lithia a 2 další excitované izomerní stavy některých jeho nuklidů , 10m1 Li − 10m2 Li.
V přírodě existují dva stabilní izotopy lithia: 6 Li (7,5 %) a 7 Li (92,5 %).
Nejstabilnější umělý izotop, 8 Li, má poločas rozpadu 0,8403 s.
Zdá se, že exotický izotop 3Li (triproton ) jako vázaný systém neexistuje .
Původ
7 Li je jedním z mála izotopů, které vznikly během primární nukleosyntézy (tedy v době od 1 sekundy do 3 minut po velkém třesku [1] ) v množství nejvýše 10 −9 všech prvků. [2] [3] Část izotopu 6 Li, nejméně desettisíckrát menší než 7 Li, vzniká také při primordiální nukleosyntéze [1] .
Při hvězdné nukleosyntéze vzniklo přibližně desetkrát více než 7 Li. Lithium je meziproduktem reakce ppII , ale při vysokých teplotách se aktivně přeměňuje na helium [4] [5] .
Pozorované poměry 7 Li a 6 Li nesouhlasí s predikcí standardního modelu primordiální nukleosyntézy ( standard BBN ). Tento rozpor je známý jako „ prapůvodní problém lithia “. [1] [6]
Separace
Lithium-6 má větší afinitu ke rtuti než lithium-7. Na tom je založen proces obohacování COLEX [7] . Alternativním postupem je vakuová destilace, která probíhá při teplotách kolem 550 °C.
Obvykle byla separace izotopů lithia vyžadována pro vojenské jaderné programy ( SSSR , USA , Čína ). V současnosti mají funkční separační kapacity pouze Rusko a Čína [7] .
Takže v USA v roce 1954 (podle jiných zdrojů v roce 1955) byla ve vojenském závodě Y-12 postavena dílna na separaci izotopů lithia . 6Li obohacený o izotop byl odeslán pro výrobu termonukleárních zbraní a obohacený o 7Li - pro potřeby amerického civilního atomového programu [8] .
Aplikace
Izotopy 6 Li a 7 Li mají různé jaderné vlastnosti (průřez absorpce tepelných neutronů, reakční produkty) a jejich rozsah je odlišný. Hafniát lithný je součástí speciálního smaltu určeného pro likvidaci vysoce aktivního jaderného odpadu obsahujícího plutonium .
Lithium-6
Používá se v termojaderné energetice.
Když je nuklid 6 Li ozářen tepelnými neutrony, získá se radioaktivní tritium 3H :
Díky tomu lze lithium-6 použít jako náhradu za radioaktivní, nestabilní a nepohodlné pro manipulaci s tritiem jak pro vojenské ( termonukleární zbraně ), tak pro civilní ( řízená termonukleární fúze ) účely. Termonukleární zbraně obvykle používají lithium-6 deuterid 6 LiD.
Slibné je také použití lithia-6 k výrobě helia-3 (prostřednictvím tritia) pro další použití v termonukleárních reaktorech deuterium-helium.
Lithium-7
Používá se v jaderných reaktorech [9] . Díky svému velmi vysokému měrnému teplu a nízkému průřezu záchytu tepelných neutronů slouží kapalné lithium-7 (často ve formě slitiny se sodíkem nebo cesiem ) jako účinné chladivo . Fluorid lithný ve slitině s fluoridem berylnatým (66 % LiF + 34 % BeF 2 ) se nazývá „flybe“ (FLiBe) a používá se jako vysoce účinné chladivo a rozpouštědlo pro fluoridy uranu a thoria ve vysokoteplotní kapalné soli . reaktory a pro výrobu tritia .
Sloučeniny lithia obohacené izotopem lithia-7 se používají v reaktorech PWR k udržení režimu chemie vody a také v primárním demineralizátoru. Roční potřeba USA se odhaduje na 200-300 kg , produkci má pouze Rusko a Čína [7] .
Tabulka izotopů lithia
| Nuklidový symbol |
Z ( p ) | N( n ) | Izotopová hmotnost [10] ( a.u.m. ) |
Poločas [ 11] (T 1/2 ) |
Rozpadový kanál | Produkt rozpadu | Spin a parita jádra [11] |
Rozšíření izotopu v přírodě |
Rozsah změn v množství izotopů v přírodě |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Excitační energie | |||||||||
| 3 Li [n 1] | 3 | 0 | 3,03078(215)# | p | 2 On | 3/2−# | |||
| 4Li _ | 3 | jeden | 4,02719(23) | 9,1(9)⋅10-23 s [ 5,06(52) MeV] |
p | 3He _ | 2- | ||
| 5Li _ | 3 | 2 | 5,012540 (50) | 3,7(3)⋅10-22 s [ 1,24(10) MeV] |
p | 4 On | 3/2- | ||
| 6Li _ | 3 | 3 | 6,0151228874(15) | stabilní | 1+ | [0,019, 0,078] [12] | |||
| 6m Li | 3562,88(10) keV | 5,6(14) ⋅10-17 s | IP | 6Li _ | 0+ | ||||
| 7Li _ | 3 | čtyři | 7,016003434(4) | stabilní | 3/2- | [0,922, 0,981] [12] | |||
| 8Li _ | 3 | 5 | 8,02248624(5) | 838,7(3) ms | β - | 8 Be [n 2] | 2+ | ||
| 9Li _ | 3 | 6 | 9,02679019(20) | 178,2(4) ms | β − , n (50,5 (1,0) %) | 8Be [n3 ] | 3/2- | ||
| β − (49,5 (1,0) %) | 9 Buď | ||||||||
| 10 Li _ | 3 | 7 | 10,035483(14) | 2,0(5)⋅10-21 s [ 0,2(1,2) MeV] |
n | 9Li _ | (1-, 2-) | ||
| 10m1Li _ | 200 (40) keV | 3,7(1,5) ⋅10-21 s | IP | 1+ | |||||
| 10m2Li _ | 480(40) keV | 1,35⋅10 -21 s [0,350(70) MeV] |
IP | 2+ | |||||
| 11 Li | 3 | osm | 11,0437236(7) | 8,75(6) ms | β − , n (86,3(9) %) | 10 Buď | 3/2- | ||
| β − (6,0 (1,0) %) | 11 Buď | ||||||||
| β − , 2n (4,1(4) %) | 9 Buď | ||||||||
| β − , 3n (1,9(2) %) | 8Be [n4 ] | ||||||||
| β − , α (1,7(3) %) | 7 On | ||||||||
| β − , dělení (0,0130(13)%) | 9Li , 2H _ | ||||||||
| β − , dělení (0,0093(8) %) | 8Li , 3H _ | ||||||||
| 12 Li _ | 3 | 9 | 12,052610(30) | n | 11 Li | (1-,2-) | |||
| 13Li _ | 3 | deset | 13,061170(80) | 3,3⋅10 -21 s [0,2(9,2) MeV] |
2n | 11 Li | 3/2−# | ||
- ↑ Objev tohoto izotopu nebyl potvrzen.
- ↑ Okamžitě se rozdělí na dvě α-částice pro reakci 8 Li → 2 4 He + e −
- ↑ Okamžitě se rozdělí na dvě α-částice pro reakci 9 Li → 2 4 He + 1 n + e −
- ↑ Okamžitě se rozdělí na dvě α-částice pro reakci 11 Li → 2 4 He + 3 1 n + e −
Vysvětlivky k tabulce
- Množství izotopů je uvedeno pro většinu přírodních vzorků. U jiných zdrojů se hodnoty mohou značně lišit.
- Indexy 'm', 'n', 'p' (vedle symbolu) označují excitované izomerní stavy nuklidu.
- Symboly vytištěné tučně označují stabilní produkty rozkladu. Symboly vyznačené tučnou kurzívou označují produkty radioaktivního rozpadu, které mají poločasy srovnatelné nebo delší než stáří Země, a proto jsou přítomny v přírodní směsi.
- Hodnoty označené křížkem (#) nejsou odvozeny pouze z experimentálních dat, ale jsou (alespoň částečně) odhadnuty ze systematických trendů v sousedních nuklidech (se stejnými poměry Z a N ). Hodnoty rotace nejistoty a/nebo parity jsou uvedeny v závorkách.
- Nejistota je uvedena jako číslo v závorce, vyjádřeno v jednotkách poslední platné číslice, znamená jednu směrodatnou odchylku (s výjimkou množství a standardní atomové hmotnosti izotopu podle dat IUPAC , pro kterou je složitější definice nejistoty použitý). Příklady: 29770,6(5) znamená 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) znamená 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) znamená −2200,2 ± 1,8.
Poznámky
- ↑ 1 2 3 BD Fields, The Primordial Lithium Problem , Annual Reviews of Nuclear and Particle Science 2011
- ↑ Postnov K.A. Přednášky o obecné astrofyzice pro fyziky . ; viz Obr. 11.1
- ↑ http://www.int.washington.edu/PHYS554/2005/vanderplas.pdf
- ↑ Přednáška 27: Stellar Nucleosynthesis Archived 28. května 2015 na Wayback Machine // University of Toledo – „The Destruction of Lithium in Young Convective Stars“ snímek 28
- ↑ Greg Ruchti, Lithium v kosmu – „Lithium je křehké“ snímek 10
- ↑ Karsten JEDAMZIK, Nukleosyntéza velkého třesku a problém kosmického lithia
- ↑ 1 2 3 PWR - ohrožení lithiem , ATOMINFO.RU (23. října 2013). Staženo 29. prosince 2013.
- ↑ Americké vojenské lithium
- ↑ Správa kritických izotopů: Správcovství lithia-7 je nutné k zajištění stabilních dodávek, GAO-13-716 // Úřad vlády USA pro odpovědnost , 19. září 2013; pdf
- ↑ Data založená na Huang WJ , Meng Wang , Kondev FG , Audi G. , Naimi S. Hodnocení atomové hmotnosti Ame2020 (I). Vyhodnocení vstupních dat a postupy úprav (anglicky) // Chinese Physics C. - 2021. - Vol. 43 , iss. 3 . - S. 030002-1-030002-342 . doi : 10.1088 / 1674-1137/abddb0 .
- ↑ 1 2 Údaje uvedené po Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. Hodnocení jaderných vlastností Nubase2020 // Chinese Physics C . - 2021. - Sv. 45 , iss. 3 . - S. 030001-1-030001-180 . - doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
- ↑ 1 2 Atomová hmotnost lithia | Komise pro izotopové abundance a atomové hmotnosti . www.ciaaw.org . Datum přístupu: 21. října 2021.
| izotopy | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||