Изотопы рения

Изото́пы ре́ния — разновидности химического элемента рения, имеющие разное количество нейтронов в ядре. Известны изотопы рения с массовыми числами от 160 до 194 (количество протонов 75, нейтронов от 85 до 119), и более 20 ядерных изомеров.

Природный рений состоит из смеси двух изотопов:

¹⁸⁵Re (изотопная распространённость 37,4 %), стабилен
¹⁸⁷Re (изотопная распространённость 62,6 %), период полураспада 4,1⋅10¹⁰ лет, что соизмеримо с возрастом Вселенной.

Самым долгоживущим искусственным радиоизотопом является ¹⁸³Re с периодом полураспада 70 суток, однако ядерный изомер ^186mRe имеет период полураспада 200 тыс. лет.

Рений-187

¹⁸⁷Re β-радиоактивен с периодом полураспада 4,1⋅10¹⁰ лет, характеризуется наименьшей энергией бета-распада среди известных радионуклидов (2,6 кэВ).

Радиоизотопное датирование

Рений-187 является родительским для ¹⁸⁷Os. Соотношения изотопного состава ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os и ¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os позволяют определять возраст горных пород и метеоритов (рений-осмиевый метод). Метод не получил широкого распространения из-за низких концентраций изотопов Re и Os и большого периода полураспада ¹⁸⁷Re и применяется, в основном, при космохимических исследованиях^[1].

Согласно классификации Гольдшмидта, Re и Os относятся к числу сидерофильных элементов. Основным минералом-концентратором является молибденит, где ReS₂ изоструктурен MoS₂. Используется для определения возраста минералов, метеоритов, и датирования молибденитовых месторождений.

Таблица изотопов

Символ нуклида	Z(p)	N(n)	Масса изотопа^[2] (а. е. м.)	Период полураспада^[3] (T_1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра^[3]	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
Символ нуклида	Энергия возбуждения			Период полураспада^[3] (T_1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра^[3]	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
¹⁶⁰Re	75	85	159,98212(43)#	860(120) мкс [0,82(+15−9) мс]	p (91%)	¹⁵⁹W	(2−)
¹⁶⁰Re	75	85	159,98212(43)#	860(120) мкс [0,82(+15−9) мс]	α (9%)	¹⁵⁶Ta	(2−)
¹⁶¹Re	75	86	160,97759(22)	0,37(4) мс	p	¹⁶⁰W	1/2+
^161mRe	123,8(13) кэВ			15,6(9) мс	α	¹⁵⁷Ta	11/2−
¹⁶²Re	75	87	161,97600(22)#	107(13) мс	α (94%)	¹⁵⁸Ta	(2−)
¹⁶²Re	75	87	161,97600(22)#	107(13) мс	β⁺ (6%)	¹⁶²W	(2−)
^162mRe	173(10) кэВ			77(9) мс	α (91%)	¹⁵⁸Ta	(9+)
^162mRe	173(10) кэВ			77(9) мс	β⁺ (9%)	¹⁶²W	(9+)
¹⁶³Re	75	88	162,972081(21)	390(70) мс	β⁺ (68%)	¹⁶³W	(1/2+)
¹⁶³Re	75	88	162,972081(21)	390(70) мс	α (32%)	¹⁵⁹Ta	(1/2+)
^163mRe	115(4) кэВ			214(5) мс	α (66%)	¹⁵⁹Ta	(11/2−)
^163mRe	115(4) кэВ			214(5) мс	β⁺ (34%)	¹⁶³W	(11/2−)
¹⁶⁴Re	75	89	163,97032(17)#	0,53(23) с	α (58%)	¹⁶⁰Ta	высокий
¹⁶⁴Re	75	89	163,97032(17)#	0,53(23) с	β⁺ (42%)	¹⁶⁴W	высокий
^164mRe	120(120)# кэВ			530(230) мс			(2#)−
¹⁶⁵Re	75	90	164,967089(30)	1# с	β⁺	¹⁶⁵W	1/2+#
¹⁶⁵Re	75	90	164,967089(30)	1# с	α	¹⁶¹Ta	1/2+#
^165mRe	47(26) кэВ			2,1(3) с	β⁺ (87%)	¹⁶⁵W	11/2−#
^165mRe	47(26) кэВ			2,1(3) с	α (13%)	¹⁶¹Ta	11/2−#
¹⁶⁶Re	75	91	165,96581(9)#	2# с	β⁺	¹⁶⁶W	2−#
¹⁶⁶Re	75	91	165,96581(9)#	2# с	α	¹⁶²Ta	2−#
¹⁶⁷Re	75	92	166,96260(6)#	3,4(4) с	α	¹⁶³Ta	9/2−#
¹⁶⁷Re	75	92	166,96260(6)#	3,4(4) с	β⁺	¹⁶⁷W	9/2−#
^167mRe	130(40)# кэВ			5,9(3) с	β⁺ (99,3%)	¹⁶⁷W	1/2+#
^167mRe	130(40)# кэВ			5,9(3) с	α (0,7%)	¹⁶³Ta	1/2+#
¹⁶⁸Re	75	93	167,96157(3)	4,4(1) с	β⁺ (99,99%)	¹⁶⁸W	(5+, 6+, 7+)
¹⁶⁸Re	75	93	167,96157(3)	4,4(1) с	α (0,005%)	¹⁶⁴Ta	(5+, 6+, 7+)
^168mRe	non-exist			6,6(15) с
¹⁶⁹Re	75	94	168,95879(3)	8,1(5) с	β⁺ (99,99%)	¹⁶⁹W	9/2−#
¹⁶⁹Re	75	94	168,95879(3)	8,1(5) с	α (0,005%)	¹⁶⁵Ta	9/2−#
^169mRe	145(29) кэВ			15,1(15) с	β⁺ (99,8%)	¹⁶⁹W	1/2+#
^169mRe	145(29) кэВ			15,1(15) с	α (0,2%)	¹⁶⁴Ta	1/2+#
¹⁷⁰Re	75	95	169,958220(28)	9,2(2) с	β⁺ (99,99%)	¹⁷⁰W	(5+)
¹⁷⁰Re	75	95	169,958220(28)	9,2(2) с	α (0,01%)	¹⁶⁶Ta	(5+)
¹⁷¹Re	75	96	170,95572(3)	15,2(4) с	β⁺	¹⁷¹W	(9/2−)
¹⁷²Re	75	97	171,95542(6)	15(3) с	β⁺	¹⁷²W	(5)
^172mRe	0(100)# кэВ			55(5) с	β⁺	¹⁷²W	(2)
¹⁷³Re	75	98	172,95324(3)	1,98(26) мин	β⁺	¹⁷³W	(5/2−)
¹⁷⁴Re	75	99	173,95312(3)	2,40(4) мин	β⁺	¹⁷⁴W
¹⁷⁵Re	75	100	174,95138(3)	5,89(5) мин	β⁺	¹⁷⁵W	(5/2−)
¹⁷⁶Re	75	101	175,95162(3)	5,3(3) мин	β⁺	¹⁷⁶W	3+
¹⁷⁷Re	75	102	176,95033(3)	14(1) мин	β⁺	¹⁷⁷W	5/2−
^177mRe	84,71(10) кэВ			50(10) мкс			5/2+
¹⁷⁸Re	75	103	177,95099(3)	13,2(2) мин	β⁺	¹⁷⁸W	(3+)
¹⁷⁹Re	75	104	178,949988(26)	19,5(1) мин	β⁺	¹⁷⁹W	(5/2)+
^179m1Re	65,39(9) кэВ			95(25) мкс			(5/2−)
^179m2Re	1684,59(14)+Y кэВ			>0,4 мкс			(23/2+)
¹⁸⁰Re	75	105	179,950789(23)	2,44(6) мин	β⁺	¹⁸⁰W	(1)−
¹⁸¹Re	75	106	180,950068(14)	19,9(7) ч	β⁺	¹⁸¹W	5/2+
¹⁸²Re	75	107	181,95121(11)	64,0(5) ч	β⁺	¹⁸²W	7+
^182m1Re	60(100) кэВ			12,7(2) ч	β⁺	¹⁸²W	2+
^182m2Re	235,736(10)+X кэВ			585(21) нс			2−
^182m3Re	461,3(1)+X кэВ			0,78(9) мкс			(4−)
¹⁸³Re	75	108	182,950820(9)	70,0(14) сут	ЭЗ	¹⁸³W	5/2+
^183mRe	1907,6(3) кэВ			1,04(4) мс	ИП	¹⁸³Re	(25/2+)
¹⁸⁴Re	75	109	183,952521(5)	38,0(5) сут	β⁺	¹⁸⁴W	3(−)
^184mRe	188,01(4) кэВ			169(8) сут	ИП (75,4%)	¹⁸⁴Re	8(+)
^184mRe	188,01(4) кэВ			169(8) сут	β⁺ (24,6%)	¹⁸⁴W	8(+)
¹⁸⁵Re	75	110	184,9529550(13)	стабилен^{[n 1]}			5/2+	0,3740(2)
^185mRe	2124(2) кэВ			123(23) нс			(21/2)
¹⁸⁶Re	75	111	185,9549861(13)	3,7186(5) сут	β⁻ (93,1%)	¹⁸⁶Os	1−
¹⁸⁶Re	75	111	185,9549861(13)	3,7186(5) сут	ЭЗ (6,9%)	¹⁸⁶W	1−
^186mRe	149(7) кэВ			2,0(5)⋅10⁵ лет	ИП (90%)	¹⁸⁶Re	(8+)
^186mRe	149(7) кэВ			2,0(5)⋅10⁵ лет	β⁻ (10%)	¹⁸⁶Os	(8+)
¹⁸⁷Re	75	112	186,9557531(15)	41,2(2)⋅10⁹ лет	β⁻	¹⁸⁷Os	5/2+	0,6260(2)
¹⁸⁸Re	75	113	187,9581144(15)	17,0040(22) ч	β⁻	¹⁸⁸Os	1−
^188mRe	172,069(9) кэВ			18,59(4) мин	ИП	¹⁸⁸Re	(6)−
¹⁸⁹Re	75	114	188,959229(9)	24,3(4) ч	β⁻	¹⁸⁹Os	5/2+
¹⁹⁰Re	75	115	189,96182(16)	3,1(3) мин	β⁻	¹⁹⁰Os	(2)−
^190mRe	210(50) кэВ			3,2(2) ч	β⁻ (54,4%)	¹⁹⁰Os	(6−)
^190mRe	210(50) кэВ			3,2(2) ч	ИП (45,6%)	¹⁹⁰Re	(6−)
¹⁹¹Re	75	116	190,963125(11)	9,8(5) мин	β⁻	¹⁹¹Os	(3/2+, 1/2+)
¹⁹²Re	75	117	191,96596(21)#	16(1) с	β⁻	¹⁹²Os
¹⁹³Re	75	118	192,96747(21)#	30# с [>300 нс]			5/2+#
¹⁹⁴Re	75	119	193,97042(32)#	2# с [>300 нс]

↑ Теоретически может претерпевать альфа-распад в ¹⁸¹Ta

Пояснения к таблице

Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.

Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.

Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада. Символами, выделенными жирным курсивом, обозначены радиоактивные продукты распада, имеющие периоды полураспада, сравнимые с возрастом Земли или превосходящие его и вследствие этого присутствующие в природной смеси.

Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями Z и N). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.

Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК, для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.

Примечания

↑ Титаева Н. А.//Ядерная геохимия. Учебник. М. МГУ. 2000 г. Архивная копия от 4 декабря 2017 на Wayback Machine—с.108-109. —336 с
↑ Данные приведены по Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — Bibcode: 2003NuPhA.729..337A.
↑ ^3,0 ^3,1 Данные приведены по Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.

Ссылки

С. С. Коровин, В. И. Букин, П. И. Федоров, А. М. Резник. Редкие и рассеянные элементы: Химия и технология. Том 3 / Под общ. ред. С. С. Коровина. М., МИСИС, 2003
Массы изотопов: G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot и O. Bersillon, Nucl. Phys. A729:3-128 (2003) Ame2003 Atomic Mass Evaluation.
Состав изотопов и стандартные атомные массы: J. R. de Laeter et al. Pure Appl. Chem. 75, No. 6, 683—800, (2003) Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report). и Atomic Weights Revised (2005).
Период полураспада, спин, данные по изомерам получены из следующих источников:
- G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot и A. H. Wapstra, Nuc. Phys. A729:3-128 (2003) The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties.
- National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Информация получена из NuDat 2.1 database, сентябрь 2005.
- David R. Lide (ed.), Norman E. Holden в CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, онлайн версия. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). глава 11, таблица изотопов.

[4] Теоретически может претерпевать альфа-распад в ¹⁸¹Ta

[1] Титаева Н. А.//Ядерная геохимия. Учебник. М. МГУ. 2000 г. Архивная копия от 4 декабря 2017 на Wayback Machine—с.108-109. —336 с

[AME2003-2] Данные приведены по Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — Bibcode: 2003NuPhA.729..337A.

[Nubase2003-3] 3,0 ^3,1 Данные приведены по Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.

[1]

[2]

[3]

[n 1]