Izotopy lithia

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání

Přírodní lithium (3Li, relativní atomová hmotnost 6,94) se skládá ze dvou stabilních izotopů: lithia-6 (6Li) a lithia-7 (7Li), přičemž druhý z nich je mnohem rozšířenější, zahrnuje asi 92,5 % atomů. Oba přírodní izotopy mají oproti sousedním prvkům nižší jadernou vazebnou energii na nukleon (~5,3 MeV, helium má ~7,1 MeV a beryllium ~6,5 MeV). Nejstabilnější radioizotop je 8Li s poločasem přeměny 838 milisekund (ms). Lithium-9 má poločas 178 ms a lithium-11 1,1 ms, ostatní izotopy se přeměňují s poločasem kratším než 10 nanosekund. Nejméně stabilní ze známých izotopů je 4Li, které se přeměňuje vyzářením protonu s poločasem kolem 9,1×10-23 s, ovšem poločas přeměny lithia-3 ještě není znám a pravděpodobně bude ještě kratší. Nejtěžším známým izotopem je 13Li, jeho poločas není znám.[1]

Lithium-7 a lithium-6 patří mezi prvotní nuklidy, které vznikly při nukleosyntéze Velkého třesku, lithium-7 má mezi těmito nuklidy zastoupení 10-9 a lithium-6 okolo 10-13.[2] Malé množství lithia-6 také vzniká při jaderných reakcích v některých hvězdách. Izotopy lithia se částečně oddělují při různých geologických procesech. Lithné ionty nahrazují hořčík nebo železo v některých osmistěnných krystalech v jílech a lithium-6 je někdy „upřednostňováno“ před lithiem-7, důsledkem čehož je zvýšení podílu jednoho či druhého izotopu.

Lithium-6 se používá na přípravu tritia, které vzniká ostřelováním 6Li neutrony.

Lithium-4[editovat | editovat zdroj]

Lithium-4 (4Li) má v jádru tři protony a jeden neutron. Má nejkratší poločas přeměny ze známých izotopů lithia, přibližně 9,1×10-23 s, a přeměňuje se vyzářením protonu na helium-3. Může se utvořit jako meziprodukt některých fúzních jaderných reakcí.

Lithium-6[editovat | editovat zdroj]

6Li má v jádru tři neutrony, je lehčím z obou stabilních izotopů lithia. Používá se na výrobu tritia (3H) a k absorpci neutronů při jaderné fúzi. Přírodní lithium obsahuje kolem 7,5 % tohoto izotopu, zbytek tvoří lithium-7. Lithium-6 se používalo jako součást termonukleárních bomb. Je to jeden ze tří stabilních nuklidů se spinem 1.[3][4]

Lithium-7[editovat | editovat zdroj]

Lithium-7 je nejběžnější izotop, patří k němu asi 92,5 % přírodního lithia. V jeho jádru se nacházejí čtyři neutrony. Kvůli svým jaderným vlastnostem méně běžné než helium, beryllium, uhlík, dusík nebo kyslík, přestože většina těchto prvků má těžší jádra.

Při průmyslové výrobě lithia-6 vzniká odpadní produkt se zvýšeným obsahem lithia-7 a sníženým obsahem lithia-6. Tento produkt se prodává a část z něj se dostává do životního prostředí.

7LiOH se používá na alkalizaci chladiva v tlakovodních reaktorech.[5]

Podařilo se vytvořit na několik pikosekund atomy lithia-7, které obsahovaly částici lambda ve svém jádru, i když se předpokládá, že atomové jádro může obsahovat pouze neutrony, protony a piony.[6][7]

Lithium-11[editovat | editovat zdroj]

Lithium-11 má v jádru tři protony a osm neutronů, přičemž dva by měly tvořit jaderné halo. Přeměňuje se beta minus přeměnou na 11Be, které se dále přeměňuje několika způsoby (viz níže v tabulce)

Lithium-12[editovat | editovat zdroj]

Lithium-12 má velmi krátký poločas přeměny (méně než 10 ns). Přeměňuje se emisí neutronu na 11Li.

Seznam izotopů[editovat | editovat zdroj]

nuklid
symbol
Protonové číslo Neutronové číslo  
hmotnost izotopu (u)
 
poločas přeměny způsob(y) přeměny[8] Produkt(y) přeměny[n 1] jaderný
spin
reprezentativní
isotopové
složení
(molární zlomek)
rozmezí
přirozeného
výskytu
(molární zlomek)
excitační energie
3Li 3 0 3,030 775 p 2He -->
4Li 3 1 4,027 19(23) 91(9)×10-24 p 3He
5Li 3 2 5,012 54(5) 3,7(3)×10-22
~1,5 MeV
p 4He -3/2
6Li 3 3 6,015 122 795(16) Stabilní +1 0,0759(4) 0,077 14–0,072 25
7Li 3 4 7,016 004 55(8) Stabilní -3/2 0,9241(4) 0,922 75-0,927 86
8Li 3 5 8,022 487 36(10) 840,3(9) ms β 8Be +2
9Li 3 6 9,026 789 5(21) 178,3(4) ms β, n (50,8%) 8Be -3/2
β (49,2%) 9Be
10Li 3 7 10,035 481(16) 2,0(5)×10-21 s
1,2(3) MeV
n 9Li (-1,-2)
10m1Li 200(40) keV 3,7(15)×10-21 s +1
10m2Li 480(40) keV 1,35(24)×10-21 s +2
11Li[9] 3 8 11,043 798(21) 8,75(14) ms β, n (84,9%) 10Be -3/2
β (8,07%) 11Be
β, 2n (4,1%) 9Be
β, 3n (1,9%) 8Be
β, α (1,0%) 7He, 4He
β, štěpení (0,014%) 8Li, 3H
β, štěpení (0,013%) 9Li, 2H
12Li 3 9 12,053 78(107) 10 ns n 11Li

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Poznámky[editovat | editovat zdroj]

  1. Stabilní izotopy tučně

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. http://www.nndc.bnl.gov/chart/reCenter.jsp?z=3&n=10
  2. BD Fields "The Primordial Lithium Problem", Annual Reviews of Nuclear and Particle Science 2011
  3. Další jsou deuterium a dusík-14.
  4. CHANDRAKUMAR, N. Spin-1 NMR. [s.l.]: Springer Science & Business Media, 2012. Dostupné online. ISBN 9783642610899. S. 5. (anglicky) 
  5. Managing Critical Isotopes: Stewardship of Lithium-7 Is Needed to Ensure a Stable Supply, GAO-13-716 //U.S. Government Accountability Office, 19 September 2013; pdf
  6. EMSLEY, John. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. [s.l.]: Oxford University Press, 2001. Dostupné online. ISBN 978-0-19-850340-8. S. 234–239. (anglicky) 
  7. BRUMFIEL, Geoff. The Incredible Shrinking Nucleus. Physical Review Focus. 1 March 2001. Dostupné online. DOI:10.1103/PhysRevFocus.7.11. (anglicky) 
  8. Universal Nuclide Chart [online]. Nucleonica [cit. 2012-09-27]. Dostupné online. (anglicky) 
  9. Má 2 halové neutrony