Изотопы тория

Изотопы то́рия — разновидности химического элемента тория, имеющие разное количество нейтронов в ядре. На данный момент известны 30 изотопов тория и еще 3 возбуждённых изомерных состояния некоторых его нуклидов.

Торий не имеет стабильных изотопов, однако изотоп торий-232 обладает очень большим периодом полураспада (14 миллиардов лет) и потому встречается в природе. Некоторые из других изотопов тория могут встречаться в природных образцах в следовых количествах, так как входят в радиоактивные ряды природных изотопов урана и тория.

На заре развития ядерных технологий некоторые из изотопов тория получили имена собственные:

радиоактиний ²²⁷Th
радиоторий ²²⁸Th
ионий ²³⁰Th
уран Y ²³¹Th
уран X1 ²³⁴Th

Таблица изотопов тория

Подробнее Символ нуклида, Историческое название ...

Символ нуклида	Историческое название	Z(p)	N(n)	Масса изотопа^[1] (а. е. м.)	Период полураспада^[2] (T_1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра^[2]	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
Символ нуклида	Историческое название	Энергия возбуждения			Период полураспада^[2] (T_1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра^[2]	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
²⁰⁸Th^[3]		90	118	208,01791(4)	2,4(1,2) мс	α	²⁰⁴Ra	0+
²⁰⁹Th		90	119	209,01772(11)	60# ms	α?	²⁰⁵Ra	5/2−#
²⁰⁹Th		90	119	209,01772(11)	60# ms	β⁺?	²⁰⁹Ac	5/2−#
^209mTh^[4]		370(100)# кэВ			3,1(1,2) мс	α	^205mRa	13/2+
²¹⁰Th		90	120	210,015075(27)	16,0(3,6) мс	α	²⁰⁶Ra	0+
²¹⁰Th		90	120	210,015075(27)	16,0(3,6) мс	β⁺?	²¹⁰Ac	0+
²¹¹Th		90	121	211,01493(8)	48(20) мс	α	²⁰⁷Ra	5/2−#
²¹¹Th		90	121	211,01493(8)	48(20) мс	β⁺?	²¹¹Ac	5/2−#
²¹²Th		90	122	212,01298(2)	31,7(1,3) мс	α (≈100 %)	²⁰⁸Ra	0+
²¹²Th		90	122	212,01298(2)	31,7(1,3) мс	β⁺?	²¹²Ac	0+
²¹³Th		90	123	213,01301(8)	144(21) мс	α	²⁰⁹Ra	5/2−
²¹³Th		90	123	213,01301(8)	144(21) мс	β⁺?	²¹³Ac	5/2−
^213m1Th		1180,0(1,4) кэВ			1,4(0,4) мкс	ИП	²¹³Th	(13/2)+
^213m2Th		260(50)# кэВ
²¹⁴Th		90	124	214,011500(18)	87(10) мс	α	²¹⁰Ra	0+
^214mTh		2181,0(2,7) кэВ			1,24(0,12) мкс	ИП	²¹⁴Th	8+#
²¹⁵Th		90	125	215,011730(29)	1,35(0,14) с	α	²¹¹Ra	(1/2−)
^215mTh		1471(50)# кэВ			770(60) нс	ИП	²¹⁵Th	9/2+#
²¹⁶Th		90	126	216,011062(14)	26,28(16) мс	α (≈100 %)	²¹²Ra	0+
²¹⁶Th		90	126	216,011062(14)	26,28(16) мс	β⁺?	²¹⁶Ac	0+
^216m1Th		2041(8) кэВ			135,4(2,9) мкс	ИП (97,2(9) %)	²¹⁶Th	8+
^216m1Th		2041(8) кэВ			135,4(2,9) мкс	α (2,8(9) %)	^212mRa	8+
^216m2Th		2648(8) кэВ			580(26) нс	ИП	²¹⁶Th	(11−)
^216m3Th		3682(8) кэВ			740(70) нс	ИП	²¹⁶Th	(14+)
²¹⁷Th		90	127	217,013114(22)	240(5) мкс	α	²¹³Ra	(9/2+)
²¹⁸Th		90	128	218,013284(14)	109(13) нс	α	²¹⁴Ra	0+
²¹⁹Th		90	129	219,01554(5)	1,05(3) мкс	α	²¹⁵Ra	9/2+#
²¹⁹Th		90	129	219,01554(5)	1,05(3) мкс	β⁺ (10⁻⁷%)	²¹⁹Ac	9/2+#
²²⁰Th		90	130	220,015748(24)	9,7(6) мкс	α	²¹⁶Ra	0+
²²⁰Th		90	130	220,015748(24)	9,7(6) мкс	ЭЗ (2⋅10⁻⁷%)	²²⁰Ac	0+
²²¹Th		90	131	221,018184(10)	1,73(3) мс	α	²¹⁷Ra	(7/2+)
²²²Th		90	132	222,018468(13)	2,237(13) мс	α	²¹⁸Ra	0+
²²²Th		90	132	222,018468(13)	2,237(13) мс	ЭЗ (1,3⋅10⁻⁸%)	²²²Ac	0+
²²³Th		90	133	223,020811(10)	0,60(2) с	α	²¹⁹Ra	(5/2)+
²²⁴Th		90	134	224,021467(12)	1,05(2) с	α	²²⁰Ra	0+
						β⁺β⁺ (редко)	²²⁴Ra
						КР (редко)	²⁰⁸Pb ¹⁶O
²²⁵Th		90	135	225,023951(5)	8,72(4) мин	α (90 %)	²²¹Ra	(3/2)+
²²⁵Th		90	135	225,023951(5)	8,72(4) мин	ЭЗ (10 %)	²²⁵Ac	(3/2)+
²²⁶Th		90	136	226,024903(5)	30,57(10) мин	α	²²²Ra	0+
²²⁷Th	Радиоактиний	90	137	227,0277041(27)	18,68(9) сут	α	²²³Ra	1/2+	следовые количества^{[n 1]}
²²⁸Th	Радиоторий	90	138	228,0287411(24)	1,9116(16) года	α	²²⁴Ra	0+	следовые количества^{[n 2]}
²²⁸Th	Радиоторий	90	138	228,0287411(24)	1,9116(16) года	КР (1,3⋅10⁻¹¹%)	²⁰⁸Pb ²⁰O	0+	следовые количества^{[n 2]}
²²⁹Th		90	139	229,031762(3)	7,34(16)⋅10³ лет	α	²²⁵Ra	5/2+
^229mTh		8,35574(3) эВ^[5]			7(1) мкс^[6]	ВК	²²⁹Th⁺	3/2+
^229mTh⁺		8,35574(3) эВ^[5]			1740(50) с^[5]^{[n 3]}	ИП	²²⁹Th⁺	3/2+
²³⁰Th	Ионий	90	140	230,0331338(19)	7,538(30)⋅10⁴ лет	α	²²⁶Ra	0+	0,0002(2)^{[n 4]}
						КР (5,6⋅10⁻¹¹%)	²⁰⁶Hg ²⁴Ne
						СД (5⋅10⁻¹¹%)	(разные)
²³¹Th	Уран Y	90	141	231,0363043(19)	25,52(1) ч	β⁻	²³¹Pa	5/2+	следовые количества^{[n 1]}
²³¹Th	Уран Y	90	141	231,0363043(19)	25,52(1) ч	α (10⁻⁸%)	²²⁷Ra	5/2+	следовые количества^{[n 1]}
²³²Th	Торий	90	142	232,0380553(21)	1,405(6)⋅10¹⁰ лет	α	²²⁸Ra	0+	0,9998(2)
						β⁻β⁻ (не наблюдался)	²³²U
						СД (1,1⋅10⁻⁹%)	(разные)
						КР (<2,78⋅10⁻¹⁰%)	¹⁸²Yb ²⁶Ne ²⁴Ne
²³³Th		90	143	233,0415818(21)	21,83(4) мин	β⁻	²³³Pa	1/2+
²³⁴Th	Уран X₁	90	144	234,043601(4)	24,10(3) сут	β⁻	^234mPa	0+	следовые количества^{[n 4]}
²³⁵Th		90	145	235,04751(5)	7,2(1) мин	β⁻	²³⁵Pa	(1/2+)#
²³⁶Th		90	146	236,04987(21)#	37,5(2) мин	β⁻	²³⁶Pa	0+
²³⁷Th		90	147	237,05389(39)#	4,8(5) мин	β⁻	²³⁷Pa	5/2+#
²³⁸Th		90	148	238,0565(3)#	9,4(20) мин	β⁻	²³⁸Pa	0+

Закрыть

[n 1]
Промежуточный продукт распада урана-235
[n 2]
Промежуточный продукт распада тория-232
[n 3]
Указано расчётное время жизни (не период полураспада) уровня в вакууме; измеренное время жизни уровня в кристалле фторида кальция составило 630(15) с. Зависимость от окружения обусловлена разной плотностью состояний оптических фотонов в средах с разными показателями преломления.
[n 4]
Промежуточный продукт распада урана-238

Пояснения к таблице

Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.
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]
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.
[2]
Данные приведены по Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S., Audi G. The Nubase2020 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 45, iss. 3. — P. 030001-1—030001-180. — doi:10.1088/1674-1137/abddae.
[3]
Cardona, J.A.H. Production and decay properties of neutron deficient isotopes with N < 126 and 74 ≤ Z ≤ 92 at SHIP (неопр.). Goethe Universität Frankfury Allemagne (2012). Дата обращения: 3 февраля 2022. Архивировано 3 февраля 2022 года.
[4]
Ikezoe H. et al. Alpha decay of a new isotope of ²⁰⁹Th (англ.) // Physical Review C. — 1996. — Vol. 54, iss. 4. — P. 2043–2046. — doi:10.1103/PhysRevC.54,2043. — Bibcode: 1996PhRvC..54.2043I. — PMID 9971554.
[5]
Tiedau J. et al. Laser Excitation of the Th-229 Nucleus (англ.) // Physical Review Letters. — 2024. — Vol. 132, iss. 18. — P. 182501. — ISSN 0031-9007. — doi:10.1103/PhysRevLett.132.182501. [исправить]
[6]
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.182501

[U235-5] [n 1]
Промежуточный продукт распада урана-235

[Th232-6] [n 2]
Промежуточный продукт распада тория-232

[9] [n 3]
Указано расчётное время жизни (не период полураспада) уровня в вакууме; измеренное время жизни уровня в кристалле фторида кальция составило 630(15) с. Зависимость от окружения обусловлена разной плотностью состояний оптических фотонов в средах с разными показателями преломления.

[U238-10] [n 4]
Промежуточный продукт распада урана-238

[AME2016-1] [1]
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.

[Nubase2020-2] [2]
Данные приведены по Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S., Audi G. The Nubase2020 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 45, iss. 3. — P. 030001-1—030001-180. — doi:10.1088/1674-1137/abddae.

[Cardona-3] [3]
Cardona, J.A.H. Production and decay properties of neutron deficient isotopes with N < 126 and 74 ≤ Z ≤ 92 at SHIP (неопр.). Goethe Universität Frankfury Allemagne (2012). Дата обращения: 3 февраля 2022. Архивировано 3 февраля 2022 года.

[Ikezoe-4] [4]
Ikezoe H. et al. Alpha decay of a new isotope of ²⁰⁹Th (англ.) // Physical Review C. — 1996. — Vol. 54, iss. 4. — P. 2043–2046. — doi:10.1103/PhysRevC.54,2043. — Bibcode: 1996PhRvC..54.2043I. — PMID 9971554.

[tie24-7] [5]
Tiedau J. et al. Laser Excitation of the Th-229 Nucleus (англ.) // Physical Review Letters. — 2024. — Vol. 132, iss. 18. — P. 182501. — ISSN 0031-9007. — doi:10.1103/PhysRevLett.132.182501. [исправить]

[journals.aps.org-8] [6]
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.182501

[1]

[2]

[3]

[4]

[n 1]

[n 2]

[5]

[6]

[n 3]

[n 4]