리튬 동위 원소

Isotopes of lithium
리튬의 주요 동위원소 (3리)
이소토페 붕괴
아반댄스 반감기 (t1/2) 모드 프로덕트
6리 [1.9%, 7.8%][1] 안정적인.
7리 [92.2%, 98.1%][1] 안정적인.
표준 원자량 Ar°(Li)
  • [6.938, 6.997]
  • 6.94±0.06(요약)[2]

자연적으로 발생하는 리튬(3Li)은 두 개의 안정적인 동위원소인 리튬-6과 리튬-7로 구성되어 있으며, 리튬-7은 지구에 훨씬 더 풍부하다.두 천연 동위원소 모두 인접한 가볍고 무거운 원소인 헬륨(헬륨-4용 7073.9156(4) MeV)과 베릴륨(6685) MeV와 비교하여 핵자당 핵결합 에너지(리튬-6용 5332.3312(3) MeV, 리튬-7용 5606.4401(6) MeV)가 예상 외로 낮다.리튬의 가장 긴 수명의 방사성 동위원소는 리튬-8로, 반감기는 838.7(3) 밀리초입니다.리튬-9의 반감기는 178.2(4)ms, 리튬-11의 반감기는 8.75(6)ms입니다.나머지 리튬 동위원소들은 모두 10나노초보다 짧은 반감기를 갖고 있다.리튬의 가장 수명이 짧은 동위원소는 리튬-4로, 리튬-3의−23 반감기는 아직 결정되지 않았으며, 리튬-3의 반감기는 10초 이내에 양성자−9 방출을 겪는 헬륨-2(디프로톤)처럼 훨씬 짧을 가능성이 있다.

리튬-7과 리튬-6은 빅뱅에서 생성된 두 개의 원시 핵종이며, 리튬-7은 모든 원시 핵종 중 10개이며−9 리튬-6은 [3]10개−13 안팎이다.리튬-6의 적은 비율 또한 특정 별에서 핵반응에 의해 생성되는 것으로 알려져 있다.리튬의 동위원소는 광물 형성(화학적인 침전 및 이온 교환)을 포함한 다양한 지질 과정에서 다소 분리된다.리튬 이온은 점토의 특정 8면체 위치에서 마그네슘 또는 철을 대체하며, 리튬-7보다 리튬-6이 더 선호됩니다.이것은 지질학적 과정에서 리튬-6의 농도를 높인다.

리튬-6은 중성자의 충격을 받으면 삼중수소가 생성되기 때문에 핵 물리학에서 중요한 동위원소이다.

자연적으로 발생하는 리튬 동위원소의 함량을 나타내는 차트.

동위원소 목록

핵종[4]
[n1] 		Z N 동위원소 질량 (다)[5]
[n2][n3] 		반감기

[폭폭]		 붕괴
모드
[n4] 		딸.
동위원소
[n5] 		회전 및
패리티
[n6][n7] 		자연 풍족도 (분율)
들뜸 에너지 정상비례 변동 범위
3
리
[n8] 		3 0 3.03078(215)# p?[n 9] 2
그
 사람?		 3/2−#
4
리
 		3 1 4.02719(23) 91(9) ys
[5.06(52) MeV]		 p 3
그는
 		2−
5
리
 		3 2 5.012540(50) 370(30) ys
[1.24(10) MeV]		 p 4
그는
 		3/2−
6
리
[n10] 		3 3 6.0151228874(15) 안정적인. 1+ [0.019, 0.078][6]
6m
리
 		3562.88(10) keV 56(14)은 IT부문 6
리
 		0+
7
리
[n11] 		3 4 7.016003434(4) 안정적인. 3/2− [0.922, 0.981][6]
8
리
 		3 5 8.02248624(5) 838.7(3)밀리초 β− 8
있다
[n12] 		2+
9
리
 		3 6 9.02679019(20) 178.2(4) 밀리초 βn−(50.5(1.0)%) 8
있다
[n13] 		3/2−
β−(49.5(1.0)%) 9
있다
10
리
 		3 7 10.035483(14) 2.0(5) zs
[0.2(1.2) MeV]		 n 9
리
 		(1−, 2−)
10m1
리
 		200(40) keV 3.7(1.5) zs IT부문 1+
10m2
리
 		480(40) keV 1.35(24) zs
[0.350(70) MeV]		 IT부문 2+
11
리
[n14] 		3 8 11.0437236(7) 8.75(6) 밀리초 βn−(86.3(9)%)% 10
있다
 		3/2−
β− (6.0 (1.0) 11
있다
β2n−(4.1(4)%) 9
있다
β3n−(1.9(2)%) 8
있다
[n15]
βα−(1.7(3)%) 7
그는
βd−(0.0130(13)%) 9
리
βt−(0.0093(8)%) 8
리
12
리
 		3 9 12.052610(30) n?[n 9] 11
리
?		 (1−, 2−)
13
리
 		3 10 13.061170(80) 3.3(1.2) zs
[0.2(9.2) MeV]		 2n 11
리
 		3/2−#
다음 표의 머리글과 바닥글:
  1. ^ mLi – 들뜬 핵 이성질체.
  2. ^ ( ) - 불확실성(1')은 대응하는 마지막 자리 뒤에 괄호로 간결하게 표시됩니다.
  3. ^ # – 원자질량 표시 #: 순수 실험 데이터가 아니라 적어도 부분적으로 질량 표면(TMS)의 동향에서 도출된 값과 불확실성.
  4. ^ 붕괴 모드:
    IT: 이성질 전이
    n: 중성자 방출
    p: 양성자 방출
  5. ^ 딸이라는 굵은 기호– 딸 제품은 안정적입니다.
  6. ^ ( ) spin value : 약한 할당 인수를 사용한 스핀을 나타냅니다.
  7. ^ # – #로 표시된 값은 순수하게 실험 데이터에서 도출된 것이 아니라 적어도 부분적으로 인접핵종(TNN)의 추세에서 도출된 것이다.
  8. ^ 이 동위원소의 발견은 확인되지 않았다.
  9. ^ a b 표시된 붕괴 모드는 에너지적으로 허용되지만 이 핵종에서 발생하는 것은 실험적으로 관찰되지 않았습니다.
  10. ^ 안정적이고 홀수인 몇 안 되는 원자핵 중 하나죠
  11. ^ 빅뱅 핵합성 및 우주선 파쇄로 생성
  12. ^ Li → 2He4 + e의− 순반응에 대해 즉시 두 개의 α-아세틸로 분해된다.
  13. ^ Li → 2He4 + n + e의− 순반응에 대해 즉시 2개의 α-산화합물로 분해된다.
  14. ^ 할로 중성자가 2개 있습니다.
  15. ^ Li → 2He4 + 3n1 + e의− 순반응을 위해 즉시 두 개의 He 원자로 분해됩니다.

동위원소 분리

콜렉스 분리

주요 기사: COLEX 프로세스

리튬-6은 수은 원소인 리튬-7보다 친화력이 높다.수산화리튬을 포함한 용액에 리튬과 수은의 아말감을 첨가하면 리튬-6은 아말감에, 리튬-7은 수산화리튬 용액에 더 많이 농축된다.

콜렉스(column exchange) 분리 방법은 단계별로 아말감과 수산화물의 역류를 통과시킴으로써 이를 이용한다.리튬-6의 분율은 수은에 의해 우선적으로 배출되지만, 리튬-7은 대부분 수산화물과 함께 흐릅니다.기둥 바닥에서 리튬(리튬-6으로 농축)을 아말감에서 분리하여 수은을 회수하여 신선한 원료와 함께 재사용한다.위에서 수산화리튬 용액을 전해하여 리튬-7 분율을 유리시킨다.이 방법으로 얻을 수 있는 농도는 컬럼 길이와 흐름 속도에 따라 달라집니다.

진공 증류

리튬은 진공 상태에서 약 550°C의 온도로 가열됩니다.리튬 원자는 액체 표면에서 증발하여 액체 표면에서 몇 센티미터 위에 위치한 차가운 표면에서 수집됩니다.리튬-6 원자는 평균 자유로가 크기 때문에 우선적으로 수집됩니다.

이론적 분리 효율은 약 8.0%입니다.다단 프로세스를 사용하여 보다 높은 이격도를 얻을 수 있다.

리튬-3

3프로톤으로도 알려진 리튬-3은 3개의 양성자와 0개의 중성자로 구성되어 있다.1969년에 양성자 결합이 없는 것으로 보고되었지만, 이 결과는 받아들여지지 않았고 따라서 그 존재는 [7]증명되지 않았다.<Li
>3
에 기인하는 다른 공명은 보고되지 않았으며 양성자 방출(디프로톤, [8]He와
거의 유사)에 의해 붕괴될 것으로 예상된다.

리튬-4

리튬-4는 3개의 양성자와 1개의 중성자를 포함하고 있다.리튬의 가장 수명이 짧은 동위원소로, 반감기는 91옥토초(9.1(9)×10초−23)이며 헬륨-3으로 [9]양성자 방출에 의해 붕괴된다.리튬-4는 일부 핵융합 반응의 중간체로 형성될 수 있다.

리튬-6

리튬-6은 삼중수소(수소-3) 생산을 위한 선원 물질과 핵융합 반응에서 중성자의 흡수체로서 가치가 있다.일반 물질에서 지상 리튬의 1.9%에서 7.8%는 리튬-6으로 구성되고 나머지는 리튬-7로 구성됩니다.많은 양의 리튬-6이 열핵 무기에 투입되기 위해 분리되었다.리튬-6의 분리는 이제 열핵[citation needed] 대국에서는 멈췄지만 이들 국가에는 비축량이 남아 있다.

중수소-삼중수소 핵융합 반응은 현재 실현 가능한 구현을 위한 충분한 에너지 출력을 가진 유일한 핵융합 반응이기 때문에 가능한 에너지원으로 조사되었다.이 시나리오에서, 삼중수소의 필요한 양을 생성하기 위해 농축 리튬-6이 필요할 것이다.리튬-6의 풍부성은 이 시나리오에서 잠재적인 제한 요소이지만 리튬의 다른 선원(해수 등)도 사용할 [10]수 있다.CANDU와 같은 가압 중수형 원자로는 중성자 흡수로부터 냉각수/조절기에 소량의 삼중수소를 생성하며, 이것은 리튬-6의 사용에 대한 대안으로 추출되기도 한다.

리튬-6은 스핀이 1인 안정 동위원소 3개 중 하나이며, 나머지 동위원소는 중수소와 질소-14이며,[11] 안정 핵 중 0이 아닌 핵 전기 4극 모멘트가 가장 작다.

리튬-7

리튬-7은 지금까지 리튬의 가장 풍부한 동위원소로, 전체 지상 리튬의 92.2~98.1%를 차지한다.리튬-7 원자는 3개의 양성자, 4개의 중성자, 3개의 전자를 포함한다.리튬-7의 핵 특성 때문에, 리튬-7은 우주에서 헬륨, 탄소, 질소, 산소보다 덜 흔하지만, 후자의 세 가지 핵은 모두 더 무겁다.

리튬-6의 산업 생산은 리튬-7에서 농축되고 리튬-6에서 고갈되는 폐기물을 낳습니다.이 소재는 상업적으로 판매되고 있으며, 일부는 환경에 방출되고 있습니다.리튬 가공 공장 하류인 펜실베이니아 웨스트 밸리 크릭 지하의 탄산수층 지하수에서 자연치보다 35%나 높은 리튬-7의 상대적 풍부함이 측정되었다.정상 물질에서 리튬의 동위원소 구성은 원료에서 상대적인 원자 질량을 결정하는 원점에 따라 다소 달라질 수 있다.리튬 샘플에 대한 정확한 상대 원자 질량을 [12]리튬의 모든 공급원에 대해 측정할 수는 없습니다.

리튬-7은 용해된 소금 원자로에서 용해된 플루오르화 리튬의 일부로 사용됩니다: 액체-플루오르화 원자로.리튬-7(약 45밀리바른)의 매우 작은 중성자 단면과 비교하여 리튬-6(약 940바른[13])의 큰 중성자 흡수 단면이 자연 리튬에서 리튬-7의 높은 분리를 플루오르화 리튬 원자로에서 사용할 수 있는 강력한 요건으로 만든다.

수산화리튬-7은 가압수형 [14]원자로에서 냉각수의 알칼리화에 사용된다.

일부 리튬-7은 원자핵에 람다 입자를 포함하고 있는 반면, 원자핵은 일반적으로 중성자와 [15][16]양성자만을 포함하는 것으로 생각되는 몇 피코초 동안 생성되었다.

리튬-8

리튬-8은 베릴륨-8에 대한 역 베타 붕괴로 생성된 6.4MeV 전자 안티뉴트리노스의 공급원으로 제안되었다.ISODAR 입자물리학 공동작업은 사이클로트론 입자 가속기에 의해 생성된 60MeV 양성자를 안정적인 리튬-7에 충돌시킴으로써 리튬-8을 생성함으로써 즉각적인 붕괴를 위한 계획을 기술합니다.

리튬-11

리튬-11은 3개의 양성자와 8개의 중성자로 이루어진 핵으로 이루어진 후광 핵을 가지고 있는 것으로 생각되는데, 그 중 2개는 핵 [17]후광에 있다.단면이 3.16fm으로2 Pb에
필적할 정도로 매우 크다.베타 방출과 중성자 방출에 의해 Be, Be
 또는
 Be가 된다
(위 표와 아래 표 참조).

리튬-12

리튬-12는 반감기가 상당히 짧습니다.중성자 방출에 의해 Li로
분해되며, Li는 위와 같이 분해된다.

쇠사슬

베릴륨 동위원소로의 β 붕괴(단중성자 또는 다중성자 방출과 종종 결합)는− 리튬의 무거운 동위원소에서는 우세하지만
, 중성자 드립 라인을 벗어난 위치 때문에 중성자 방출을 통해 Li와

Li로 각각
 붕괴한다.리튬-11은 또한 여러 형태의 핵분열을 통해 붕괴하는 것으로 관찰되었다.Li보다 가벼운
 동위원소는 양성자 드립 선 너머에 있기 때문에 양성자 방출에 의해서만 붕괴된다.Li의
두 이성체의 붕괴 양태는 알려지지 않았다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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  2. ^ "Standard Atomic Weights: Lithium". CIAAW. 2009.
  3. ^ Fields, Brian D. (2011). "The Primordial Lithium Problem". Annual Review of Nuclear and Particle Science. 61 (1): 47–68. arXiv:1203.3551. Bibcode:2011ARNPS..61...47F. doi:10.1146/annurev-nucl-102010-130445. S2CID 119265528.
  4. ^ 반감기, 붕괴 모드, 핵 스핀 및 동위원소 구성은 다음에서 조달된다.
    Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties" (PDF). Chinese Physics C. 45 (3): 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae.
  5. ^ Wang, Meng; Huang, W.J.; Kondev, F.G.; Audi, G.; Naimi, S. (2021). "The AME 2020 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references*". Chinese Physics C. 45 (3): 030003. doi:10.1088/1674-1137/abddaf.
  6. ^ a b "Atomic Weight of Lithium". ciaaw.org. Retrieved 21 October 2021.
  7. ^ Audi, G.; Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S. (2017). "The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties" (PDF). Chinese Physics C. 41 (3): 030001–21. Bibcode:2017ChPhC..41c0001A. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001.
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  13. ^ Holden, Norman E. (January–February 2010). "The Impact of Depleted 6Li on the Standard Atomic Weight of Lithium". Chemistry International. International Union of Pure and Applied Chemistry. Retrieved 6 May 2014.
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  15. ^ Emsley, John (2001). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford University Press. pp. 234–239. ISBN 978-0-19-850340-8.
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  17. ^ "A new particle accelerator aims to unlock secrets of bizarre atomic nuclei". 15 November 2021.

외부 링크

Lewis, G. N.; MacDonald, R. T. (1936). "The Separation of Lithium Isotopes". Journal of the American Chemical Society. 58 (12): 2519–2524. doi:10.1021/ja01303a045.