نظائر اليورانيوم

اليورانيوم (₉₂U) هو عنصر مشع طبيعي ليس له نظير مستقر، ولكن لديه نويدتين ابتدائيتين وهما اليورانيوم-238 واليورانيوم-235 لهما عمر النصف طويل وهها موجودتين بكميات كبيرة في قشرة الأرض، جنبا إلى جنب مع اليورانيوم-234. الوزن الذري القياسي لليورانيوم الطبيعي هو 238.02891(3). وقد تم إنتاج نظائر أخرى مثل اليورانيوم-232 في مفاعل استنسال سريع.

يتكون اليورانيوم الطبيعي من ثلاثة نظائر رئيسية، يورانيوم-238 (99.2739–99.2752%) وفرة طبيعية، يورانيوم-235 (0.7198–0.7202%)، ويورانيوم-234 (0.0050–0.0059%).[1] كل النظائر الثلاثة هي نشاط إشعاعي، مما ينشئ النظائر المشعة، حيث يكون اليورانيوم-238 هو المستقر والأكثر وفرة والذي له عمر النصف 4.4683×10^9 سنة (المقترب من عمر الأرض). اليورانيوم-238 هو باعث α، ويتحلل من خلال سلسلة اليورانيوم المكونة من 18 عضوا من الرصاص-206. سلسلة اضمحلال اليورانيوم-235 (التي تسمى تاريخيا اليورانيوم أكتينو) لديها 15 عضوا ينتهي بالرصاص-207. معدلات ثابتة من الاضمحلال في هذه السلسلة تجعل المقارنة بين نسب النظائر الأم والنظائر المتولدة مفيدة في عناصر التعارف الإشعاعي. اليورانيوم-233 مصنوع من الثوريوم-232 بالقصف النيوتروني. إن نظير اليورانيوم 235 مهم لكل من المفاعل النووي والسلاح النووي لأنه النظير الوحيد الموجود في الطبيعة بحد ملموس وهو الانشطار، أي يمكن فصلها عن طريق النيوترونات الحرارية. كما أن نظير اليورانيوم-238 مهم أيضا لأنه يمتص النيوترونات لإنتاج نظائر مشعة تتلاشى بعد ذلك إلى نظائر البلوتونيوم-239، وهو أيضا مادة انشطارية.

الأكتينيدات مقابل منتجات الانشطار

الأكتينيدات ومنتجات الانشطار بالنسبة لعمر النصف ع ن ت
أكتينيدات[2] بالنسبة لسلسلة اضمحلال				مجال عمر النصف (y)	ناتج إنشطار نووي من إنتاج ^235U[3]
سلسلة اضمحلال	سلسلة اضمحلال	سلسلة اضمحلال	سلسلة اضمحلال
						4.5–7%	0.04–1.25%	<0.001%
^228Ra^№				4–6	†		^155Eu^þ
^244Cm^ƒ	^241Pu^ƒ	^250Cf	^227Ac^№	10–29		^90Sr	^85Kr	^113mCd^þ
^232U^ƒ		^238Pu^ƒ№	^243Cm^ƒ	29–97		^137Cs	^151Sm^þ	^121mSn
^248Bk[4]	^249Cf^ƒ	^242mAm^ƒ		141–351	لا توجد منتجات الانشطار لها عمر النصف . في المجال 100-210 ألف   سنة ...
	^241Am^ƒ		^251Cf^ƒ[5]	430–900
		^226Ra^№	^247Bk	1.3 k – 1.6 k
^240Pu^ƒ№	^229Th^№	^246Cm^ƒ	^243Am^ƒ	4.7 k – 7.4 k
	^245Cm^ƒ	^250Cm		8.3 k – 8.5 k
			^239Pu^ƒ№	24.1 k
		^230Th^№	^231Pa^№	32 k – 76 k
^236Np^ƒ	^233U^ƒ№	^234U^№		150 k – 250 k	‡	^99Tc^₡	^126Sn
^248Cm		^242Pu^ƒ		327 k – 375 k			^79Se^₡
				1.53 M		^93Zr
	^237Np^ƒ№			2.1 M – 6.5 M		^135Cs^₡	^107Pd
^236U^№			^247Cm^ƒ	15 M – 24 M			^129I^₡
^244Pu^№				80 M	... ولا تتجاوز 15.7 مليون سنة[6]
^232Th^№		^238U^№	^235U^ƒ№	0.7 G – 14.1 G
أسطورة للرموز فوق ₡  يحتوي على التقاط نيوترون حراري في نطاق 8–50 الحظائر ƒ  مادة انشطارية m  مصاوغ نووي №  مصدر طبيعي مشع (عادي) þ  السم النيوتروني (التقاطع الحراري النيوترون المقطع العرضي أكبر من الحظائر 3K) †  نطاق 4–97 سنة: منتج انشطاري متوسط العمر ‡  أكثر من 200,000 سنة: منتج الانشطار طويل العمر

قائمة النظائر

رمز النويدة	الاسم التاريخي	Z(ب)	N(ن)	كتلة النظير (u)	عمر النصف[n 1]	نوع الاضمحلال[7] [n 2]	النظائر المتولدة[n 3]	دوران نووي	تركيب النظائر التمثيلي (كسر مولي)	مجال التفاوت الطبيعي (كسر مولي)
		الطاقة المحررة
^215U[8]		92	123		2.24 ms	α	^211Th	5/2−#
^216U[8][9]		92	124		4.3 ms	α	^212Th	0+
^217U		92	125	217.02437(9)	26(14) ms [16(+21−6) ms]	α	^213Th	1/2−#
^218U		92	126	218.02354(3)	6(5) ms	α	^214Th	0+
^219U		92	127	219.02492(6)	55(25) µs [42(+34−13) µs]	α	^215Th	9/2+#
^220U		92	128	220.02472(22)#	60# ns	α	^216Th	0+
						β^+ (rare)	^220Pa
^221U		92	129	221.02640(11)#	700# ns	α	^217Th	9/2+#
						β^+ (rare)	^221Pa
^222U		92	130	222.02609(11)#	1.4(7) µs [1.0(+10−4) µs]	α	^218Th	0+
						β^+ (10^−6%)	^222Pa
^223U		92	131	223.02774(8)	21(8) µs [18(+10−5) µs]	α	^219Th	7/2+#
^224U		92	132	224.027605(27)	940(270) µs	α	^220Th	0+
^225U		92	133	225.02939#	61(4) ms	α	^221Th	(5/2+)#
^226U		92	134	226.029339(14)	269(6) ms	α	^222Th	0+
^227U		92	135	227.031156(18)	1.1(1) min	α	^223Th	(3/2+)
						β^+ (.001%)	^227Pa
^228U		92	136	228.031374(16)	9.1(2) min	α (95%)	^224Th	0+
						EC (5%)	^228Pa
^229U		92	137	229.033506(6)	58(3) min	β^+ (80%)	^229Pa	(3/2+)
						α (20%)	^225Th
^230U		92	138	230.033940(5)	20.8 d	α	^226Th	0+
						SF (1.4×10^−10%)	(various)
						β^+β^+ (rare)	^230Th
^231U		92	139	231.036294(3)	4.2(1) d	EC	^231Pa	(5/2)(+#)
						α (.004%)	^227Th
^232U		92	140	232.0371562(24)	68.9(4) y	α	^228Th	0+
						CD (8.9×10^−10%)	^208Pb ^24Ne
						CD (5×10^−12%)	^204Hg ^28Mg
						SF (10^−12%)	(various)
^233U		92	141	233.0396352(29)	1.592(2)×10^5 y	α	^229Th	5/2+
						SF (6×10^−9%)	(various)
						CD (7.2×10^−11%)	^209Pb ^24Ne
						CD (1.3×10^−13%)	^205Hg ^28Mg
^234U[n 4][n 5]	Uranium II	92	142	234.0409521(20)	2.455(6)×10^5 y	α	^230Th	0+	[0.000054(5)][n 6]	0.000050– 0.000059
						SF (1.73×10^−9%)	(various)
						CD (1.4×10^−11%)	^206Hg ^28Mg
						CD (9×10^−12%)	^184Hf ^26Ne ^24Ne
^234mU		1421.32(10) keV			33.5(20) ms			6−
^235U[n 7][n 8][n 9]	Actin Uranium Actino-Uranium	92	143	235.0439299(20)	7.04(1)×10^8 y	α	^231Th	7/2−	[0.007204(6)]	0.007198– 0.007207
						SF (7×10^−9%)	(various)
						CD (8×10^−10%)	^186Hf ^25Ne ^24Ne
^235mU		0.0765(4) keV			~26 min	IT	^235U	1/2+
يورانيوم-236	Thoruranium[10]	92	144	236.045568(2)	2.342(3)×10^7 y	α	^232Th	0+
						SF (9.6×10^−8%)	(various)
^236m1U		1052.89(19) keV			100(4) ns			(4)−
^236m2U		2750(10) keV			120(2) ns			(0+)
^237U		92	145	237.0487302(20)	6.75(1) d	β^−	^237Np	1/2+
^238U[n 5][n 7][n 8]	Uranium I	92	146	238.0507882(20)	4.468(3)×10^9 y	α	^234Th	0+	[0.992742(10)]	0.992739– 0.992752
						SF (5.45×10^−5%)	(various)
						β^−β^− (2.19×10^−10%)	^238Pu
^238mU		2557.9(5) keV			280(6) ns			0+
^239U		92	147	239.0542933(21)	23.45(2) min	β^−	^239Np	5/2+
^239m1U		20(20)# keV			>250 ns			(5/2+)
^239m2U		133.7990(10) keV			780(40) ns			1/2+
^240U		92	148	240.056592(6)	14.1(1) h	β^−	^240Np	0+
						α (10^−10%)	^236Th
^241U		92	149	241.06033(32)#	5# min	β^−	^241Np	7/2+#
^242U		92	150	242.06293(22)#	16.8(5) min	β^−	^242Np	0+

1. توضيحات:
   s: ثانية
   ms: ميلي ثانية
   µs: ميكرو ثانية
   ns:نانو ثانية
   min: دقيقة
   h: ساعة
   d: يوم
   y: سنة
2. المختصرات:
   CD: اضمحلال عنقودي
   EC: التقاط إلكترون
   IT: مصاوغ نووي
   SF: انشطار تلقائي
3. النظائر المستقرة، النظائر شبه المستقرة (عمر النصف أطول من عمر الكون)
4. المستخدم في التأريخ باليورانيوم-ثوريوم
5. المستخدم في التأريخ بيورانيوم-يورانيوم
6. المتوسط من ناتج اضمحلال ^238U
7. نويدة ابتدائية نويدة مشعة
8. المستخدم في التأريخ بيورانيوم-رصاص
9. مهم في الإنشاء النووي

ملاحظات

• تقييم تكوين النظائر هو لمعظمها ولكن ليس جميع العينات التجارية.
• دقة وفرة النظائر والكتلة الذرية محدودة من خلال الاختلافات. وينبغي أن تنطبق النطاقات المحددة على أي مادة أرضية عادية.
• ومن المعروف عينات استثنائية جيولوجيا التي تكوِّن النظائر تقع خارج نطاق ذكرت. وقد يتجاوز عدم التيقن في الكتلة الذرية القيمة المعلنة لهذه العينات.
• قد تكون المواد المتاحة تجاريا قد تعرضت لتجزئة النظائر غير معلنة أو غير مقصودة. يمكن أن تحدث انحرافات كبيرة عن كتلة معينة وتكوينها.
• القيم التي تم وضع علامة # عليها ليست مشتقة بحتة من البيانات التجريبية، ولكن على الأقل جزئيا من الاتجاهات المنهجية. يدور بين قوسين يدور بحجج مهمة ضعيفة.
• ترد أوجه عدم التيقن في شكل موجز بين قوسين بعد الأرقام الأخيرة المقابلة. وتدل على عدم التيقن وعلى انحراف معياري واحد، باستثناء التركيب النظيري والكتلة الذرية القياسية من إيوباك، التي تستخدم أوجه عدم اليقين الموسعة.

المراجع

1. "Uranium Isotopes". GlobalSecurity.org. مؤرشف من الأصل في 2019-05-02. اطلع عليه بتاريخ 2012-03-14.
2. Plus radium (element 88). While actually a sub-actinide, it immediately precedes actinium (89) and follows a three-element gap of instability after بولونيوم (84) where no nuclides have half-lives of at least four years (the longest-lived nuclide in the gap is radon-222 with a half life of less than four days). Radium's longest lived isotope, at 1,600 years, thus merits the element's inclusion here.
3. Specifically from حرارة النيوترون fission of U-235, e.g. in a typical مفاعل نووي.
4. Milsted، J.؛ Friedman، A. M.؛ Stevens، C. M. (1965). "The alpha half-life of berkelium-247; a new long-lived isomer of berkelium-248". Nuclear Physics. ج. 71 ع. 2: 299. Bibcode:1965NucPh..71..299M. DOI:10.1016/0029-5582(65)90719-4.
   "The isotopic analyses disclosed a species of mass 248 in constant abundance in three samples analysed over a period of about 10 months. This was ascribed to an isomer of Bk^248 with a half-life greater than 9 y. No growth of Cf^248 was detected, and a lower limit for the β^− half-life can be set at about 10^4 y. No alpha activity attributable to the new isomer has been detected; the alpha half-life is probably greater than 300 y."
5. This is the heaviest nuclide with a half-life of at least four years before the "جزيرة الثبات".
6. Excluding those "نويدة ابتدائية" nuclides with half-lives significantly in excess of ^232Th; e.g., while ^113mCd has a half-life of only fourteen years, that of ^113Cd is nearly eight quadrillion years.
7. "Universal Nuclide Chart". nucleonica. مؤرشف من الأصل في 2017-02-19.
8. Y. Wakabayashi؛ K. Morimoto؛ D. Kaji؛ H. Haba؛ M. Takeyama؛ S. Yamaki؛ K. Tanaka؛ K. Nishio؛ M. Asai؛ M. Huang,؛ J. Kanaya؛ M. Murakami؛ A. Yoneda؛ K. Fujita؛ Y. Narikiyo؛ T.Tanaka؛ S.Yamamoto؛ K. Morita (2014). "New Isotope Candidates, ^215U and ^216U" (PDF). RIKEN Accel. Prog. Rep. ج. 47: xxii. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2016-03-04.
9. H. M. Devaraja؛ S. Heinz؛ O. Beliuskina؛ V. Comas؛ S. Hofmann؛ C. Hornung؛ G. Münzenberg؛ K. Nishio؛ D. Ackermann؛ Y. K. Gambhir؛ M. Gupta؛ R. A. Henderson؛ F. P. Heßberger؛ J. Khuyagbaatar؛ B. Kindler؛ B. Lommel؛ K. J. Moody؛ J. Maurer؛ R. Mann؛ A. G. Popeko؛ D. A. Shaughnessy؛ M. A. Stoyer؛ A. V. Yeremin (2015). "Observation of new neutron-deficient isotopes with Z ≥ 92 in multinucleon transfer reactions" (PDF). Physics Letters B. ج. 748: 199–203. Bibcode:2015PhLB..748..199D. DOI:10.1016/j.physletb.2015.07.006. مؤرشف من الأصل في 2019-07-01.
10. Trenn، Thaddeus J. (1978). "Thoruranium (U-236) as the extinct natural parent of thorium: The premature falsification of an essentially correct theory". Annals of Science. ج. 35 ع. 6: 581–97. DOI:10.1080/00033797800200441.

• كتلات النظائر مأخوذة من:
  • G. Audi؛ A. H. Wapstra؛ C. Thibault؛ J. Blachot؛ O. Bersillon (2003). "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties" (PDF). Nuclear Physics A. ج. 729: 3–128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2008-09-23.
• التركيب النظائري والكتل الذرية القياسية من:
  • 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. ج. 75 ع. 6: 683–800. DOI:10.1351/pac200375060683. مؤرشف من الأصل في 2019-01-04.
  • M. E. Wieser (2006). "Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. ج. 78 ع. 11: 2051–2066. DOI:10.1351/pac200678112051. مؤرشف من الأصل في 2019-01-04. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |laysummary= تم تجاهله (مساعدة)
• قياسات: عمر النصف، والدوران المغزلي، والمصاوغ جميع البيانات مختارة من المصادر التالية.
  • G. Audi؛ A. H. Wapstra؛ C. Thibault؛ J. Blachot؛ O. Bersillon (1999). "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties" (PDF). Nuclear Physics A. ج. 729: 3–128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2008-09-23.
  • National Nuclear Data Center. "NuDat 2.1 database". مختبر بروكهافن الوطني. مؤرشف من الأصل في 2019-10-14. اطلع عليه بتاريخ September 2005.
  • N. E. Holden (2004). "Table of the Isotopes". في D. R. Lide (المحرر). [[دليل سي آر سي المرجعي للكيمياء والفيزياء]] (ط. 85th). سي آر سي بريس. Section 11. ISBN:978-0-8493-0485-9. {{استشهاد بكتاب}}: تعارض مسار مع وصلة (مساعدة)