Đồng vị của lithi

Trong tự nhiên lithi (₃Li) bao gồm hai đồng vị bền, lithi-6 và lithi-7, với đồng vị sau phổ biến hơn hẳn: chiếm khoảng 92.5% số nguyên tử. Cả hai đồng vị tự nhiên này có năng lượng kết nối hạt nhân thấp bất ngờ tính theo mỗi nucleon (~5.3 MeV) khi so sánh với các nguyên tố nhẹ hơn và nặng hơn liền kề, heli (~7.1 MeV) và berylli (~6.5 MeV). Đồng vị phóng xạ bền nhất của lithi là lithi-8, với chu kỳ bán rã chỉ có 838 milli giây. Lithi-9 có chu kỳ bán rã 178 milli giây, và lithi-11 có chu kỳ bán rã khoảng 1.1 milli giây. Tất cả các đồng vị còn lại của lithium có thời gian bán rã ngắn hơn 10 nano giây. Các đồng vị được biết đến có tuổi thọ ngắn nhất của lithi là lithi-4, bán rã bằng cách phát xạ proton với chu kỳ bán rã khoảng 91×10⁻²³ giây, mặc dù thời gian bán rã của lithium-3 vẫn chưa được xác định, và có thể sẽ ngắn hơn nhiều, giống như heli-2 (diproton) bị phân hủy proton chỉ trong 10⁻⁹ giây.

Lithi-7 and lithi-6 là hai trong số nuclid nguyên thủy được tạo ra trong Vụ Nổ Lớn, với lithi-7 chiếm 10⁻⁹ trong tổng số nuclid và lithi-6 chiếm khoảng 10⁻¹³.^[1] Một tỷ lệ nhỏ lithi-6 được sản xuất do phản ứng hạt nhân ở một số ngôi sao.Các đồng vị của lithi tách biệt phần nào trong nhiều quá trình địa chất học, bao gồm sự hình thành khoáng vật (sự kết tủa hóa học và trao đổi ion). Ion lithi thay thế magie hoặc sắt ở một số vị trí bát diện trong đất sét, và lithi-6 đôi khi được ưa thích hơn lithi-7. Điều này dẫn đến việc làm giàu lithi-7 trong các quá trình địa chất.

Lithi-6 là một đồng vị quan trọng trong vật lý hạt nhân vì nếu dùng neutron bắn phá nó thì sẽ tạo ra triti.

Danh sách các đồng vị

Biểu tượng đồng vị	Z(Proton)	N(Neutron)	khối lượng đồng vị (u)	chu kỳ bán rã	phương thức bán rã^[2]	Sản phẩm phân rã^{[n 1]}	spin hạt nhân	thành phần đồng vị đại diện (tỷ lệ mol)	khoảng biến thiên tự nhiên (tỷ lệ mol)
Biểu tượng đồng vị	năng lượng kích thích			chu kỳ bán rã	phương thức bán rã^[2]	Sản phẩm phân rã^{[n 1]}	spin hạt nhân	thành phần đồng vị đại diện (tỷ lệ mol)	khoảng biến thiên tự nhiên (tỷ lệ mol)
⁴ Li	3	1	402719(23)	91(9)×10⁻²⁴ s [603 MeV]	p	³ He
⁵ Li	3	2	501254(5)	370(30)×10⁻²⁴ s [~15 MeV]	p	⁴ He	3/2−
⁶ Li ^{[n 2]}	3	3	6015122795(16)	Ổn định			1+	[00759(4)]	007714–007225
⁷ Li ^{[n 3]}	3	4	701600455(8)	Ổn định			3/2−	[09241(4)]	092275–092786
⁸ Li	3	5	802248736(10)	8403(9) ms	β⁻	⁸ Be ^{[n 4]}	2+
⁹ Li	3	6	90267895(21)	1783(4) ms	β⁻, n (50.8%)	⁸ Be ^{[n 5]}	3/2−
⁹ Li	3	6	90267895(21)	1783(4) ms	β⁻ (49.2%)	⁹ Be	3/2−
¹⁰ Li	3	7	10035481(16)	20(5)×10⁻²¹ s [12(3) MeV]	n	⁹ Li	(1−,2−)
^10m1 Li	200(40) keV			37(15)×10⁻²¹ s			1+
^10m2 Li	480(40) keV			135(24)×10⁻²¹ s			2+
¹¹ Li ^{[n 6]}	3	8	11043798(21)	875(14) ms	β⁻, n (84.9%)	¹⁰ Be	3/2−
					β⁻ (8.07%)	¹¹ Be
					β⁻, 2n (4.1%)	⁹ Be
					β⁻, 3n (1.9%)	⁸ Be ^{[n 7]}
					β⁻, α (1.0%)	⁷ He , ⁴ He
					β⁻, fission (.014%)	⁸ Li , ³ H
					β⁻, fission (.013%)	⁹ Li , ² H
¹² Li	3	9	1205378(107)#	<10 ns	n	¹¹ Li

^ Bold for stable isotopes
^ One of the few stable odd-odd nuclei
^ Produced in Big Bang nucleosynthesis and by cosmic ray spallation
^ Immediately decays into two ⁴He atoms for a net reaction of ⁸Li → 2⁴He + e⁻
^ Immediately decays into two ⁴He atoms for a net reaction of ⁹Li → 2⁴He + ¹n + e⁻
^ Has 2 halo neutrons
^ Immediately decays into two ⁴He atoms for a net reaction of ¹¹Li → 2⁴He + 3¹n + e⁻

Chú thích

Độ chính xác của sự phong phú của đồng vị lithi và khối lượng nguyên tử bị giới hạn bởi các biến thể. Các khoảng biến thiên đã cho nên áp dụng cho bất kỳ vật liệu bình thường trên Trái đất.
Các mẫu vật đặc biệt của lithi từ địa chất được biết đến, trong đó thành phần đồng vị nằm ngoài phạm vi được báo cáo. Độ không chắc chắn trong khối lượng nguyên tử có thể vượt quá giá trị cho các mẫu đó.
Các mẫu lithium sẵn có trên thị trường có thể đã được phân loại không đồng nhất hoặc vô ý của các đồng vị. Có thể tìm thấy sự sai lệch đáng kể so với khối lượng nguyên tử cho trước và thành phần đồng vị.
Trong lithi đã cạn kiệt ⁶Li, độ phổ biến tương đối của lithium-6 có thể được giảm xuống còn 20% giá trị bình thường của nó, cho phép khối lượng nguyên tử đo được từ 6,94 Da đến 7,00 Da.
Các giá trị được đánh dấu bằng # không hoàn toàn từ dữ liệu thử nghiệm, nhưng chúng được ước lượng một phần hoặc toàn bộ từ các xu hướng chung. Các giá trị của spin với đối số gán yếu được kèm theo trong dấu ngoặc đơn.
Sự không chắc chắn được đưa ra trong ngoặc đơn sau các chữ số cuối tương ứng. Giá trị không chắc chắn cho thấy một độ lệch chuẩn, ngoại trừ thành phần đồng vị và khối lượng nguyên tử tiêu chuẩn từ IUPAC, sử dụng sự không chắc chắn mở rộng.
Đồng vị bất thường lithi-11 có hiệu ứng nuclear halo của hai neutron liên kết yếu, điều này giải thích sự khác biệt quan trọng trong bán kính hạt nhân của nó.
Khối lượng các đồng vị do IUPAP Commission on Symbols, Units, Nomenclature, Atomic Masses and Fundamental Constants (SUNAMCO) cung cấp.
Mức độ phong phú của đồng vị do IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW) cung cấp

Tham khảo

^ BD Fields "The Primordial Lithium Problem", Annual Reviews of Nuclear and Particle Science 2011
^ “Universal Nuclide Chart”. Nucleonica. Truy cập ngày 27 tháng 9 năm 2012.

Sách tham khảo

Khối lượng đồng vị trích dẫn từ:
- G. Audi; A. H. Wapstra; C. Thibault; J. Blachot; O. Bersillon (2003). “The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties” (PDF). Nuclear Physics A. 729: 3–128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 23 tháng 9 năm 2008.
Thành phần đồng vị và khối lượng chuẩn nguyên tử được trích dẫn từ:
- J. R. de Laeter; J. K. Böhlke; P. De Bièvre; H. Hidaka; H. S. Peiser; K. J. R. Rosman; P. D. P. Taylor (2003). “Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 75 (6): 683–800. doi:10.1351/pac200375060683.
- M. E. Wieser (2006). “Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 78 (11): 2051–2066. doi:10.1351/pac200678112051. Tóm lược dễ hiểu.
Chu kỳ bán rã, spin và các dữ liệu đồng phân được trích dẫn từ:
- G. Audi; A. H. Wapstra; C. Thibault; J. Blachot; O. Bersillon (2003). “The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties” (PDF). Nuclear Physics A. 729: 3–128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 23 tháng 9 năm 2008.
- National Nuclear Data Center. “NuDat 2.1 database”. Brookhaven National Laboratory. Truy cập ngày 23 tháng 2 năm 2017.
- N. E. Holden (2004). “Table of the Isotopes”. Trong D. R. Lide (biên tập). CRC Handbook of Chemistry and Physics (ấn bản thứ 85). CRC Press. Section 11. ISBN 978-0-8493-0485-9.

[3] Bold for stable isotopes

[4] One of the few stable odd-odd nuclei

[5] Produced in Big Bang nucleosynthesis and by cosmic ray spallation

[6] Immediately decays into two ⁴He atoms for a net reaction of ⁸Li → 2⁴He + e⁻

[7] Immediately decays into two ⁴He atoms for a net reaction of ⁹Li → 2⁴He + ¹n + e⁻

[8] Has 2 halo neutrons

[9] Immediately decays into two ⁴He atoms for a net reaction of ¹¹Li → 2⁴He + 3¹n + e⁻

[Primodal-lithium-problem-2012-arx-1] BD Fields "The Primordial Lithium Problem", Annual Reviews of Nuclear and Particle Science 2011

[2] “Universal Nuclide Chart”. Nucleonica. Truy cập ngày 27 tháng 9 năm 2012.

[1]

[2]

[n 1]

[n 2]

[n 3]

[n 4]

[n 5]

[n 6]

[n 7]