Торий-228
| Торий-228 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Название, символ | Торий-228, 228Th | ||||||
| Альтернативные названия | радиото́рий, RdTh | ||||||
| Нейтронов | 138 | ||||||
| Свойства нуклида | |||||||
| Атомная масса | 228,0287411(24)[1] а. е. м. | ||||||
| Дефект массы | 26 772,2(22)[1] кэВ | ||||||
| Удельная энергия связи (на нуклон) | 7645,074(10)[1] кэВ | ||||||
| Период полураспада | 1,9116(16)[2] года | ||||||
| Продукты распада | 224Ra | ||||||
| Родительские изотопы |
228Ac (β−) 228Pa (β+) 232U (α) |
||||||
| Спин и чётность ядра | 0+[2] | ||||||
|
|||||||
| Таблица нуклидов | |||||||
То́рий-228 (англ. thorium-228), историческое название радиото́рий (лат. Radiothorium, обозначается символом RdTh или Rt) — радиоактивный нуклид химического элемента тория с атомным номером 90 и массовым числом 228. Открыт в 1905 году Отто Ганом[3]. Основное состояние ядра имеет спин и чётность Jπ = 0+. Ядро имеет три очень короткоживущих изомерных состояния с периодами полураспада 0,405 нс (Jπ = 2+, E = 57,8 кэВ), 0,164 нс (Jπ = 4+, E = 186,8 кэВ) и 0,29 нс (Jπ = 2+, E = 1153,5 кэВ), а также десятки ещё более короткоживущих возбуждённых уровней.
Сечение захвата тепловых нейтронов (с образованием ядра торий-227) составляет 123(15) барна, при этом сечение захвата тепловых нейтронов с делением не превышает 0,3 барна. Энергия отрыва нейтрона составляет 7109,6 кэВ, протона — 6372 кэВ.
Принадлежит к радиоактивному семейству тория-232 (так называемый ряд тория). Вследствие этого существует в природе (в материалах, содержащих торий), постоянно образуясь и распадаясь. Равновесное содержание тория-228 по отношению к природному торию (представленному одним изотопом, 232Th), равно отношению их периодов полураспада: (1,91 года)/(1,405·1010 лет) = 1,36·10−10. Однако в некоторых природных образцах (например, в речных водах) равновесие может быть нарушено.
Образование и распад
Торий-228 непосредственно образуется в результате следующих процессов:
- β−-распада нуклида 228Ac (период полураспада составляет 6,15(2) часа, доступная энергия бета-распада 2127 кэВ)[2]:
- [math]\displaystyle{ \mathrm{{}^{228}_{89}Ac} \rightarrow \mathrm{{}^{228}_{90}Th} + e^- + \bar{\nu}_e; }[/math]
- электронный захват и (происходящий с меньшей вероятностью) позитронный распад нуклида протактиния 228Pa (период полураспада 22 часа, доступная энергия электронного захвата 2148 кэВ)[2]:
- [math]\displaystyle{ \mathrm{^{228}_{91}Pa} + e^- \rightarrow \mathrm{^{228}_{90}Th} + {\nu}_e, }[/math]
- [math]\displaystyle{ \mathrm{^{228}_{91}Pa} \rightarrow \mathrm{^{228}_{90}Th} + e^+ + {\nu}_e; }[/math]
- [math]\displaystyle{ \mathrm{^{232}_{92}U} \rightarrow \mathrm{^{228}_{90}Th} + \mathrm{^{4}_{2}He}. }[/math]
Торий-228 может образовываться также в результате многих ядерных реакций, например при захвате нейтрона торием-227, в (α, 2n)-реакции на радии-226, в (p, t)-реакции и (α, α'2n)-реакции на тории-230 и т. д.
Сам торий-228 α-радиоактивен с периодом полураспада 1,9131 года. В результате альфа-распада образуется нуклид 224Ra (полная выделяемая энергия при распаде составляет 5520,08(22) кэВ)[1]:
- [math]\displaystyle{ \mathrm{^{228}_{90}Th} \rightarrow \mathrm{^{224}_{88}Ra} + \mathrm{^{4}_{2}He}; }[/math]
энергия испускаемых α-частиц 5423,15 кэВ (в 72,2 % случаев, при распаде на основной уровень) и 5340,36 кэВ (в 27,2 % случаев, при распаде на возбуждённый уровень 84,373 кэВ радия-224); существуют также распады на более высокие уровни радия-224 с вероятностью в доли процента[4].
Для тория-228 существует также чрезвычайно низкая вероятность кластерного распада (с испусканием ядра 20O и образованием дважды магического ядра свинца-208; вероятность события 1,13(22)⋅10−11 %)[2]:
- [math]\displaystyle{ \mathrm{^{228}_{90}Th} \rightarrow \mathrm{^{208}_{82}Pb} + \mathrm{^{20}_{8}O}. }[/math]
Применение
- Торий-228 используется для получения торона (220Rn)[5].
- Торий-228 используется как радиоактивный источник для калибровки ядерных спектрометров и других детекторов ионизирующего излучения.
См. также
Примечания
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 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. — .
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 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. — .
- ↑ Волков В. А., Вонский Е. В., Кузнецова Г. И. Выдающиеся химики мира. — М.: Высшая Школа, 1991. — С. 111. — 656 с.
- ↑ Свойства 228Th на сайте IAEA (International Atomic Energy Agency) (недоступная ссылка)
- ↑ Химическая энциклопедия: в 5 т. / Редкол.:Зефиров Н. С. (гл. ред.). — М.: Большая Российская энциклопедия, 1995. — Т. 4. Полимерные — Трипсин. — С. 613. — 639 с. — 20 000 экз. — ISBN 5-85270-092-4.