Меню
Главная
Случайная статья
Настройки
|
Изотопы бора — разновидности атомов (и ядер) химического элемента бора, имеющие разное содержание нейтронов в ядре.
Природный бор состоит из двух стабильных изотопов, — бора-10 с концентрацией около 20 ат.% и остальное — бора-11. Соотношение этих двух изотопов варьируется в различных природных источниках в результате естественных природных процессов обогащения тем или иным изотопом. Усреднённые по разным природным источникам бора концентрации бора10 и бора-11 составляют 19,97 ат.% и 80,17 ат.% соответственно с вариацией в пределах 18,929—20,386 и 79,614—81,071 ат.% соответственно.
Все остальные изотопы бора радиоактивны, самый долгоживущий из них — бор-8 с периодом полураспада 770 мс.
Содержание
Таблица изотопов бора
Символ
нуклида
|
Z(p)
|
N(n)
|
Масса изотопа[1]
(а. е. м.)
|
Период
полураспада[2]
(T1/2)
|
Канал распада
|
Продукт распада
|
Спин и чётность
ядра[2]
|
Распространённость
изотопа в природе
|
Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
|
| Энергия возбуждения
|
7
B
|
5
|
2
|
7,029 712 ± (27)
|
(570 ± (14))1024 с
[801 ± (20) кэВ]
|
p
|
6
Be
|
(3/2)
|
|
|
8
B
|
5
|
3
|
8,0 246 073 ± (11)
|
771,9 ± (9) мс
|
+,
|
4
He
|
2+
|
|
|
8m
B
|
10 624 ± (8) кэВ
|
|
|
|
0+
|
|
|
9
B
|
5
|
4
|
9,0 133 296 ± (10)
|
(800 ± (300))1021 с
|
p
|
8
Be
|
3/2
|
|
|
10
B
|
5
|
5
|
10,012 936 862 ± (16)
|
стабилен
|
3+
|
[0,189, 0,204][3]
|
11
B
|
5
|
6
|
11,009 305 167 ± (13)
|
стабилен
|
3/2
|
[0,796, 0,811][3]
|
11m
B
|
12 560 ± (9) кэВ
|
|
|
|
1/2+, (3/2+)
|
|
|
12
B
|
5
|
7
|
12,0 143 526 ± (14)
|
20,20 ± (2) мс
|
(99,40 ± (2)%)
|
12
C
|
1+
|
|
|
| , (0,60 ± (2)%)
|
8
Be
|
13
B
|
5
|
8
|
13,0 177 800 ± (11)
|
17,16 ± (18) мс
|
(99,734 ± (36)%)
|
13
C
|
3/2
|
|
|
| , n (0,266 ± (36)%)
|
12
C
|
14
B
|
5
|
9
|
14,025 404 ± (23)
|
12,36 ± (29) мс
|
(93,96 ± (23)%)
|
14
C
|
2
|
|
|
| , n (6,04 ± (23)%)
|
13
C
|
14m
B
|
17 065 ± (29) кэВ
|
(4,15 ± (1,90))1021 с
|
|
|
0+
|
|
|
15
B
|
5
|
10
|
15,031 087 ± (23)
|
10,18 ± (35) мс
|
, n (> 98,7 ± (1,0)%)
|
14
C
|
3/2
|
|
|
| (< 1,3%)
|
15
C
|
| , 2n (< 1,5%)
|
13
C
|
16
B
|
5
|
11
|
16,039 841 ± (26)
|
> 4,61021 с
|
n
|
15
B
|
0
|
|
|
17
B
|
5
|
12
|
17,04 693 ± (22)
|
5,08 ± (5) мс
|
, n (63 ± (1)%)
|
16
C
|
(3/2)
|
|
|
| (21,1 ± (2,4)%)
|
17
C
|
| , 2n (12 ± (2)%)
|
15
C
|
| , 3n (3,5 ± (7)%)
|
14
C
|
| , 4n (0,4 ± (3)%)
|
13
C
|
18
B
|
5
|
13
|
18,05 560 ± (22)
|
< 26 нс
|
n
|
17
B
|
(2)
|
|
|
19
B
|
5
|
14
|
19,06 417 ± (56)
|
2,92 ± (13) мс
|
, n (71 ± (9)%)
|
18
C
|
(3/2)
|
|
|
| , 2n (17 ± (5)%)
|
17
C
|
| , 3n (< 9,1%)
|
16
C
|
| (> 2,9%)
|
19
C
|
20
B[4]
|
5
|
15
|
20,07 451 ± (59)
|
> 912,41024 с
|
n
|
19
B
|
(1, 2)
|
|
|
21
B[4]
|
5
|
16
|
21,08 415 ± (60)
|
> 7601024 с
|
2n
|
19
B
|
(3/2)
|
|
|
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
- 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.
Применение
Бор-10 имеет очень высокое сечение захвата тепловых нейтронов, равное 3837 барн (для большинства изотопов других элементов это сечение близко к единицам или долям барна), причём при захвате нейтрона образуется возбуждённое ядро бора-11 (11B*) сразу распадающееся на два стабильных ядра (альфа-частицу и ядро лития-7), эти ядра очень быстро тормозятся в среде, а проникающая радиация (гамма-излучение и нейтроны) при этом отсутствуют, в отличие от аналогичных реакций захвата нейтронов другими изотопами:
- + 2,31 МэВ.
Поэтому 10В в составе раствора борной кислоты и других химических соединений, например, карбида бора применяется в атомных реакторах для регулирования реактивности, а также для биологической защиты персонала от тепловых нейтронов. Для повышения эффективности поглощения нейтронов бор, применяемый в реакторах, иногда специально обогащают изотопом бор-10.
Кроме того, соединения бора применяются в нейтрон-захватной терапии некоторых видов рака мозга, пробег ионизирующих быстрых ядер гелия-4 и лития-7 в тканях организма очень мал и поэтому при этом не поражаются ионизирующим излучением здоровые ткани.
Газообразное химическое соединение бора BF3 используется в качестве рабочей среды в ионизационных камерах детекторов тепловых нейтронов.
В 2015 году в опубликованной в журнале Science статье[5] было предложено применить измерение соотношения изотопов бора в древних осадочных породах позднего пермского периода и начала триасового периодов для определения изменения кислотности воды (pH) палеоокеанов в те эпохи, для объяснения возможных причин массового пермского вымирания в основном водных организмов, вызванное, вероятно, глобальным усилением вулканической деятельности, сопровождающейся выбросом углекислого газа в атмосферу. Этот метод определения кислотности древних океанов, по-видимому, более точен, чем ранее применявшийся метод определения кислотности по соотношению изотопов кальция[6] и изотопов углерода.
Примечания
- Данные приведены по Meng Wang, Huang W. J., Kondev F. G., Audi G., Naimi S. The Ame2020 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 43, iss. 3. — P. 030003-1—030003-512. — doi:10.1088/1674-1137/abddaf.
- 1 2 Данные приведены по Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S., Audi G. The Nubase2020 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 45, iss. 3. — P. 030001-1—030001-180. — doi:10.1088/1674-1137/abddae.
- 1 2 Atomic Weight of Boron (неопр.). CIAAW. Дата обращения: 13 февраля 2022. Архивировано 20 марта 2022 года.
- 1 2 Leblond, S.; et al. (2018). First observation of 20B and 21B. Physical Review Letters. 121 (26): 262502–1–262502–6. arXiv:1901.00455. doi:10.1103/PhysRevLett.121.262502. PMID 30636115.
- Clarkson, M. O. et al. (2015) Science 348, 229—232.
- Witze, Alexandra (2015) Acidic oceans linked to greatest extinction ever; Rocks from 252 million years ago suggest that carbon dioxide from volcanoes made sea water lethal. Journal Nature; News publie le 09 avril 2015
|
|