Izotopy lithia

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

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

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

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 chladivatlakovodních 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

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

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

Seznam izotopů

nuklid
symbol
Protonové čísloNeutronové číslo 
hmotnost izotopu (u)
 
poločas přeměnyzpůsob(y) přeměny[8]Produkt(y) přeměny[n 1]jaderný
spin
reprezentativní
isotopové
složení
(molární zlomek)
rozmezí
přirozeného
výskytu
(molární zlomek)
excitační energie
3Li303,030 775p2He
4Li314,027 19(23)91(9)×10−24p3He
5Li325,012 54(5)3,7(3)×10−22
~1,5 MeV
p4He-3/2
6Li336,015 122 795(16)Stabilní+10,0759(4)0,077 14–0,072 25
7Li347,016 004 55(8)Stabilní-3/20,9241(4)0,922 75-0,927 86
8Li358,022 487 36(10)840,3(9) msβ8Be+2
9Li369,026 789 5(21)178,3(4) msβ, n (50,8%)8Be-3/2
β (49,2%)9Be
10Li3710,035 481(16)2,0(5)×10−21 s
1,2(3) MeV
n9Li(-1,-2)
10m1Li200(40) keV3,7(15)×10−21 s+1
10m2Li480(40) keV1,35(24)×10−21 s+2
11Li[9]3811,043 798(21)8,75(14) msβ, 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
12Li3912,053 78(107)10 nsn11Li

Odkazy

Poznámky

  1. Stabilní izotopy tučně

Reference

  1. Archivovaná kopie. www.nndc.bnl.gov [online]. [cit. 2017-06-18]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2018-11-18. 
  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