Izotopy lithia
Přírodní lithium (3Li, relativní atomová hmotnost 6,94) se skládá ze dvou stabilních izotopů: lithia-6 (6Li) a lithia-7 (7Li), přičemž druhý z nich je mnohem rozšířenější, zahrnuje asi 92,5 % atomů. Oba přírodní izotopy mají oproti sousedním prvkům nižší jadernou vazebnou energii na nukleon (~5,3 MeV, helium má ~7,1 MeV a beryllium ~6,5 MeV). Nejstabilnější radioizotop je 8Li s poločasem přeměny 838 milisekund (ms). Lithium-9 má poločas 178 ms a lithium-11 1,1 ms, ostatní izotopy se přeměňují s poločasem kratším než 10 nanosekund. Nejméně stabilní ze známých izotopů je 4Li, které se přeměňuje vyzářením protonu s poločasem kolem 9,1×10−23 s, ovšem poločas přeměny lithia-3 ještě není znám a pravděpodobně bude ještě kratší. Nejtěžším známým izotopem je 13Li, jeho poločas není znám.[1]
Lithium-7 a lithium-6 patří mezi prvotní nuklidy, které vznikly při nukleosyntéze Velkého třesku, lithium-7 má mezi těmito nuklidy zastoupení 10−9 a lithium-6 okolo 10−13.[2] Malé množství lithia-6 také vzniká při jaderných reakcích v některých hvězdách. Izotopy lithia se částečně oddělují při různých geologických procesech. Lithné ionty nahrazují hořčík nebo železo v některých osmistěnných krystalech v jílech a lithium-6 je někdy „upřednostňováno“ před lithiem-7, důsledkem čehož je zvýšení podílu jednoho či druhého izotopu.
Lithium-6 se používá na přípravu tritia, které vzniká ostřelováním 6Li neutrony.
Lithium-4
Lithium-4 (4Li) má v jádru tři protony a jeden neutron. Má nejkratší poločas přeměny ze známých izotopů lithia, přibližně 9,1×10−23 s, a přeměňuje se vyzářením protonu na helium-3. Může se utvořit jako meziprodukt některých fúzních jaderných reakcí.
Lithium-6
6Li má v jádru tři neutrony, je lehčím z obou stabilních izotopů lithia. Používá se na výrobu tritia (3H) a k absorpci neutronů při jaderné fúzi. Přírodní lithium obsahuje kolem 7,5 % tohoto izotopu, zbytek tvoří lithium-7. Lithium-6 se používalo jako součást termonukleárních bomb. Je to jeden ze tří stabilních nuklidů se spinem 1.[3][4]
Lithium-7
Lithium-7 je nejběžnější izotop, patří k němu asi 92,5 % přírodního lithia. V jeho jádru se nacházejí čtyři neutrony. Kvůli svým jaderným vlastnostem méně běžné než helium, beryllium, uhlík, dusík nebo kyslík, přestože většina těchto prvků má těžší jádra.
Při průmyslové výrobě lithia-6 vzniká odpadní produkt se zvýšeným obsahem lithia-7 a sníženým obsahem lithia-6. Tento produkt se prodává a část z něj se dostává do životního prostředí.
7LiOH se používá na alkalizaci chladiva v tlakovodních reaktorech.[5]
Podařilo se vytvořit na několik pikosekund atomy lithia-7, které obsahovaly částici lambda ve svém jádru, i když se předpokládá, že atomové jádro může obsahovat pouze neutrony, protony a piony.[6][7]
Lithium-11
Lithium-11 má v jádru tři protony a osm neutronů, přičemž dva by měly tvořit jaderné halo. Přeměňuje se beta minus přeměnou na 11Be, které se dále přeměňuje několika způsoby (viz níže v tabulce)
Lithium-12
Lithium-12 má velmi krátký poločas přeměny (méně než 10 ns). Přeměňuje se emisí neutronu na 11Li.
Seznam izotopů
| nuklid symbol |
Protonové číslo | Neutronové číslo | hmotnost izotopu (u) |
poločas přeměny | způsob(y) přeměny[8] | Produkt(y) přeměny[n 1] | jaderný spin |
reprezentativní isotopové složení (molární zlomek) |
rozmezí přirozeného výskytu (molární zlomek) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| excitační energie | ||||||||||
| 3Li | 3 | 0 | 3,030 775 | p | 2He | --> | ||||
| 4Li | 3 | 1 | 4,027 19(23) | 91(9)×10−24 | p | 3He | ||||
| 5Li | 3 | 2 | 5,012 54(5) | 3,7(3)×10−22 ~1,5 MeV |
p | 4He | -3/2 | |||
| 6Li | 3 | 3 | 6,015 122 795(16) | Stabilní | +1 | 0,0759(4) | 0,077 14–0,072 25 | |||
| 7Li | 3 | 4 | 7,016 004 55(8) | Stabilní | -3/2 | 0,9241(4) | 0,922 75-0,927 86 | |||
| 8Li | 3 | 5 | 8,022 487 36(10) | 840,3(9) ms | β− | 8Be | +2 | |||
| 9Li | 3 | 6 | 9,026 789 5(21) | 178,3(4) ms | β−, n (50,8%) | 8Be | -3/2 | |||
| β− (49,2%) | 9Be | |||||||||
| 10Li | 3 | 7 | 10,035 481(16) | 2,0(5)×10−21 s 1,2(3) MeV |
n | 9Li | (-1,-2) | |||
| 10m1Li | 200(40) keV | 3,7(15)×10−21 s | +1 | |||||||
| 10m2Li | 480(40) keV | 1,35(24)×10−21 s | +2 | |||||||
| 11Li[9] | 3 | 8 | 11,043 798(21) | 8,75(14) ms | β−, n (84,9%) | 10Be | -3/2 | |||
| β− (8,07%) | 11Be | |||||||||
| β−, 2n (4,1%) | 9Be | |||||||||
| β−, 3n (1,9%) | 8Be | |||||||||
| β−, α (1,0%) | 7He, 4He | |||||||||
| β−, štěpení (0,014%) | 8Li, 3H | |||||||||
| β−, štěpení (0,013%) | 9Li, 2H | |||||||||
| 12Li | 3 | 9 | 12,053 78(107) | 10 ns | n | 11Li | ||||
Poznámky
- Stabilní izotopy tučně
Reference
- Archivovaná kopie. www.nndc.bnl.gov [online]. [cit. 2017-06-18]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2018-11-18.
- BD Fields "The Primordial Lithium Problem", Annual Reviews of Nuclear and Particle Science 2011
- Další jsou deuterium a dusík-14.
- CHANDRAKUMAR, N. Spin-1 NMR. [s.l.]: Springer Science & Business Media, 2012. Dostupné online. ISBN 9783642610899. S. 5. (anglicky)
- Managing Critical Isotopes: Stewardship of Lithium-7 Is Needed to Ensure a Stable Supply, GAO-13-716 //U.S. Government Accountability Office, 19 September 2013; pdf
- EMSLEY, John. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. [s.l.]: Oxford University Press, 2001. Dostupné online. ISBN 978-0-19-850340-8. S. 234–239. (anglicky)
- BRUMFIEL, Geoff. The Incredible Shrinking Nucleus. Physical Review Focus. 1 March 2001. Dostupné online. DOI 10.1103/PhysRevFocus.7.11. (anglicky)
- Universal Nuclide Chart [online]. Nucleonica [cit. 2012-09-27]. Dostupné online. (anglicky)
- Má 2 halové neutrony