Isótopos de césio - Isotopes of caesium
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Peso atômico padrão A r, padrão (Cs) | 132,905 451 96 (6) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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O césio ( 55 Cs) possui 40 isótopos conhecidos , tornando-o, junto com o bário e o mercúrio , um dos elementos com mais isótopos. As massas atômicas desses isótopos variam de 112 a 151. Apenas um isótopo, 133 Cs, é estável. Os radioisótopos de vida mais longa são 135 Cs com meia-vida de 2,3 milhões de anos, 137 Cs com meia-vida de 30,1671 anos e 134 Cs com meia-vida de 2,0652 anos. Todos os outros isótopos têm meia-vida inferior a 2 semanas, a maioria menos de uma hora.
Começando em 1945 com o início dos testes nucleares , radioisótopos de césio foram liberados na atmosfera, onde o césio é absorvido prontamente em solução e é devolvido à superfície da terra como um componente de precipitação radioativa . Uma vez que o césio entra na água subterrânea, ele é depositado nas superfícies do solo e removido da paisagem principalmente pelo transporte de partículas. Como resultado, a função de entrada desses isótopos pode ser estimada em função do tempo.
Lista de isótopos
Nuclídeo |
Z | N |
Massa isotópica ( Da ) |
Meia-vida |
Modo de decaimento |
Isótopo filha |
Giro e paridade |
Abundância natural (fração molar) | |||||||||||
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Energia de excitação | Proporção normal | Faixa de variação | |||||||||||||||||
112 Cs | 55 | 57 | 111,95030 (33) # | 500 (100) μs | p | 111 Xe | 1 + # | ||||||||||||
α | 108 I | ||||||||||||||||||
113 Cs | 55 | 58 | 112,94449 (11) | 16,7 (7) μs | p (99,97%) | 112 Xe | 5/2 + # | ||||||||||||
β + (0,03%) | 113 Xe | ||||||||||||||||||
114 Cs | 55 | 59 | 113,94145 (33) # | 0,57 (2) s | β + (91,09%) | 114 Xe | (1+) | ||||||||||||
β + , p (8,69%) | 113 I | ||||||||||||||||||
β + , α (0,19%) | 110 Te | ||||||||||||||||||
α (0,018%) | 110 I | ||||||||||||||||||
115 Cs | 55 | 60 | 114,93591 (32) # | 1,4 (8) s | β + (99,93%) | 115 Xe | 9/2 + # | ||||||||||||
β + , p (0,07%) | 114 I | ||||||||||||||||||
116 Cs | 55 | 61 | 115,93337 (11) # | 0,70 (4) s | β + (99,67%) | 116 Xe | (1+) | ||||||||||||
β + , p (0,279%) | 115 eu | ||||||||||||||||||
β + , α (0,049%) | 112 Te | ||||||||||||||||||
116m Cs | 100 (60) # keV | 3,85 (13) s | β + (99,48%) | 116 Xe | 4+, 5, 6 | ||||||||||||||
β + , p (0,51%) | 115 eu | ||||||||||||||||||
β + , α (0,008%) | 112 Te | ||||||||||||||||||
117 Cs | 55 | 62 | 116,92867 (7) | 8,4 (6) s | β + | 117 Xe | (9/2 +) # | ||||||||||||
117m Cs | 150 (80) # keV | 6,5 (4) s | β + | 117 Xe | 3/2 + # | ||||||||||||||
118 Cs | 55 | 63 | 117,926559 (14) | 14 (2) s | β + (99,95%) | 118 Xe | 2 | ||||||||||||
β + , p (0,042%) | 117 I | ||||||||||||||||||
β + , α (0,0024%) | 114 Te | ||||||||||||||||||
118m Cs | 100 (60) # keV | 17 (3) s | β + (99,95%) | 118 Xe | (7−) | ||||||||||||||
β + , p (0,042%) | 117 I | ||||||||||||||||||
β + , α (0,0024%) | 114 Te | ||||||||||||||||||
119 Cs | 55 | 64 | 118,922377 (15) | 43,0 (2) s | β + | 119 Xe | 9/2 + | ||||||||||||
β + , α (2 × 10 -6 %) | 115 Te | ||||||||||||||||||
119m Cs | 50 (30) # keV | 30,4 (1) s | β + | 119 Xe | 3/2 (+) | ||||||||||||||
120 Cs | 55 | 65 | 119,920677 (11) | 61,2 (18) s | β + | 120 Xe | 2 (- #) | ||||||||||||
β + , α (2 × 10 −5 %) | 116 Te | ||||||||||||||||||
β + , p (7 × 10 -6 %) | 119 I | ||||||||||||||||||
120m Cs | 100 (60) # keV | 57 (6) s | β + | 120 Xe | (7−) | ||||||||||||||
β + , α (2 × 10 −5 %) | 116 Te | ||||||||||||||||||
β + , p (7 × 10 -6 %) | 119 I | ||||||||||||||||||
121 Cs | 55 | 66 | 120,917229 (15) | 155 (4) s | β + | 121 Xe | 3/2 (+) | ||||||||||||
121m Cs | 68,5 (3) keV | 122 (3) s | β + (83%) | 121 Xe | 9/2 (+) | ||||||||||||||
TI (17%) | 121 Cs | ||||||||||||||||||
122 Cs | 55 | 67 | 121,91611 (3) | 21,18 (19) s | β + | 122 Xe | 1+ | ||||||||||||
β + , α (2 × 10 −7 %) | 118 Te | ||||||||||||||||||
122m1 Cs | 45,8 keV | > 1 μs | (3) + | ||||||||||||||||
122m2 Cs | 140 (30) keV | 3,70 (11) min | β + | 122 Xe | 8− | ||||||||||||||
122m3 Cs | 127,0 (5) keV | 360 (20) ms | (5) - | ||||||||||||||||
123 Cs | 55 | 68 | 122,912996 (13) | 5,88 (3) min | β + | 123 Xe | 1/2 + | ||||||||||||
123m1 Cs | 156,27 (5) keV | 1,64 (12) s | ISTO | 123 Cs | (11/2) - | ||||||||||||||
123m2 Cs | 231,63 + X keV | 114 (5) ns | (9/2 +) | ||||||||||||||||
124 Cs | 55 | 69 | 123,912258 (9) | 30,9 (4) s | β + | 124 Xe | 1+ | ||||||||||||
124m Cs | 462,55 (17) keV | 6,3 (2) s | ISTO | 124 Cs | (7) + | ||||||||||||||
125 Cs | 55 | 70 | 124,909728 (8) | 46,7 (1) min | β + | 125 Xe | 1/2 (+) | ||||||||||||
125m Cs | 266,6 (11) keV | 900 (30) ms | (11 / 2−) | ||||||||||||||||
126 Cs | 55 | 71 | 125,909452 (13) | 1,64 (2) min | β + | 126 Xe | 1+ | ||||||||||||
126m1 Cs | 273,0 (7) keV | > 1 μs | |||||||||||||||||
126m2 Cs | 596,1 (11) keV | 171 (14) μs | |||||||||||||||||
127 Cs | 55 | 72 | 126,907418 (6) | 6,25 (10) h | β + | 127 Xe | 1/2 + | ||||||||||||
127m Cs | 452,23 (21) keV | 55 (3) μs | (11/2) - | ||||||||||||||||
128 Cs | 55 | 73 | 127,907749 (6) | 3,640 (14) min | β + | 128 Xe | 1+ | ||||||||||||
129 Cs | 55 | 74 | 128,906064 (5) | 32,06 (6) h | β + | 129 Xe | 1/2 + | ||||||||||||
130 Cs | 55 | 75 | 129,906709 (9) | 29,21 (4) min | β + (98,4%) | 130 Xe | 1+ | ||||||||||||
β - (1,6%) | 130 Ba | ||||||||||||||||||
130m Cs | 163,25 (11) keV | 3,46 (6) min | TI (99,83%) | 130 Cs | 5− | ||||||||||||||
β + (0,16%) | 130 Xe | ||||||||||||||||||
131 Cs | 55 | 76 | 130,905464 (5) | 9,689 (16) d | CE | 131 Xe | 5/2 + | ||||||||||||
132 Cs | 55 | 77 | 131,9064343 (20) | 6,480 (6) d | β + (98,13%) | 132 Xe | 2+ | ||||||||||||
β - (1,87%) | 132 Ba | ||||||||||||||||||
133 Cs | 55 | 78 | 132.905451933 (24) | Estábulo | 7/2 + | 1,0000 | |||||||||||||
134 Cs | 55 | 79 | 133,906718475 (28) | 2,0652 (4) y | β - | 134 Ba | 4+ | ||||||||||||
EC (3 × 10 −4 %) | 134 Xe | ||||||||||||||||||
134m Cs | 138,7441 (26) keV | 2,912 (2) h | ISTO | 134 Cs | 8− | ||||||||||||||
135 Cs | 55 | 80 | 134,9059770 (11) | 2,3 x 10 6 y | β - | 135 Ba | 7/2 + | ||||||||||||
135m Cs | 1632,9 (15) keV | 53 (2) min | ISTO | 135 Cs | 19 / 2− | ||||||||||||||
136 Cs | 55 | 81 | 135,9073116 (20) | 13,16 (3) d | β - | 136 Ba | 5+ | ||||||||||||
136m Cs | 518 (5) keV | 19 (2) s | β - | 136 Ba | 8− | ||||||||||||||
ISTO | 136 Cs | ||||||||||||||||||
137 Cs | 55 | 82 | 136,9070895 (5) | 30,1671 (13) y | β - (95%) | 137m Ba | 7/2 + | ||||||||||||
β - (5%) | 137 Ba | ||||||||||||||||||
138 Cs | 55 | 83 | 137,911017 (10) | 33,41 (18) min | β - | 138 Ba | 3− | ||||||||||||
138m Cs | 79,9 (3) keV | 2,91 (8) min | TI (81%) | 138 Cs | 6− | ||||||||||||||
β - (19%) | 138 Ba | ||||||||||||||||||
139 Cs | 55 | 84 | 138,913364 (3) | 9,27 (5) min | β - | 139 Ba | 7/2 + | ||||||||||||
140 Cs | 55 | 85 | 139,917282 (9) | 63,7 (3) s | β - | 140 Ba | 1− | ||||||||||||
141 Cs | 55 | 86 | 140,920046 (11) | 24,84 (16) s | β - (99,96%) | 141 Ba | 7/2 + | ||||||||||||
β - , n (0,0349%) | 140 Ba | ||||||||||||||||||
142 Cs | 55 | 87 | 141,924299 (11) | 1,689 (11) s | β - (99,9%) | 142 Ba | 0− | ||||||||||||
β - , n (0,091%) | 141 Ba | ||||||||||||||||||
143 Cs | 55 | 88 | 142,927352 (25) | 1,791 (7) s | β - (98,38%) | 143 Ba | 3/2 + | ||||||||||||
β - , n (1,62%) | 142 Ba | ||||||||||||||||||
144 Cs | 55 | 89 | 143,932077 (28) | 994 (4) ms | β - (96,8%) | 144 Ba | 1 (- #) | ||||||||||||
β - , n (3,2%) | 143 Ba | ||||||||||||||||||
144m Cs | 300 (200) # keV | <1 s | β - | 144 Ba | (> 3) | ||||||||||||||
ISTO | 144 Cs | ||||||||||||||||||
145 Cs | 55 | 90 | 144,935526 (12) | 582 (6) ms | β - (85,7%) | 145 Ba | 3/2 + | ||||||||||||
β - , n (14,3%) | 144 Ba | ||||||||||||||||||
146 Cs | 55 | 91 | 145,94029 (8) | 0,321 (2) s | β - (85,8%) | 146 Ba | 1− | ||||||||||||
β - , n (14,2%) | 145 Ba | ||||||||||||||||||
147 Cs | 55 | 92 | 146,94416 (6) | 0,235 (3) s | β - (71,5%) | 147 Ba | (3/2 +) | ||||||||||||
β - , n (28,49%) | 146 Ba | ||||||||||||||||||
148 Cs | 55 | 93 | 147,94922 (62) | 146 (6) ms | β - (74,9%) | 148 Ba | |||||||||||||
β - , n (25,1%) | 147 Ba | ||||||||||||||||||
149 Cs | 55 | 94 | 148,95293 (21) # | 150 # ms [> 50 ms] | β - | 149 Ba | 3/2 + # | ||||||||||||
β - , n | 148 Ba | ||||||||||||||||||
150 Cs | 55 | 95 | 149,95817 (32) # | 100 # ms [> 50 ms] | β - | 150 Ba | |||||||||||||
β - , n | 149 Ba | ||||||||||||||||||
151 Cs | 55 | 96 | 150,96219 (54) # | 60 # ms [> 50 ms] | β - | 151 Ba | 3/2 + # | ||||||||||||
β - , n | 150 Ba | ||||||||||||||||||
Este cabeçalho e rodapé da tabela: |
- ^ m Cs - isômero nuclear Excited.
- ^ () - A incerteza (1 σ ) é dada de forma concisa entre parênteses após os últimos dígitos correspondentes.
- ^ # - Massa atômica marcada com #: valor e incerteza derivados não de dados puramente experimentais, mas pelo menos parcialmente de tendências da superfície de massa (TMS).
-
^
Modos de decadência:
CE: Captura de elétrons ISTO: Transição isomérica n: Emissão de nêutrons p: Emissão de prótons - ^ Símbolo em negrito e itálico como filha - o produto filha está quase estável.
- ^ Símbolo em negrito como filha - o produto filha é estável.
- ^ () valor de rotação - Indica rotação com argumentos de atribuição fracos.
- ^ a b # - Os valores marcados com # não são derivados puramente de dados experimentais, mas pelo menos parcialmente de tendências de nuclídeos vizinhos (TNN).
- ^ Usado para definir o segundo
- ^ a b c d Produto de fissão
- ^ Teoricamente capaz de fissão espontânea
Césio-131
O césio-131, introduzido em 2004 para braquiterapia por Isoray , tem meia-vida de 9,7 dias e energia de 30,4 keV.
Césio-133
Césio-133 é o único isótopo estável de césio. A unidade de base do SI, o segundo, é definida por uma transição específica de césio-133. Desde 2019, a definição oficial de um segundo é:
O segundo, símbolo s, é definido tomando o valor numérico fixo da frequência de césio Δ ν Cs , a frequência de transição hiperfina de estado fundamental não perturbado do átomo de césio-133, para ser9 192 631 770 quando expresso na unidade Hz , que é igual a s −1 .
Césio-134
O césio-134 tem meia-vida de 2,0652 anos. É produzido diretamente (com um rendimento muito pequeno porque o 134 Xe é estável) como um produto de fissão e por meio de captura de nêutrons de 133 Cs não radioativos ( seção transversal de captura de nêutrons de 29 barns ), que é um produto de fissão comum. O césio-134 não é produzido por meio do decaimento beta de outros nuclídeos de produto de fissão de massa 134, uma vez que o decaimento beta para no estável 134 Xe. Ele também não é produzido por armas nucleares porque o 133 Cs é criado pela decadência beta dos produtos da fissão original apenas muito tempo depois que a explosão nuclear acabou.
O rendimento combinado de 133 Cs e 134 Cs é dado como 6,7896%. A proporção entre os dois mudará com a continuação da irradiação de nêutrons. O 134 Cs também captura nêutrons com uma seção transversal de 140 celeiros, tornando-se 135 Cs radioativos de longa duração .
O césio-134 sofre decaimento beta (β - ), produzindo 134 Ba diretamente e emitindo em média 2,23 fótons de raios gama (energia média 0,698 MeV ).
Césio-135
Nuclídeo | t 1 ⁄ 2 | Produção |
Energia decadente |
Modo de decaimento |
---|---|---|---|---|
( Ma ) | (%) | ( keV ) | ||
99 Tc | 0,211 | 6,1385 | 294 | β |
126 Sn | 0,230 | 0,1084 | 4050 | β γ |
79 Se | 0,327 | 0,0447 | 151 | β |
93 Zr | 1,53 | 5,4575 | 91 | βγ |
135 Cs | 2,3 | 6,9110 | 269 | β |
107 Pd | 6,5 | 1,2499 | 33 | β |
129 I | 15,7 | 0,8410 | 194 | βγ |
Césio-135 é um isótopo moderadamente radioativo de césio com meia-vida de 2,3 milhões de anos. Ele decai através da emissão de uma partícula beta de baixa energia no isótopo estável de bário-135. Césio-135 é um dos 7 produtos de fissão de longa duração e o único alcalino. No reprocessamento nuclear , permanece com 137 Cs e outros produtos de fissão de vida média, em vez de outros produtos de fissão de vida longa. A baixa energia de decaimento , a falta de radiação gama e a longa meia-vida de 135 Cs tornam esse isótopo muito menos perigoso do que 137 Cs ou 134 Cs.
Seu precursor 135 Xe tem um alto rendimento de produto de fissão (por exemplo, 6,3333% para 235 U e nêutrons térmicos ), mas também tem a maior seção transversal de captura de nêutrons térmicos conhecida de qualquer nuclídeo. Por causa disso, muito do 135 Xe produzido nos reatores térmicos atuais (tanto quanto> 90% na potência total em estado estacionário) será convertido em 136 Xe estável antes que possa decair para 135 Cs. Pouco ou nenhum 135 Xe será destruído pela captura de nêutrons após o desligamento do reator, ou em um reator de sal fundido que remove continuamente o xenônio de seu combustível, um reator de nêutrons rápido ou uma arma nuclear.
Um reator nuclear também produzirá quantidades muito menores de 135 Cs do produto de fissão não radioativo 133 Cs por captura sucessiva de nêutrons para 134 Cs e então 135 Cs.
A seção transversal de captura de nêutrons térmicos e a integral de ressonância de 135 Cs são 8,3 ± 0,3 e 38,1 ± 2,6 barns, respectivamente. O descarte de 135 Cs por transmutação nuclear é difícil, por causa da seção transversal baixa, bem como porque a irradiação de nêutrons de césio de fissão de isótopos mistos produz mais 135 Cs a partir de 133 Cs estáveis . Além disso, a intensa radioatividade de médio prazo do 137 Cs dificulta o manuseio do lixo nuclear.
Césio-136
O césio-136 tem meia-vida de 13,16 dias. É produzido diretamente (com um rendimento muito pequeno porque 136 Xe é beta-estável ) como um produto de fissão e via captura de nêutrons de 135 Cs de longa vida (seção transversal de captura de nêutrons 8.702 celeiros), que é um produto de fissão comum. O césio-136 não é produzido por meio do decaimento beta de outros nuclídeos de produto de fissão de massa 136, uma vez que o decaimento beta para em 136 Xe quase estável . Ele também não é produzido por armas nucleares porque o 135 Cs é criado pela decadência beta dos produtos da fissão original apenas muito tempo depois que a explosão nuclear acabou. 136 Cs também captura nêutrons com uma seção transversal de 13,00 celeiros, tornando-se 137 Cs radioativos de vida média . O césio-136 sofre decaimento beta (β−), produzindo 136 Ba diretamente.
Césio-137
O césio-137, com meia-vida de 30,17 anos, é um dos dois principais produtos de fissão de vida média , junto com o 90 Sr , que é responsável pela maior parte da radioatividade do combustível nuclear usado após vários anos de resfriamento, até várias centenas de anos após o uso. Constitui a maior parte da radioatividade que ainda resta do acidente de Chernobyl e é um grande problema de saúde para a descontaminação de terras próximas à usina nuclear de Fukushima . O beta de 137 Cs decai em bário-137m (um isômero nuclear de vida curta ) e depois em bário-137 não radioativo , e também é um forte emissor de radiação gama.
137 Cs tem uma taxa muito baixa de captura de nêutrons e ainda não pode ser eliminado viável desta forma, a menos que avanços na colimação do feixe de nêutrons (não alcançáveis de outra forma por campos magnéticos), exclusivamente disponível apenas a partir de experimentos de fusão catalisados por múon (não nas outras formas de Transmutação do Acelerador de Resíduos Nucleares ) permite a produção de nêutrons em intensidade alta o suficiente para compensar e superar essas baixas taxas de captura; até então, portanto, deve-se simplesmente permitir que o 137 Cs decaia.
137 Cs tem sido utilizado como um marcador nos estudos hidrológicos, análogos com a utilização de 3 H .
Outros isótopos de césio
Os outros isótopos têm meia-vida de alguns dias a frações de segundo. Quase todo o césio produzido a partir da fissão nuclear vem do decaimento beta de produtos da fissão originalmente mais ricos em nêutrons, passando por isótopos de iodo do que por isótopos de xenônio . Como esses elementos são voláteis e podem se difundir através do combustível nuclear ou do ar, o césio costuma ser criado longe do local original da fissão.
Referências
- Massas de isótopos de:
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The N UBASE Evaluation of nuclear and decay properties" , Nuclear Physics A , 729 : 3-128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
- Composições isotópicas e massas atômicas padrão de:
- de Laeter, John Robert ; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroshi; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin JR; Taylor, Philip DP (2003). "Pesos atômicos dos elementos. Revisão 2000 (Relatório Técnico IUPAC)" . Química pura e aplicada . 75 (6): 683–800. doi : 10.1351 / pac200375060683 .
- Wieser, Michael E. (2006). "Pesos atômicos dos elementos 2005 (Relatório Técnico IUPAC)" . Química pura e aplicada . 78 (11): 2051–2066. doi : 10.1351 / pac200678112051 . Resumo da postura .
- Dados de meia-vida, spin e isômero selecionados das seguintes fontes.
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The N UBASE Evaluation of nuclear and decay properties" , Nuclear Physics A , 729 : 3-128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
- Centro Nacional de Dados Nucleares . "Banco de dados NuDat 2.x" . Laboratório Nacional de Brookhaven .
- Holden, Norman E. (2004). "11. Tabela dos Isótopos". Em Lide, David R. (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics (85ª ed.). Boca Raton, Flórida : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9.