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锡的同位素

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主要的锡同位素
同位素 衰变
丰度 半衰期 (t1/2) 方式 能量
（MeV） 		产物
112Sn 0.97% 稳定，带62粒中子
113Sn 人造 115.08 天 β+ 0.017 113In
114Sn 0.66% 稳定，带64粒中子
115Sn 0.34% 稳定，带65粒中子
116Sn 14.54% 稳定，带66粒中子
117Sn 7.68% 稳定，带67粒中子
117m1Sn 人造 13.939 天 IT 0.315 117Sn
118Sn 24.22% 稳定，带68粒中子
119Sn 8.59% 稳定，带69粒中子
120Sn 32.58% 稳定，带70粒中子
121m1Sn 人造 43.9 年 IT 0.006 121Sn
β− 0.409 121Sb
122Sn 4.63% 稳定，带72粒中子
124Sn 5.79% 稳定，带74粒中子
126Sn 痕量 2.3×105 年 β− 0.338 126m2Sb
β− 0.360 126m1Sb
标准原子质量（英语：Standard atomic weight） (Ar, 标准)
←In（49） Sb（51）→

锡（Sn，原子量：118.710(7)）共有71个同位素[2]，由于锡的质子数为幻数50，因此锡的同位素相较于邻近的核素都有较稳定的趋势，例如锡有10个稳定同位素（3个观测上稳定），是所有化学元素中稳定同位素最多的元素。锡的同位素包括两种双幻核：锡-100 （100
Sn
），发现于1994年、[3]与锡-132 （132
Sn
）。

稳定的锡同位素

[编辑]
锡元素的电子排布为[氪] 4d10 5s2 5p2，与质子排布1s21p61d101f141g102s22p6意义不同
质子壳层的能级示意图，质子数为50的锡正好填满核壳层的第四个能级群。
主条目：核壳层模型

根据核壳层模型，锡的质子排布为：1s21p61d101f141g102s22p6 ，正好填满核壳层的第四个能级群（幻数50[4][5][6][7][8]），因此锡相较于邻近的同位素有较高的稳定性，且锡拥有的稳定同位素数是所有化学元素中，最多的一个。

主条目：锡

天然存在的锡元素中含有11种同位素，主要由锡-120（120
Sn
）丰度最高，占32.5%，约达三分之一、 锡-118（118
Sn
）丰度其次，占24.2%构成，其余包括锡-116（116
Sn
），丰度占约14.5%、 锡-119（119
Sn
）丰度占约8.59%、 锡-117（117
Sn
）丰度占约7.68%、 锡-124（124
Sn
），丰度占约5.79%、 锡-122（122
Sn
），丰度占约4.63%，剩下的都是含量低于1%的微量元素，他们包括： 112
Sn
（0.97%）、 114
Sn
（0.66%）、 115
Sn
（0.34%） 以及痕量的126
Sn
，其中有7个稳定同位素、3个观测上稳定的同位素和一个长寿命放射性元素[9][10][11]。

锡共有3个观测上稳定的同位素，即理论上会衰变或已知放射性但半衰期只有下限，且目前尚未观测到其衰变的现象，包括112
Sn
，应该会经由双电子捕获（β+β+）衰变成镉-112（112
Cd
）、122
Sn
，应该会经由双β衰变（β−β−）衰变成碲-122（122
Te
），以及124
Sn
，应该会经由双β衰变（β−β−）衰变成碲-124（124
Te
），半衰期下限在100×1015年[9][10][11]。

锡三种常见的同位素116
Sn
、118
Sn
和120
Sn
，是最简单检测并用NMR光谱进行分析的元素，其化学位移参考SnMe4[12]。

锡-121m1

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中等寿命裂变产物
项：
单位：		 t½
a		 产额
%		 Q*
KeV		 βγ
*
155Eu 4.76 .0803 252 βγ
85Kr 10.76 .2180 687 βγ
113mCd 14.1 .0008 316 β
90Sr 28.9 4.505 2826 β
137Cs 30.23 6.337 1176 βγ
121mSn 43.9 .00005 390 βγ
151Sm 90 .5314 77 β
主条目：锡-121m1

锡-121m1（121m1
Sn
）是锡的一种放射性同位素，也是中等寿命裂变产物之一[13][14]，为锡-121（121
Sn
）的核同质异能素之一，激发能量约为6.30 keV，半衰期有43.9年[2]，比基态的121
Sn
拥有较高的稳定性，基态的121
Sn
半衰期只有约27小时。

在一般的热中子反应堆，121m1
Sn
有非常低的裂变产率，因此，这种同位素并不是一个显著的核废料贡献者，也就是说，它只占核废料的极小部分。快速裂变或一些更重的锕系元素裂变会产生较高产量的121m1
Sn
，例如在铀-235的热中子裂变中，每次裂变的121m1
Sn
产率是0.0007%，在快速裂变中，每次裂变的产率是0.002%[15]。

除了121m1
Sn
之外还有两种核同质异能素，但他们的寿命都非常短，121m2
Sn
和121m3
Sn
的半衰期都以微秒计。

锡-126

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长寿命裂变产物
项：
单位：		 t½
Ma		 产额
%		 Q*
KeV		 βγ
*
99Tc 0.211 6.1385 294 β
126Sn 0.230 0.1084 4050 βγ
79Se 0.295 0.0447 151 β
135Cs 1.33 6.9110 269 β
93Zr 1.53 5.4575 91 βγ
107Pd 6.5  1.2499 33 β
129I 15.7  0.8410 194 βγ
每次裂变的产率（英语：Fission product yield）（%）[15]
热中子 快中子 14 MeV
232
Th
 		不发生裂变 0.0481 ± 0.0077 0.87 ± 0.20
233
U
 		0.224 ± 0.018 0.278 ± 0.022 1.92 ± 0.31
235
U
 		0.056 ± 0.004 0.0137 ± 0.001 1.70 ± 0.14
238
U
 		不发生裂变 0.054 ± 0.004 1.31 ± 0.21
239
Pu
 		0.199 ± 0.016 0.26 ± 0.02 2.02 ± 0.22
241
Pu
（英语：Plutonium-241） 		0.082 ± 0.019 0.22 ± 0.03 无数据

锡-126（126
Sn
）是锡的放射性同位素中，半衰期最长的同位素，其半衰期长达二十三万年，并经由贝塔衰变，衰变成短寿命的锑-126的同质异能素：126m1
Sb
与126m2
Sb
，且该衰变产物会经由核异构转变衰变成126
Sb
，也就是说核子会从激发态的126m1
Sb
跃迁回126
Sb
，但在这个过程中会放出高能量的γ射线光子，使得使得外部接触到锡-126成为一大隐患。

锡-126是七种长寿命裂变产物之一，是其中质量在中等的产物之一。在目前几乎所有的核电站使用的热中子反应堆中，他有非常低的产额，从铀-235产额约为0.056%，因为慢中子几乎总是使铀-235或钚-239裂变成半不等。而在快速裂变、核武器或一些更重的锕系元素裂变如锎，就会有较高的产额[16]。

锡-126衰变能较大，而且是七种长寿裂变产物中唯一能释放高能γ射线的核素。但是这种核素产额很低。如果反应堆以铀-235为燃料，在乏燃料中，每单位时间锡-126释放出的能量是锝-99的5%；如果反应堆以铀-235（65%）和钚-239（35%）为燃料，在乏燃料中，每单位时间锡-126释放出的能量是锝-99的20%。锡化学性质比较惰性，不易在环境中迁移，因此对人类健康影响不大。

图表

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符号 Z N 同位素质量（u）[17][18]
[n 1][n 2] 		半衰期
[n 1][n 2] 		衰变
方式[2] 		衰变
产物
[n 3] 		原子核
自旋[n 1]
 相对丰度
（摩尔分率）[n 2]
 相对丰度
的变化量
（摩尔分率）
激发能量[n 1][n 2]
99Sn[n 4] 50 49 98.94933(64)# 5# ms 9/2+#
100Sn 50 50 99.93904(76) 1.1(4) s
[0.94(+54-27) s] 		β+ (83%) 100In 0+
β+, p (17%) 99Cd
101Sn 50 51 100.93606(32)# 3(1) s β+ 101In 5/2+#
β+, p （不常见） 100Cd
102Sn 50 52 101.93030(14) 4.5(7) s β+ 102In 0+
β+, p （不常见） 101Cd
102mSn 2017(2) keV 720(220) ns (6+)
103Sn 50 53 102.92810(32)# 7.0(6) s β+ 103In 5/2+#
β+, p （不常见） 102Cd
104Sn 50 54 103.92314(11) 20.8(5) s β+ 104In 0+
105Sn 50 55 104.92135(9) 34(1) s β+ 105In (5/2+)
β+, p （不常见） 104Cd
106Sn 50 56 105.91688(5) 115(5) s β+ 106In 0+
107Sn 50 57 106.91564(9) 2.90(5) min β+ 107In (5/2+)
108Sn 50 58 107.911925(21) 10.30(8) min β+ 108In 0+
109Sn 50 59 108.911283(11) 18.0(2) min β+ 109In 5/2(+)
110Sn 50 60 109.907843(15) 4.11(10) h ε 110In 0+
111Sn 50 61 110.907734(7) 35.3(6) min β+ 111In 7/2+
111mSn 254.72(8) keV 12.5(10) µs 1/2+
112Sn 50 62 111.904818(5) 观测上稳定[n 5] 0+ 0.0097(1)
113Sn 50 63 112.905171(4) 115.09(3) d β+ 113In 1/2+
113mSn 77.386(19) keV 21.4(4) min IT (91.1%) 113Sn 7/2+
β+ (8.9%) 113In
114Sn 50 64 113.902779(3) 稳定 0+ 0.0066(1)
114mSn 3087.37(7) keV 733(14) ns 7-
115Sn 50 65 114.903342(3) 稳定 1/2+ 0.0034(1)
115m1Sn 612.81(4) keV 3.26(8) µs 7/2+
115m2Sn 713.64(12) keV 159(1) µs 11/2-
116Sn 50 66 115.901741(3) 稳定 0+ 0.1454(9)
117Sn 50 67 116.902952(3) 稳定 1/2+ 0.0768(7)
117m1Sn 314.58(4) keV 13.76(4) d IT 117Sn 11/2-
117m2Sn 2406.4(4) keV 1.75(7) µs (19/2+)
118
Sn
 		50 68 117.901603(3) 稳定 0+ 0.2422(9)
119Sn 50 69 118.903308(3) 稳定 1/2+ 0.0859(4)
119m1Sn 89.531(13) keV 293.1(7) d IT 119Sn 11/2-
119m2Sn 2127.0(10) keV 9.6(12) µs (19/2+)
120Sn 50 70 119.9021947(27) 稳定 0+ 0.3258(9)
120m1Sn 2481.63(6) keV 11.8(5) µs (7-)
120m2Sn 2902.22(22) keV 6.26(11) µs (10+)#
121Sn[n 6] 50 71 120.9042355(27) 27.03(4) h β− 121Sb 3/2+
121m1Sn 6.30(6) keV 43.9(5) y IT (77.6%) 121Sn 11/2-
β− (22.4%) 121Sb
121m2Sn 1998.8(9) keV 5.3(5) µs (19/2+)#
121m3Sn 2834.6(18) keV 0.167(25) µs (27/2-)
122Sn[n 6] 50 72 121.9034390(29) 观测上稳定[n 7] 0+ 0.0463(3)
123Sn[n 6] 50 73 122.9057208(29) 129.2(4) d β− 123Sb 11/2-
123m1Sn 24.6(4) keV 40.06(1) min β− 123Sb 3/2+
123m2Sn 1945.0(10) keV 7.4(26) µs (19/2+)
123m3Sn 2153.0(12) keV 6 µs (23/2+)
123m4Sn 2713.0(14) keV 34 µs (27/2-)
124Sn[n 6] 50 74 123.9052739(15) 观测上稳定[n 8] 0+ 0.0579(5)
124m1Sn 2204.622(23) keV 0.27(6) µs 5-
124m2Sn 2325.01(4) keV 3.1(5) µs 7-
124m3Sn 2656.6(5) keV 45(5) µs (10+)#
125Sn[n 6] 50 75 124.9077841(16) 9.64(3) d β− 125Sb 11/2-
125mSn 27.50(14) keV 9.52(5) min 3/2+
126Sn[n 9] 50 76 125.907653(11) 2.30(14)×105 y β− (66.5%) 126m2Sb 0+ 痕量
β− (33.5%) 126m1Sb
126m1Sn 2218.99(8) keV 6.6(14) µs 7-
126m2Sn 2564.5(5) keV 7.7(5) µs (10+)#
127Sn 50 77 126.910360(26) 2.10(4) h β− 127Sb (11/2-)
127mSn 4.7(3) keV 4.13(3) min β− 127Sb (3/2+)
128Sn 50 78 127.910537(29) 59.07(14) min β− 128Sb 0+
128mSn 2091.50(11) keV 6.5(5) s IT 128Sn (7-)
129Sn 50 79 128.91348(3) 2.23(4) min β− 129Sb (3/2+)#
129mSn 35.2(3) keV 6.9(1) min β− (99.99%) 129Sb (11/2-)#
IT (.002%) 129Sn
130Sn 50 80 129.913967(11) 3.72(7) min β− 130Sb 0+
130m1Sn 1946.88(10) keV 1.7(1) min β− 130Sb (7-)#
130m2Sn 2434.79(12) keV 1.61(15) µs (10+)
131Sn 50 81 130.917000(23) 56.0(5) s β− 131Sb (3/2+)
131m1Sn 80(30)# keV 58.4(5) s β− (99.99%) 131Sb (11/2-)
IT (.0004%) 131Sn
131m2Sn 4846.7(9) keV 300(20) ns (19/2- to 23/2-)
132Sn 50 82 131.917816(15) 39.7(8) s β− 132Sb 0+
133Sn 50 83 132.92383(4) 1.45(3) s β− (99.97%) 133Sb (7/2-)#
β−, n (.0294%) 132Sb
134Sn 50 84 133.92829(11) 1.050(11) s β− (83%) 134Sb 0+
β−, n (17%) 133Sb
135Sn 50 85 134.93473(43)# 530(20) ms β− 135Sb (7/2-)
β−, n 134Sb
136Sn 50 86 135.93934(54)# 0.25(3) s β− 136Sb 0+
β−, n 135Sb
137Sn 50 87 136.94599(64)# 190(60) ms β− 137Sb 5/2-#
  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 画上#号的数据代表没有经过实验的证明，仅为理论推测。
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 用括号括起来的数据代表不确定性。
  3. ^ 稳定的衰变产物以粗体表示。
  4. ^ 目前已知最重的质子比中子多的核素
  5. ^ 理论上会经由双电子捕获（β+β+）衰变成镉-112（112
    Cd
    ）
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 核裂变产物
  7. ^ 理论上会经由双β衰变（β−β−）衰变成碲-122（122
    Te
    ）
  8. ^ 理论上会经由双β衰变（β−β−）衰变成碲-124（124
    Te
    ），半衰期下限在100×1015年
  9. ^ 长寿命裂变产物


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铟的同位素 锡的同位素 锑的同位素

参见

[编辑]

参考文献

[编辑]
  1. ^ Meija, Juris; et al. Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 2016, 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 Universal Nuclide Chart需要免费注册. nucleonica. [2015-09-17]. （原始内容存档于2017-02-19）. 
  3. ^ Identification and decay spectroscopy of 100Sn at the GSI projectile fragment separator FRS, K. Sümmerer et al., Nucl. Phys. A616, 341 (1997).
  4. ^ Shell Model of Nucleus. HyperPhysics. [2015-09-18]. （原始内容存档于2018-08-31）. 
  5. ^ Talmi, Igal. Simple Models of Complex Nuclei: The Shell Model and the Interacting Boson Model. Harwood Academic Publishers. 1993 [2015-09-18]. ISBN 3-7186-0551-1. （原始内容存档于2016-03-05）. 
  6. ^ Radoslav Jovanovic, Magic Numbers and the Pascal Triangle （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  7. ^ S. Bjornholm, Clusters, condensed matter in embryonic form （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Contemp. Phys. 31 1990 pp. 309-324 (p. 312).
  8. ^ V. Ladma, Magic Numbers （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  9. ^ 9.0 9.1 G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A.H. Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
  10. ^ 10.0 10.1 National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory, information extracted from the NuDat 2.1 database （页面存档备份，存于互联网档案馆）. (Retrieved Sept. 2005, from the code of the popup boxes).
  11. ^ 11.0 11.1 David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.
  12. ^ Interactive NMR Frequency Map. [2009-05-05]. （原始内容存档于2011-06-04）. 
  13. ^ Nuclear Wastes: Technologies for Separations and Transmutation. National Academies Press. 1996 [2015-09-18]. ISBN 978-0-309-05226-9. （原始内容存档于2014-07-05）. 
  14. ^ The Nuclear Alchemy Gamble: An Assessment of Transmutation as a Nuclear Waste Management Strategy. [2015-09-18]. （原始内容存档于2011-05-30）. 
  15. ^ 15.0 15.1 M.B. Chadwick et al, "ENDF/B-VII.1: Nuclear Data for Science and Technology: Cross Sections, Covariances, Fission Product Yields and Decay Data", Nucl. Data Sheets 112(2011)2887. (accessed at www-nds.iaea.org/exfor/endf.htm)
  16. ^ ANL factsheet 互联网档案馆的存档，存档日期2009-12-29. ead.anl.gov
  17. ^ Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation 互联网档案馆的存档，存档日期2008-09-23. by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
  18. ^ Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) （页面存档备份，存于互联网档案馆）. Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005) （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
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