Isotoper af lithium

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 25. januar 2022; checks kræver 6 redigeringer .

Lithiumisotoper  er varianter af atomer (og kerner ) af det kemiske element lithium , med et andet indhold af neutroner i kernen. I øjeblikket kendes 9 lithiumisotoper og 2 mere exciterede isomere tilstande af nogle af dets nuklider , 10m1 Li − 10m2 Li.

Der er to stabile isotoper af lithium i naturen: 6 Li (7,5%) og 7 Li (92,5%).

Den mest stabile kunstige isotop, 8 Li, har en halveringstid på 0,8403 s.

Den eksotiske 3Li isotop (triproton ) ser ikke ud til at eksistere som et bundet system.

Oprindelse

7 Li er en af ​​de få isotoper, der opstod under primær nukleosyntese (det vil sige i perioden fra 1 sekund til 3 minutter efter Big Bang [1] ) i en mængde på højst 10 −9 af alle grundstoffer. [2] [3] Nogle af 6 Li isotopen, mindst ti tusinde gange mindre end 7 Li, produceres også i primordial nukleosyntese [1] .

Cirka ti gange mere end 7 Li blev dannet i stjernenukleosyntese. Lithium er et mellemprodukt af ppII-reaktionen , men ved høje temperaturer omdannes det aktivt til helium [4] [5] .

De observerede forhold mellem 7 Li og 6 Li stemmer ikke overens med forudsigelsen af ​​standardmodellen for primordial nukleosyntese ( standard BBN ). Denne uoverensstemmelse er kendt som "det primordiale lithiumproblem ". [1] [6]

Adskillelse

Lithium-6 har en større affinitet til kviksølv end lithium-7. COLEX-berigelsesprocessen [7] er baseret på dette . En alternativ proces er vakuumdestillation, som foregår ved temperaturer omkring 550 °C.

Normalt var adskillelsen af ​​lithiumisotoper påkrævet til militære nukleare programmer ( USSR , USA , Kina ). I øjeblikket er det kun Rusland og Kina, der har fungerende adskillelseskapacitet [7] .

Så i USA i 1954 (ifølge andre kilder, i 1955) blev der bygget et værksted til adskillelse af lithiumisotoper på militærfabrikken Y-12 . 6Li beriget i isotopen blev sendt til produktion af termonukleare våben og beriget med 7Li - til behovene i det amerikanske civile atomprogram [8] .

Ansøgning

6 Li og 7 Li isotoperne har forskellige nukleare egenskaber (tværsnit af termisk neutronabsorption, reaktionsprodukter) og deres omfang er forskelligt. Lithiumhafniat er en del af en speciel emalje designet til bortskaffelse af højaktivt nukleart affald indeholdende plutonium .

Lithium-6

Det bruges i termonuklear energiteknik.

Når nuklidet 6 Li bestråles med termiske neutroner, opnås radioaktivt tritium 3 H:

Takket være dette kan lithium-6 bruges som erstatning for det radioaktive, ustabile og ubelejlige at håndtere tritium i både militære ( termonukleare våben ) og civile ( kontrolleret termonuklear fusion ) formål. Termonukleare våben bruger normalt lithium-6 deuteride 6 LiD.

Det er også lovende at bruge lithium-6 til at producere helium-3 (gennem tritium) til videre brug i deuterium-helium termonukleare reaktorer.

Lithium-7

Det bruges i atomreaktorer [9] . På grund af dets meget høje specifikke varme og lave termiske neutronfangst tværsnit, fungerer flydende lithium-7 (ofte i form af en legering med natrium eller cæsium ) som et effektivt kølemiddel . Lithium-7 fluorid i en legering med berylliumfluorid (66% LiF + 34% BeF 2 ) kaldes "flybe" (FLiBe) og bruges som et højeffektivt kølemiddel og opløsningsmiddel til uran- og thoriumfluorider i højtemperatur flydende salt reaktorer og til fremstilling af tritium .

Lithiumforbindelser beriget med lithium-7-isotopen bruges i PWR-reaktorer for at opretholde vandkemiregimet såvel som i den primære demineralisator. USA's årlige behov er anslået til 200-300 kg , kun Rusland og Kina har produktion [7] .

Lithium isotop tabel

Nuklid symbol
 Z ( p ) N( n ) Isotopmasse [10]
( a.u.m. ) 		Halveringstid
[ 11]
(T 1/2 ) 		Decay kanal Forfaldsprodukt Spin og paritet
af kernen [11] 		Isotopens udbredelse
i naturen 		Vifte af ændringer i isotopoverflod i naturen
Excitationsenergi
3 Li [n 1] 3 0 3,03078(215)# s 2 Han _ 3/2-#
4Li _ 3 en 4,02719(23) 9,1(9)⋅10 -23 s
[5,06(52) MeV] 		s 3 Han _ 2−
5Li _ 3 2 5,012540(50) 3,7(3)⋅10 -22 s
[1,24(10) MeV] 		s 4 Han 3/2−
6Li _ 3 3 6.0151228874(15) stabil 1+ [0,019, 0,078] [12]
6m Li 3562,88(10) keV 5,6(14)⋅10 -17 s IP 6Li _ 0+
7Li _ 3 fire 7,016003434(4) stabil 3/2− [0,922, 0,981] [12]
8Li _ 3 5 8,02248624(5) 838,7(3) ms β - 8 Vær [n 2] 2+
9Li _ 3 6 9,02679019(20) 178,2(4) ms β- , n ( 50,5(1,0)%) 8Vær [n3 ] 3/2−
β - (49,5(1,0)%) 9 Vær
10Li _ 3 7 10,035483(14) 2,0(5)⋅10 -21 s
[0,2(1,2) MeV] 		n 9Li _ (1−, 2−)
10m1Li _ 200(40) keV 3,7(1,5)⋅10 -21 s IP 1+
10m2Li _ 480(40) keV 1,35⋅10 -21 s
[0,350(70) MeV] 		IP 2+
11 Li 3 otte 11.0437236(7) 8,75(6) ms β - , n (86,3(9)%) 10 Vær 3/2−
β - (6,0(1,0)%) 11 Vær
β − , 2n (4,1(4)%) 9 Vær
β − , 3n (1,9(2)%) 8Vær [n4 ]
β − , α (1,7(3)%) 7 Han
β − , division (0,0130(13)%) 9Li , 2H _
β − , division (0,0093(8)%) 8Li , 3H _
12Li _ 3 9 12.052610(30) n 11 Li (1−,2−)
13Li _ 3 ti 13.061170(80) 3,3⋅10 -21 s
[0,2(9,2) MeV] 		2n 11 Li 3/2-#
  1. ↑ Opdagelsen af ​​denne isotop er ikke blevet bekræftet.
  2. ↑ Spaltes øjeblikkeligt i to α-partikler til reaktionen 8 Li → 2 4 He + e −
  3. ↑ Spaltes øjeblikkeligt i to α-partikler til reaktionen 9 Li → 2 4 He + 1 n + e −
  4. ↑ Spaltes øjeblikkeligt i to α-partikler til reaktionen 11 Li → 2 4 He + 3 1 n + e −

Forklaringer til tabellen

Noter

  1. ↑ 1 2 3 BD Fields, The Primordial Lithium Problem , Årlige anmeldelser af nuklear og partikelvidenskab 2011
  2. ↑ Postnov K.A. Forelæsninger om generel astrofysik for fysikere . ; se fig. 11.1
  3. ↑ http://www.int.washington.edu/PHYS554/2005/vanderplas.pdf
  4. ↑ Forelæsning 27: Stellar Nucleosynthesis Arkiveret 28. maj 2015 på Wayback Machine // University of Toledo - "The Destruction of Lithium in Young Convective Stars" slide 28
  5. ↑ Greg Ruchti, Lithium in the Cosmos  - "Lithium is Fragile" slide 10
  6. ↑ Karsten JEDAMZIK, Big Bang Nucleosynthesis and the Cosmic Lithium Problem
  7. ↑ 1 2 3 PWR - lithium trussel , ATOMINFO.RU (23. oktober 2013). Hentet 29. december 2013.
  8. ↑ Amerikansk militær lithium
  9. ↑ Håndtering af kritiske isotoper: Stewardship af Lithium-7 er nødvendig for at sikre en stabil forsyning, GAO-13-716 // US Government Accountability Office , 19. september 2013; pdf
  10. ↑ Data baseret på Huang WJ , Meng Wang , Kondev FG , Audi G. , Naimi S. The Ame2020 atomic mass evaluation (I). Evaluering af inputdata og justeringsprocedurer  (engelsk)  // Chinese Physics C. - 2021. - Vol. 43 , udg. 3 . - P. 030002-1-030002-342 . doi : 10.1088 / 1674-1137/abddb0 .
  11. ↑ 1 2 Data givet efter Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. Nubase2020-evalueringen af ​​nukleare egenskaber  // Chinese Physics  C. - 2021. - Bd. 45 , iss. 3 . - P. 030001-1-030001-180 . - doi : 10.1088/1674-1137/abddae .Åben adgang
  12. ↑ 1 2 Atomvægt af lithium | Kommission for isotopiske mængder og atomvægte . www.ciaaw.org . Dato for adgang: 21. oktober 2021.
 isotoper
  en 2                             3 fire 5 6 7 otte 9 ti elleve 12 13 fjorten femten 16 17 atten
en x H   x han
2 x Li x være   x B x C x N x O x F x Ne
3 x Na xMg _   x Al x Si x P x S xCl _ x Ar
fire x K x Ca   x Sc x Ti x V xCr _ xMn _ x Fe x Co x Ni x Cu xZn _ x Ga x Ge xAs _ x Se xBr _ xKr _
5 xRb _ xSr _   x Y xZr _ xNb _ x Mo x Tc x Ru x Rh x Pd xAg _ x CD x ind x Sn x Sb x Te x jeg x Xe
6 x Cs x Ba x La x Ce x Pr xNd _ x pm xSm _ xEu _ x Gd xTb _ xDy _ x Ho x Er x Tm x Yb x Lu x Hf x Ta x W x Re xOs _ xIr _ xPt _ xAu _ x Hg xTl _ xPb _ x Bi x Po x kl xRn _
7 xFr _ x Ra x Ac xTh _ xPa _ x U xNp _ x Pu x Am x cm xBk _ x Jf x Es xFm _ xMd _ x Nej xLr _ xRf _ xDb _ xSg _ x Bh x Hs x Mt xDs _ xRg _ x Cn xNh _ xFl _ x Mc xLv _ x Ts xOg _
 
alkalimetaller jordalkalimetaller Lanthanider Aktinider overgangsmetaller
letmetaller _ Halvmetaller ikke-metaller Halogener ædelgasser Egenskaber ukendt