Изотопы гелия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

изотопов: 4He (изотопная распространённость — 99,99986 %) и гораздо более редкого 3He (0,00014 %; содержание гелия-3 в разных природных источниках может варьировать в довольно широких пределах)[1][2]
. Самым долгоживущим радиоизотопом является 6He с периодом полураспада 807 миллисекунд.

Происхождение

Гелий в атмосфере, почти весь состоящий из тяжёлого

радиоактивных элементов (урана, радия, тория, актиния), лишь незначительная его часть является реликтовой (то есть захваченной миллиарды лет назад уплотнявшейся космической пылью, из которой образовалась Земля)[1][2]. Скорость образования гелия ничтожна и составляет около 1,16⋅10−7 см³ на 1 г U и 2,43⋅10−8 см³ на 1 г Th в год. Одна тонна связанного в минералах урана испускает за год всего 0,12 см³ гелия. Этот процесс ежегодно накапливает в доступных изучению толщах Земли и вод (25-28)⋅106 м³ газа[1]
.

Содержание 3He в выделенном из атмосферы гелии ничтожно мало, отношение 3He/4He для воздуха равно 1,1⋅10−6, а для гелия из природных газов 1,4⋅10−7. Установлено, что 3He получается в результате β-распада тяжёлого нуклида водорода — трития, который образуется в ряде ядерных реакций в земной коре и верхних слоях атмосферы. В последних тритий возникает при обстреле азота нейтронами космического излучения[2]:

Тритий с периодом полураспада (T1/2=12,46 лет) превращается в 3He:

Звёздный гелий (гелий

углеродно-азотному циклам[1]
.

Известны ещё шесть радиоактивных изотопов гелия, являющихся продуктами искусственных ядерных реакций. Так, например, нуклид 6He был получен при бомбардировке бериллия нейтронами[1]:

Таблица изотопов гелия

Символ
нуклида 		Z(p) N(n) Масса изотопа[3]
(а. е. м.) 		Период
полураспада[4]
(T1/2) 		Канал распада Продукт распада Спин и чётность
ядра[4] 		Распространённость
изотопа в природе 		Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
Энергия возбуждения
2
He 		2 0 2,015894 ± (2) < 10−9 с[5] p (>99.99%) 2
1
H
 		0+#
β+ (<0.01%) 2
H
3
He 		2 1 3,016029321967 ± (60) стабилен 1/2+ 0,000002 ± (2)[6]
4
He 		2 2 4,002603254130 ± (158) стабилен 0+ 0,999998 ± (2)[6]
5
He 		2 3 5,012057 ± (21) (602 ± (22))⋅10−24 с
[759 ± (28) кэВ] 		n 4
He 		3/2−
6
He 		2 4 6,01888589 ± (6) 806,92 ± (24) мс β− (99,999722 ± (18)%) 6
Li 		0+
β−, деление (0,000278 ± (18)%) 4
He,
2
H
7
He 		2 5 7,027991 ± (8) (2,51 ± (7))⋅10−21 с
[181,9 ± (5,1) кэВ] 		n 6
He 		(3/2)−
8
He 		2 6 8,03393439 ± (10) 119,5 ± (1,5) мс β− (83,1 ± (1,0)%) 8
Li 		0+
β−,n (16 ± (1)%) 7
Li
β−, деление (0,9 ± (1)%) 5
He, 3
H
9
He 		2 7 9,043950 ± (50) (2,5 ± (2,3))⋅10−21 с n 8
He 		1/2(+)
10
He 		2 8 10,05282 ± (10) (260 ± (40))⋅10−24 с
[1,8 ± (3) МэВ] 		2n 8
He 		0+

Пояснения к таблице

  • Распространённость изотопов приведена для земной атмосферы. Для других источников значения могут сильно отличаться.
  • Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада.
  • 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.
  • 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

  1. ↑ 1 2 3 4 5 Фастовский В. Г., Ровинский А. Е., Петровский Ю. В. Глава первая. Открытие. Происхождение. Распространенность. Применение // Инертные газы. — Изд. 2-е. — М.: Атомиздат, 1972. — С. 3—13. — 352 с. — 2400 экз.
  2. ↑ 1 2 3 Финкельштейн Д. Н. Глава IV. Инертные газы на Земле и в космосе // [web.archive.org/web/20120905111329/publ.lib.ru/ARCHIVES/F/FINKEL'SHTEYN_David_Naumovich/_Finkel'shteyn_D.N..html Инертные газы]. — Изд. 2-е. — М.: Наука, 1979. — С. 76—110. — 200 с. — («Наука и технический прогресс»). — 19 000 экз.
  3. doi:10.1088/1674-1137/abddb0
    .
  4. ↑
    doi:10.1088/1674-1137/abddae.Открытый доступ
  5. ↑ Schewe, Phil (2008-05-29). "New Form of Artificial Radioactivity". Physics News Update (865 #2). Архивировано из оригинала на 14 октября 2008.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (непригодный URL) (ссылка)
  6. ↑ 1 2 Atomic Weight of Helium. CIAAW. Дата обращения: 6 октября 2021. Архивировано 25 октября 2021 года.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Изотопы_гелия&oldid=132978409