A lítium izotópjai
Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. január 25-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 6 szerkesztést igényelnek .A lítium izotópok a lítium kémiai elem atomjainak (és magjainak ) változatai, amelyek eltérő neutrontartalommal rendelkeznek az atommagban. Jelenleg 9 lítium izotóp ésegyes nuklidjainak további 2 gerjesztett izomer állapota ismert , 10m1 Li − 10m2 Li.
A természetben a lítiumnak két stabil izotópja van: 6 Li (7,5%) és 7 Li (92,5%).
A legstabilabb mesterséges izotóp, a 8 Li felezési ideje 0,8403 s.
Úgy tűnik, hogy az egzotikus 3Li izotóp ( triproton ) nem létezik kötött rendszerként.
Eredet
7 A Li azon kevés izotópok egyike, amelyek az elsődleges nukleoszintézis során keletkeztek (azaz az Ősrobbanás utáni 1 másodperctől 3 percig [1] ) az összes elemből legfeljebb 10-9 mennyiségben. [2] [3] A 6 Li izotóp egy része, amely legalább tízezerszer kisebb, mint a 7 Li, szintén primordiális nukleoszintézis során keletkezik [1] .
Körülbelül tízszer több mint 7 Li keletkezett a csillagok nukleoszintézisében. A lítium a ppII reakció közbenső terméke , de magas hőmérsékleten aktívan héliummá alakul [4] [5] .
A megfigyelt 7 Li és 6 Li arányok nem egyeznek meg a primordiális nukleoszintézis standard modelljének ( standard BBN ) előrejelzésével. Ezt az eltérést „ elsődleges lítiumproblémának ” nevezik . [1] [6]
Elválasztás
A lítium-6 nagyobb affinitást mutat a higanyhoz, mint a lítium-7. A COLEX dúsítási eljárás [7] ezen alapul . Alternatív eljárás a vákuumdesztilláció, amely 550 °C körüli hőmérsékleten történik.
A lítium-izotópok szétválasztását általában a katonai nukleáris programokhoz kellett ( Szovjetunió , USA , Kína ). Jelenleg csak Oroszország és Kína rendelkezik működő szeparációs kapacitással [7] .
Tehát az USA-ban 1954-ben (más források szerint 1955-ben) az Y-12 katonai üzemben lítium izotópok szétválasztására szolgáló műhelyt építettek . Az izotóppal dúsított 6Li-t termonukleáris fegyverek gyártására küldték, 7Li-ben dúsítva pedig az Egyesült Államok polgári atomprogramjának szükségleteire [8] .
Alkalmazás
A 6 Li és 7 Li izotópok eltérő nukleáris tulajdonságokkal (termikus neutronabszorpciós keresztmetszet, reakciótermékek) és eltérő hatókörrel rendelkeznek. A lítium-hafniát egy speciális zománc része, amelyet a plutóniumot tartalmazó nagy aktivitású nukleáris hulladék ártalmatlanítására terveztek .
Lítium-6
A termonukleáris energetikában használják.
Ha a 6 Li nuklidot termikus neutronokkal besugározzuk, radioaktív trícium 3 H keletkezik:
Ennek köszönhetően a lítium-6 felhasználható a radioaktív, instabil és kényelmetlen trícium pótlására katonai ( termonukleáris fegyverek ) és polgári ( szabályozott termonukleáris fúzió ) célokra egyaránt. A termonukleáris fegyverek általában lítium-6 deuterid 6 LiD-t használnak.
Ígéretes az is, hogy a lítium-6-ot hélium-3 előállítására (tríciumon keresztül) fogják felhasználni a deutérium-hélium termonukleáris reaktorokban való további felhasználásra.
Lítium-7
Atomreaktorokban használják [9] . Nagyon magas fajhője és alacsony termikus neutronbefogási keresztmetszete miatt a folyékony lítium-7 (gyakran nátriummal vagy céziummal ötvözött formában ) hatékony hűtőközegként szolgál . A berillium-fluoriddal (66% LiF + 34% BeF 2 ) készült lítium-7-fluoridot "flybe"-nek (FLiBe) nevezik, és rendkívül hatékony hűtőfolyadékként és oldószerként használják az urán- és tórium -fluoridok magas hőmérsékletű folyékony sójában . reaktorokhoz és trícium előállításához .
A lítium-7 izotópban dúsított lítiumvegyületeket PWR reaktorokban használják a vízkémiai rendszer fenntartására, valamint az elsődleges ásványtalanítóban. Az USA éves szükségletét 200-300 kg -ra becsülik , csak Oroszországnak és Kínának van termelése [7] .
Lítium izotóp táblázat
| Nuklid szimbólum |
Z ( p ) | N( n ) | Izotóp tömege [10] ( a.u.m. ) |
Felezési idő [11] (T 1/2 ) |
Bomlási csatorna | Bomlástermék | Az atommag spinje és paritása [11] |
Az izotóp elterjedtsége a természetben |
Az izotóp-bőség változásának tartománya a természetben |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Gerjesztő energia | |||||||||
| 3 Li [n 1] | 3 | 0 | 3,03078(215)# | p | 2 Ő | 3/2−# | |||
| 4Li _ | 3 | egy | 4.02719(23) | 9,1 (9)⋅10 -23 s [5,06 (52) MeV] |
p | 3 Ő _ | 2− | ||
| 5Li _ | 3 | 2 | 5.012540(50) | 3,7 (3)⋅10 -22 s [1,24 (10) MeV] |
p | 4 Ő | 3/2− | ||
| 6Li _ | 3 | 3 | 6.0151228874(15) | stabil | 1+ | [0,019, 0,078] [12] | |||
| 6 ml Li_ | 3562,88(10) keV | 5,6(14)⋅10 -17 s | IP | 6Li _ | 0+ | ||||
| 7Li _ | 3 | négy | 7.016003434(4) | stabil | 3/2− | [0,922, 0,981] [12] | |||
| 8Li _ | 3 | 5 | 8.02248624(5) | 838,7 (3) ms | β − | 8 Legyen [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 Be | ||||||||
| 10Li_ _ | 3 | 7 | 10.035483(14) | 2,0(5)⋅10 -21 s [0,2(1,2) MeV] |
n | 9Li _ | (1-, 2-) | ||
| 10 m1Li _ | 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 | nyolc | 11.0437236(7) | 8,75 (6) ms | β − , n (86,3(9)%) | 10 Legyen | 3/2− | ||
| β − (6,0 (1,0)%) | 11 Legyen | ||||||||
| β − , 2n (4,1(4)%) | 9 Be | ||||||||
| β − , 3n (1,9 (2)%) | 8Be [n4 ] | ||||||||
| β − , α (1,7(3)%) | 7 Ő | ||||||||
| β − , osztás (0,0130(13)%) | 9Li , 2H_ _ | ||||||||
| β − , osztás (0,0093(8)%) | 8Li , 3H_ _ | ||||||||
| 12Li _ | 3 | 9 | 12.052610(30) | n | 11 Li | (1−,2−) | |||
| 13Li _ | 3 | tíz | 13.061170(80) | 3,3⋅10 -21 s [0,2(9,2) MeV] |
2n | 11 Li | 3/2−# | ||
- ↑ Ennek az izotópnak a felfedezését nem erősítették meg.
- ↑ Azonnal két α-részecskére bomlik a reakcióhoz 8 Li → 2 4 He + e −
- ↑ Azonnal két α-részecskére bomlik a reakcióhoz 9 Li → 2 4 He + 1 n + e −
- ↑ Azonnal két α-részecskére bomlik a reakcióhoz 11 Li → 2 4 He + 3 1 n + e −
Magyarázatok a táblázathoz
- Az izotóp abundanciát a legtöbb természetes mintára adták meg. Más források esetében az értékek nagymértékben eltérhetnek.
- Az 'm', 'n', 'p' indexek (a szimbólum mellett) a nuklid gerjesztett izomer állapotait jelölik.
- A vastagon szedett szimbólumok stabil bomlástermékeket jelölnek. A félkövér, dőlt betűs szimbólumok olyan radioaktív bomlástermékeket jelölnek, amelyek felezési ideje a Föld korához hasonló vagy annál hosszabb, és ezért jelen vannak a természetes keverékben.
- A hash-sel (#) jelölt értékek nem pusztán kísérleti adatokból származnak, hanem (legalábbis részben) a szomszédos nuklidok szisztematikus trendjeiből (ugyanolyan Z és N arány mellett) becsülhetők . A bizonytalansági spin és/vagy paritásértékek zárójelben vannak.
- A bizonytalanságot zárójelben megadott számként adjuk meg, az utolsó számjegy egységeiben kifejezve, egy szórást jelent (kivéve egy izotóp mennyiségét és standard atomtömegét az IUPAC adatok szerint, amelyre a bizonytalanság összetettebb meghatározása használt). Példák: 29770,6(5) azt jelenti, hogy 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) azt jelenti, hogy 21,48 ± 0,15; A −2200,2(18) jelentése −2200,2 ± 1,8.
Jegyzetek
- ↑ 1 2 3 BD Fields, The Primordial Lithium Problem , Annual Reviews of Nuclear and Particle Science, 2011
- ↑ Postnov K.A. Előadások az általános asztrofizikáról fizikusoknak . ; lásd ábra. 11.1
- ↑ http://www.int.washington.edu/PHYS554/2005/vanderplas.pdf
- ↑ 27. előadás: Stellar Nucleosynthesis Archivált : 2015. május 28. a Wayback Machine -nél // University of Toledo - "The Destruction of Lithium in Young Convective Stars" 28. dia
- ↑ Greg Ruchti, Lítium a kozmoszban – „A lítium törékeny” 10. dia
- ↑ Karsten JEDAMZIK, Az ősrobbanás nukleoszintézise és a kozmikus lítium probléma
- ↑ 1 2 3 PWR - lítiumveszély , ATOMINFO.RU (2013. október 23.). Letöltve: 2013. december 29.
- ↑ Amerikai katonai lítium
- ↑ A kritikus izotópok kezelése: A lítium-7 felügyelete szükséges a stabil ellátás biztosításához, GAO-13-716 // Amerikai Kormányzati Elszámoltathatósági Hivatal , 2013. szeptember 19.; pdf
- ↑ Az adatok Huang WJ , Meng Wang , Kondev FG , Audi G. , Naimi S. Az Ame2020 atomtömeg-értékelése (I) alapján. Bemeneti adatok kiértékelése és beállítási eljárások (angol) // Chinese Physics C. - 2021. - Vol. 43 , iss. 3 . - P. 030002-1-030002-342 . doi : 10.1088 / 1674-1137/abddb0 .
- ↑ 1 2 Adatok Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. A Nubase2020 értékelése a nukleáris tulajdonságokról // Chinese Physics C. - 2021. - Kt. 45 , iss. 3 . - P. 030001-1-030001-180 . - doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
- ↑ 1 2 A lítium atomtömege | Izotóp mennyiségek és atomi tömegek bizottsága . www.ciaaw.org . Hozzáférés időpontja: 2021. október 21.
| izotópok | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||