Изотопы цезия

Изотопы цезия — разновидности химического элемента цезия, имеющие разное количество нейтронов в ядре. Известны изотопы цезия с массовыми числами от 112 до 151 (количество протонов 55, нейтронов от 57 до 96), и 22 ядерных изомеров. Самым долгоживущим радиоизотопом является ^135Cs с периодом полураспада 2,3 млн лет.

Природный цезий состоит из одного стабильного изотопа, ^133Cs (изотопная распространенность 100 %). То есть природный цезий является моноизотопным элементом.

C 1967 года явление перехода между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 используется для определения единицы измерения времени — секунды[1][2].

Ряд изотопов цезия являются значимыми загрязнителями при радиационных авариях или ядерных взрывах. В первую очередь это цезий-137 с периодом полураспада 30 лет и выходом^[англ.] 6 %. Цезий-135 с периодом полураспада более 2 млн лет и выходом 6,9 % относится к долгоживущим продуктам распада и значим в проблеме долговременного захоронения отработанного ядерного топлива.

Цезий-131

Цезий-131 получил распространение в лечении ряда онкологических заболеваний методом брахитерапии. Период полураспада 9,7 суток, схема электронный захват, энергия гамма кванта 30 кэВ. В России производство ^131Cs налажено в институте реакторных материалов.[3]

Таблица изотопов цезия

Символ нуклида	Z(p)	N(n)	Масса изотопа[4] (а. е. м.)	Период полураспада[5] (T1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра[5]	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
	Энергия возбуждения
^112Cs	55	57	111,95030(33)#	500(100) мкс	p	^111Xe	1+#
					α	^108I
^113Cs	55	58	112,94449(11)	16,7(7) мкс	p (99,97%)	^112Xe	5/2+#
					β^+ (0,03%)	^113Xe
^114Cs	55	59	113,94145(33)#	0,57(2) с	β^+ (91,09%)	^114Xe	(1+)
					β^+, p (8,69%)	^113I
					β^+, α (0,19%)	^110Te
					α (0,018%)	^110I
^115Cs	55	60	114,93591(32)#	1,4(8) с	β^+ (99,93%)	^115Xe	9/2+#
					β^+, p (0,07%)	^114I
^116Cs	55	61	115,93337(11)#	0,70(4) с	β^+ (99,67%)	^116Xe	(1+)
					β^+, p (0,279%)	^115I
					β^+, α (0,049%)	^112Te
^116mCs	100(60)# кэВ			3,85(13) с	β^+ (99,48%)	^116Xe	4+, 5 6
					β^+, p (0,51%)	^115I
					β^+, α (0,008%)	^112Te
^117Cs	55	62	116,92867(7)	8,4(6) с	β^+	^117Xe	(9/2+)#
^117mCs	150(80)# кэВ			6,5(4) с	β^+	^117Xe	3/2+#
^118Cs	55	63	117,926559(14)	14(2) с	β^+ (99,95%)	^118Xe	2
					β^+, p (0,042%)	^117I
					β^+, α (0,0024%)	^114Te
^118mCs	100(60)# кэВ			17(3) с	β^+ (99,95%)	^118Xe	(7−)
					β^+, p (0,042%)	^117I
					β^+, α (0,0024%)	^114Te
^119Cs	55	64	118,922377(15)	43,0(2) с	β^+	^119Xe	9/2+
					β^+, α (2⋅10^−6%)	^115Te
^119mCs	50(30)# кэВ			30,4(1) с	β^+	^119Xe	3/2(+)
^120Cs	55	65	119,920677(11)	61,2(18) с	β^+	^120Xe	2(−#)
					β^+, α (2⋅10^−5%)	^116Te
					β^+, p (7⋅10^−6%)	^119I
^120mCs	100(60)# кэВ			57(6) с	β^+	^120Xe	(7−)
					β^+, α (2⋅10^−5%)	^116Te
					β^+, p (7⋅10^−6%)	^119I
^121Cs	55	66	120,917229(15)	155(4) с	β^+	^121Xe	3/2(+)
^121mCs	68,5(3) кэВ			122(3) с	β^+ (83%)	^121Xe	9/2(+)
					ИП (17%)	^121Cs
^122Cs	55	67	121,91611(3)	21,18(19) с	β^+	^122Xe	1+
					β^+, α (2⋅10^−7%)	^118Te
^122m1Cs	45,8 кэВ			>1 мкс			(3)+
^122m2Cs	140(30) кэВ			3,70(11) мин	β^+	^122Xe	8−
^122m3Cs	127,0(5) кэВ			360(20) мс			(5)−
^123Cs	55	68	122,912996(13)	5,88(3) мин	β^+	^123Xe	1/2+
^123m1Cs	156,27(5) кэВ			1,64(12) с	ИП	^123Cs	(11/2)−
^123m2Cs	231,63+X кэВ			114(5) нс			(9/2+)
^124Cs	55	69	123,912258(9)	30,9(4) с	β^+	^124Xe	1+
^124mCs	462,55(17) кэВ			6,3(2) с	ИП	^124Cs	(7)+
^125Cs	55	70	124,909728(8)	46,7(1) мин	β^+	^125Xe	1/2(+)
^125mCs	266,6(11) кэВ			900(30) мс			(11/2−)
^126Cs	55	71	125,909452(13)	1,64(2) мин	β^+	^126Xe	1+
^126m1Cs	273,0(7) кэВ			>1 мкс
^126m2Cs	596,1(11) кэВ			171(14) мкс
^127Cs	55	72	126,907418(6)	6,25(10) ч	β^+	^127Xe	1/2+
^127mCs	452,23(21) кэВ			55(3) мкс			(11/2)−
^128Cs	55	73	127,907749(6)	3,640(14) мин	β^+	^128Xe	1+
^129Cs	55	74	128,906064(5)	32,06(6) ч	β^+	^129Xe	1/2+
^130Cs	55	75	129,906709(9)	29,21(4) мин	β^+ (98,4%)	^130Xe	1+
					β^− (1,6%)	^130Ba
^130mCs	163,25(11) кэВ			3,46(6) мин	ИП (99,83%)	^130Cs	5−
					β^+ (0,16%)	^130Xe
^131Cs	55	76	130,905464(5)	9,689(16) сут	ЭЗ	^131Xe	5/2+
^132Cs	55	77	131,9064343(20)	6,480(6) сут	β^+ (98,13%)	^132Xe	2+
					β^− (1,87%)	^132Ba
^133Cs	55	78	132,905451933(24)	стабилен			7/2+	1,0000
^134Cs	55	79	133,906718475(28)	2,0652(4) года	β^−	^134Ba	4+
					ЭЗ (3⋅10^−4%)	^134Xe
^134mCs	138,7441(26) кэВ			2,912(2) ч	ИП	^134Cs	8−
^135Cs	55	80	134,9059770(11)	2,3(3)⋅10^6 лет	β^−	^135Ba	7/2+
^135mCs	1632,9(15) кэВ			53(2) мин	ИП	^135Cs	19/2−
^136Cs	55	81	135,9073116(20)	13,16(3) сут	β^−	^136Ba	5+
^136mCs	518(5) кэВ			19(2) с	β^−	^136Ba	8−
					ИП	^136Cs
^137Cs	55	82	136,9070895(5)	30,1671(13) лет	β^− (95%)	^137mBa	7/2+
					β^− (5%)	^137Ba
^138Cs	55	83	137,911017(10)	33,41(18) мин	β^−	^138Ba	3−
^138mCs	79,9(3) кэВ			2,91(8) мин	ИП (81%)	^138Cs	6−
					β^− (19%)	^138Ba
^139Cs	55	84	138,913364(3)	9,27(5) мин	β^−	^139Ba	7/2+
^140Cs	55	85	139,917282(9)	63,7(3) с	β^−	^140Ba	1−
^141Cs	55	86	140,920046(11)	24,84(16) с	β^− (99,96%)	^141Ba	7/2+
					β^−, n (0,0349%)	^140Ba
^142Cs	55	87	141,924299(11)	1,689(11) с	β^− (99,9%)	^142Ba	0−
					β^−, n (0,091%)	^141Ba
^143Cs	55	88	142,927352(25)	1,791(7) с	β^− (98,38%)	^143Ba	3/2+
					β^−, n (1,62%)	^142Ba
^144Cs	55	89	143,932077(28)	994(4) мс	β^− (96,8%)	^144Ba	1(−#)
					β^−, n (3,2%)	^143Ba
^144mCs	300(200)# кэВ			<1 с	β^−	^144Ba	(>3)
					ИП	^144Cs
^145Cs	55	90	144,935526(12)	582(6) мс	β^− (85,7%)	^145Ba	3/2+
					β^−, n (14,3%)	^144Ba
^146Cs	55	91	145,94029(8)	0,321(2) с	β^− (85,8%)	^146Ba	1−
					β^−, n (14,2%)	^145Ba
^147Cs	55	92	146,94416(6)	0,235(3) с	β^− (71,5%)	^147Ba	(3/2+)
					β^−, n (28,49%)	^146Ba
^148Cs	55	93	147,94922(62)	146(6) мс	β^− (74,9%)	^148Ba
					β^−, n (25,1%)	^147Ba
^149Cs	55	94	148,95293(21)#	150# мс [>50 мс]	β^−	^149Ba	3/2+#
					β^−, n	^148Ba
^150Cs	55	95	149,95817(32)#	100# мс [>50 мс]	β^−	^150Ba
					β^−, n	^149Ba
^151Cs	55	96	150,96219(54)#	60# мс [>50 мс]	β^−	^151Ba	3/2+#
					β^−, n	^150Ba

Пояснения к таблице

• Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов.

• 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 N). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.

• 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.

Примечания

1. Unit of time (second) (англ.). SI Brochure: The International System of Units (SI). BIPM. Дата обращения: 9 октября 2015. Архивировано 13 июня 2018 года.
2. Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации  (неопр.). Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений. Росстандарт. Дата обращения: 28 февраля 2018. Архивировано из оригинала 18 сентября 2017 года.
3. Производство радионуклидной продукции  (неопр.). Дата обращения: 2 мая 2019. Архивировано 2 мая 2019 года.
4. Данные приведены по Wang M., Audi G., Kondev F. G., Huang W. J., Naimi S., Xu X. The Ame2016 atomic mass evaluation (I). Evaluation of input data; and adjustment procedures (англ.) // Chinese Physics C. — 2016. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030002-1—030002-344. — doi:10.1088/1674-1137/41/3/030002.
5. Данные приведены по Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.