Ізотопи берилію

Берилій (Be) має 12 відомих ізотопів, але лише один із них (9Be) є стабільним і примордіальним нуклідом. Таким чином, берилій вважають моноізотопним елементом. Він також є мононуклідним елементом, оскільки всі інші його ізотопи мають настільки короткий період напіврозпаду, що жоден із них не є примордіальним і вони надзвичайно малопоширені. Берилій унікальний в тому сенсі, що це єдиний моноізотопний елемент, в ядрі якого парне число протонів і непарне число нейтронів. Всі інші 25 моноізотопних елементів мають непарні атомні номери і парне число нейтронів.

Серед 11 радіоізотопів берилію найстабільнішим є 10Be з періодом напіврозпаду 1,39 мільйона років, а також 7Be з періодом напіврозпаду 53,22 дня. Всі інші радіоізотопи мають період напіврозпаду менш як 13,85 секунди, більшість з них - 20 мілісекунд. Найменш стабільним ізотопом є 6Be з періодом напіврозпаду 5,03 × 10⁻²¹ секунди.

Природне для легких елементів рівне співвідношення протонів і нейтронів порушується через надзвичайну нестабільність 8Be перед альфа-розпадом, в напрямку якого йде реакція завдяки надзвичайно сильним зв'язкам всередині ядра 4He. Період напіврозпаду 8Be становить лише 6,7(17)× 10⁻¹⁷ секунди.

Берилій не може мати стабільного ізотопа з 4 протонами і 6 нейтронами через дуже велике співвідношення між кількістю нейтронів і протонів як для такого легкого елемента. Втім, цей ізотоп, 10Be, має період напіврозпаду 1,39 мільйона року, що показує незвичну стабільність як для легкого нукліду з таким великим відношенням кількості нейтронів до протонів. У інших можливих ізотопів берилію цей показник становить навіть більшу величину, тож вони менш стабільні.

Швидкість випадіння 7Be з повітря у ґрунт в Японії (джерело M. Yamamoto et al., Journal of Environmental Radioactivity, 2006, 8, 110–131)

Вважають, що більшість 9Be у Всесвіті утворилась під дією космічних променів у проміжку між Великим вибухом і утворенням Сонячної системи. Ізотопи 7Be, з періодом напіврозпаду 53 дні, та 10Be обидва є космогенними нуклідами, оскільки вони утворились нещодавно в сонячній системі під дією космічних променів, подібно до 14C. Зміна у поширеності цих двох радіоізотопів обумовлена циклами сонячної активності, що впливає на магнітне поле, яке захищає Землю від космічних променів. Швидкість, з якою короткоживучий 7Be випадає з атмосфери в ґрунт, обумовлена частково погодою. Розпад 7Be на Сонці є одним з джерел сонячних нейтрино, і першим типом, зареєстрованим під час гоумстейкського експерименту. Наявність 7Be в осадах часто допомагає встановити, що їхній вік становить менш як 3–4 місяці, що дорівнює двом періодам напіврозпаду 7Be.

Таблиця

Символ ізотопу	Z(p)	N(n)	Маса ізотопу (u)	Період напіврозпаду	Типи розпаду	Дочірні ізотопи	Спін і парність ядра	Поширеність ізотопу в природі (мольна частка)	Діапазон розподілу в природі (мольна частка)
5Be	4	1	5.04079(429)#		p	4Li	(1/2+)#
6Be	4	2	6.019726(6)	5.0(3)×10−21 с [0.092(6) MeV]	2p	4He	0+
7Be	4	3	7.01692983(11)	53.22(6) d	ЕЗ	7Li	3/2−	Сліди
8Be	4	4	8.00530510(4)	6.7(17)×10−17 с [6.8(17) еВ][джерело?]	α	4He	0+
9Be	4	5	9.0121822(4)	Стабільний			3/2−	1.0000
10Be	4	6	10.0135338(4)	1.39×106 року	β−	10B	0+	Сліди
11Be	4	7	11.021658(7)	13.81(8) s	β− (97.1%)	11B	1/2+
					β−, α (2.9%)	7Li
12Be	4	8	12.026921(16)	21.49(3) мс	β− (99.48%)	12B	0+
					β−, n (0.52%)	11B
13Be	4	9	13.03569(8)	2.7x10−21 с	n	12Be	1/2+
14Be	4	10	14.04289(14)	4.84(10) мс	β−, n (81.0%)	13B	0+
					β− (14.0%)	14B
					β−, 2n (5.0%)	12B
15Be	4	11	15.05346(54)#	<200 нс
16Be	4	12	16.06192(54)#	<200 нс	2n	14Be	0+
17Be	4	13

Нотатки

• Оцінки, позначені #, отримані не з чисто експериментальних даних, але частково з загальних тенденцій.

Ланцюги розпаду

Більшість ізотопів берилію розпадаються в процесі бета-розпаду і/або комбінації бета розпаду й альфа-розпаду, або нейтронного розпаду. Однак, ⁷Be розпадається лише в процесі електронного захоплення, цьому процесові зазвичай приписують незвичайно довгий період напіврозпаду. Також незвичним є ⁸Be, який розпадається через альфа-розпад до ⁴He. Цей альфа-розпад часто вважають поділом, що могло б пояснити незвичайно короткий період напіврозпаду.

$\mathrm {{}_{4}^{5}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {Unknown} }}\ \mathrm {{}_{3}^{4}Li} +\mathrm {{}_{1}^{1}H}$

$\mathrm {{}_{4}^{6}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {5zs} }}\ \mathrm {{}_{2}^{4}He} +\mathrm {2{}_{1}^{1}H}$

$\mathrm {{}_{4}^{7}Be} +\mathrm {e{}_{}^{-}} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {53.22d} }}\ \mathrm {{}_{3}^{7}Li}$

$\mathrm {{}_{4}^{8}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {67as} }}\ \mathrm {2{}_{2}^{4}He}$

$\mathrm {{}_{4}^{10}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {1.39Ma} }}\ \mathrm {{}_{5}^{10}B} +\mathrm {e{}_{}^{-}}$

$\mathrm {{}_{4}^{11}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {13.81s} }}\ \mathrm {{}_{5}^{11}B} +\mathrm {e{}_{}^{-}}$

$\mathrm {{}_{4}^{11}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {13.81s} }}\ \mathrm {{}_{3}^{7}Li} +\mathrm {{}_{2}^{4}He} +\mathrm {e{}_{}^{-}}$

$\mathrm {{}_{4}^{12}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {21.49ms} }}\ \mathrm {{}_{5}^{12}B} +\mathrm {e{}_{}^{-}}$

$\mathrm {{}_{4}^{12}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {21.49ms} }}\ \mathrm {{}_{5}^{11}B} +\mathrm {{}_{0}^{1}n} +\mathrm {e{}_{}^{-}}$

$\mathrm {{}_{4}^{13}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {2.7zs} }}\ \mathrm {{}_{4}^{12}Be} +\mathrm {{}_{0}^{1}n}$

$\mathrm {{}_{4}^{14}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {4.84ms} }}\ \mathrm {{}_{5}^{13}B} +\mathrm {{}_{0}^{1}n} +\mathrm {e{}_{}^{-}}$

$\mathrm {{}_{4}^{14}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {4.84ms} }}\ \mathrm {{}_{5}^{14}B} +\mathrm {e{}_{}^{-}}$

$\mathrm {{}_{4}^{14}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {4.84ms} }}\ \mathrm {{}_{5}^{12}B} +\mathrm {2{}_{0}^{1}n} +\mathrm {e{}_{}^{-}}$

$\mathrm {{}_{4}^{16}Be} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {<200ns} }}\ \mathrm {{}_{4}^{14}Be} +\mathrm {2{}_{0}^{1}n}$

Посилання

• Маси ізотопів взято з:
  • G. Audi; A. H. Wapstra; C. Thibault; J. Blachot; O. Bersillon (2003). The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties (PDF). Nuclear Physics A. 729: 3—128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Архів оригіналу (PDF) за 23 вересня 2008. Процитовано 11 січня 2017.
• Кількісні співвідношення ізотопів і стандартні атомні маси взято з:
  • 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 елементs. Review 2000 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 75 (6): 683—800. doi:10.1351/pac200375060683. Архів оригіналу за 1 липня 2018. Процитовано 11 січня 2017.
  • M. E. Wieser (2006). Atomic weights of the елементs 2005 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 78 (11): 2051—2066. doi:10.1351/pac200678112051. Архів оригіналу за 4 січня 2019. Процитовано 11 січня 2017. Загальний огляд.
• Період напіврозпаду, спін, і дані ізомерів взято з: See editing notes on this article's talk page.
  • G. Audi; A. H. Wapstra; C. Thibault; J. Blachot; O. Bersillon (2003). The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties (PDF). Nuclear Physics A. 729: 3—128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Архів оригіналу (PDF) за 23 вересня 2008. Процитовано 11 січня 2017.
  • National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database [Архівовано 13 травня 2019 у Wayback Machine.] (retrieved Sept. 2005).
  • N. E. Holden (2004). Table of the Ізотопи. У D. R. Lide (ред.). CRC Handbook of Chemistry and Physics (вид. 85th). CRC Press. Section 11. ISBN 978-0-8493-0485-9.
    • http://fl.water.usgs.gov/PDF_files/fs73_98_holmes.pdf [Архівовано 25 грудня 2016 у Wayback Machine.]

H

He

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

Cs

Ba

*

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

**

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Cn

Uut

Fl

Mc

Lv

Ts

Og

*

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

**

Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr