钍的同位素

钍（标准原子质量（英语：Standard atomic weight）：232.0377 ^[1]）有6种天然存在的同位素，但没有任何一种是稳定的。其中，232
Th
最为稳定，半衰期长达140亿年（1.4×10¹⁰），比地球的年龄和普遍接受的宇宙年龄还要长。天然的钍元素样本几乎都是由这个同位素构成，因此，钍曾经被认为是单核素元素（仅有一种稳定同位素的元素）。然而，2013年，发现深海中230
Th
的含量较高，因此IUPAC将钍归类为双核素元素。由于天然钍元素样本中，232
Th
和230
Th
存在一定的比例，因此可以给出钍的标准原子质量（英语：Standard atomic weight），约为7002232037700000000♠232.0377 ^[1]。

主要的钍同位素

同位素 衰变 丰度 半衰期 (t1/2) 方式 能量 （MeV） 产物 227Th 痕量 18.693 天 α 6.147 223Ra 228Th 痕量 1.9125 年 α 5.520 224Ra CD 44.723 208Pb 229Th 痕量 7916 年 α 5.168 225Ra 229mTh 人造 7 微秒 IT 0.0000082 229Th 230Th 0.02% 7.54×104 年 α 4.770 226Ra 231Th 痕量 25.52 小时 β− 0.391 231Pa 232Th 99.98% 1.40×1010 年 α 4.082 228Ra SF — — 233Th 痕量 21.83 分钟 β− 1.242 233Pa 234Th 痕量 24.107 天 β− 0.274 234Pa
标准原子质量（英语：Standard atomic weight） (Ar, 标准)	7002232037700000000♠232.0377(4)[1]
←Ac（89） Pa（91）→
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目前已观测到的钍同位素中，最轻的为207
Th
^[2]、最重的为238
Th
。

锕系元素与裂变产物

许多钍同位素是锕系元素的裂变产物之一，其余锕系元素的裂变产物列出如下表，其中钍-232为当中半衰期十分长的一个核素：

锕系元素和裂变产物的半衰期 查 论 编 依衰变链分类的锕系元素[3] 半衰期范围 依裂变产额（英语：Fission product yield）分类的裂变产物[4] 4n 4n + 1 4n + 2 4n + 3 4.5–7% 0.04–1.25% <0.001% 228Ra 4～10年 155Eu þ 244Cm 241Pu ƒ 250Cf 227Ac 10～29年 90Sr 85Kr 113mCd þ 232U ƒ 238Pu 243Cm ƒ 29～100年 137Cs 151Sm þ 121mSn 248Bk[5] 249Cf ƒ 242mAm ƒ 100～400年 ↑中等寿命裂变产物 没有半衰期为 100年至21万年 的裂变产物 ↓长寿命裂变产物 241Am 251Cf ƒ[6] 400～1000年 226Ra 247Bk 1000～2000年 240Pu 229Th 246Cm 243Am 2000～8000年 245Cm ƒ 250Cm 239Pu ƒ 8000～3万年 230Th 231Pa 3～10万年 236Np ƒ 233U ƒ 234U 10～30万年 99Tc 126Sn 248Cm 242Pu 30～140万年 135Cs 79Se 237Np 140～700万年 93Zr 107Pd 236U 247Cm ƒ 700～3000万年 129I 244Pu 3000万～1亿年 也没有半衰期超过 2000万年的裂变产物[7] 232Th 238U 235U ƒ 1～150亿年 ƒ 易裂变材料 þ 中子毒物（热中子截面超过3000靶恩）

值得注意的同位素

钍-228

钍-228是带138个中子的钍同位素。由于其位于在钍-232的分裂链中，因此曾被认为是新元素，并命名为“镭钍元素”（Radiothorium, Rt）^[8]，其半衰期约为一年又十一个月（1.9116年），会透过阿法衰变，衰变成镭-206。有少数的钍-228会发生集团衰变，并衰变为氧-20和铅-208。此外，钍-228是铀-232的子体同位素（daughter isotope）。

钍-229

钍-229是钍的放射性同位素之一，由90个质子和139个中子构成，半衰期约为7,340年。会透过阿尔法衰变，衰变成镭-225。钍-229是铀-233的衰变产物，其主要用途是生产医用同位素锕-225和铋-213^[9]。

钍-229m

钍-229m是钍-229的核异构体，为钍-229核的激发态，激发能量约为8.28 ± 0.17 eV^[10]，半衰期约为7微秒。钍-229m不会直接衰变成其他元素，而是会透过核异构转换衰变回基态的钍-229。

由于钍-229m激发能量极低，是目前已知核异构体中最低的，并且仅要波长在UV-C范围内的激光，就可以将钍-229激发为激发态——钍-229m。 此这种异构体可以用于高密度能量存储^[11]、精确的时钟^[12][13]、量子电脑的量子位元或测试化学环境对核衰变率的影响^[14]。

钍-230

主条目：Ionium

钍的同位素中，钍-230一度认为是另一个元素Ionium，元素名称是锿（Ionium），后来才发现也是钍的同位素，不过Ionium-thorium dating仍翻作锿钍定年法。现在“锿”为台湾对于第99号元素的中文翻译。

钍-231

钍-231是钍的放射性同位素之一，由90个质子和141个中子构成，原子质量约为231.0363043 g/mol，半衰期约为25小时又三十分钟，是铀-235的衰变产物，且在地球上可以找到痕量的钍-231。

钍-231的衰变方式为贝他衰变，当它衰变时，它会发出β射线并衰变成镤-231，衰变能量约为0.39 MeV。而有一亿分之一的钍-231会发生阿尔法衰变，当它衰变时，它会射出α粒子（氦原子核）并衰变成镭-227。

钍-232

钍-232是钍的同位素唯一一个原始核素（英语：Primordial nuclide），其占了天然钍元素的大部分，其余钍同位素仅以痕量存在铀和钍的短寿命衰变产物中^[15] 。钍-232会发生阿尔法衰变，但其半衰期十分长，长达140亿年（1.4×10¹⁰），比地球的年龄还长，甚至长于普遍接受的宇宙年龄。

钍-232的衰变方式共有三种，大部分会透过α衰变，衰变成镭-228；有千亿分之一的钍-232会发生自发裂变；有三千六百亿分之一的钍-232会发生集团衰变，并分裂成镱-182、氖-26和氖-24。而其α衰变的衰变链终点为铅-208。这个衰变链除了钍-232之外，其余部分十分迅速：其中半衰期最长是镭-228，有5.75年、钍-228，1.91年、其余半衰期均不超过5天。^[16]

钍-232容易吸收中子，并转变成铀-233。由于铀-233是一种容易发生裂变的核素，因此钍-232是基础的钍燃料循环的增殖性材料^[17]。在含钍-232的二氧化钍悬浮液，曾做为X射线诊断中的造影剂，称为钍造影剂（英语：Thorotrast），但由于接受过钍造影剂（英语：Thorotrast）的患者有65%长了肝肿瘤，而导致钍造影剂（英语：Thorotrast）被弃用^[18]，现在钍-232被列为致癌物质^[19]。

钍-233

钍-233（²³³Th）是钍的放射性同位素之一，由90个质子和143个中子构成，半衰期约为21.83分钟。会透过贝他衰变，衰变成镤-233^[20]。

图表

符号	历史 名称	Z	N	同位素质量（u） [n 1][n 2]	半衰期 [n 2][n 3]	衰变 方式[21]	衰变 产物 [n 4]	原子核 自旋[n 1]	相对丰度 （莫耳分率）[n 2]	相对丰度 的变化量 （莫耳分率）
		激发能量[n 2]
207Th[2]		90	117		9.7(+46.6−4.4) ms	α	203Ra
208Th[22]		90	118	208.01791(4)	1.7(+1.7-0.6) ms	α	204Ra	0+
209Th[23]		90	119	209.01772(11)	7(5) ms [3.8(+69−15)]	α	205Ra	5/2−#
210Th		90	120	210.015075(27)	17(11) ms [9(+17−4) ms]	α	206Ra	0+
						β+ （不常见）	210Ac
211Th		90	121	211.01493(8)	48(20) ms [0.04(+3−1) s]	α	207Ra	5/2−#
						β+ （不常见）	211Ac
212Th		90	122	212.01298(2)	36(15) ms [30(+20-10) ms]	α (99.7%)	208Ra	0+
						β+ (.3%)	212Ac
213Th		90	123	213.01301(8)	140(25) ms	α	209Ra	5/2−#
						β+ （不常见）	213Ac
214Th		90	124	214.011500(18)	100(25) ms	α	210Ra	0+
215Th		90	125	215.011730(29)	1.2(2) s	α	211Ra	(1/2−)
216Th		90	126	216.011062(14)	26.8(3) ms	α (99.99%)	212Ra	0+
						β+ (.006%)	216Ac
216m1Th		2042(13) keV			137(4) µs			(8+)
216m2Th		2637(20) keV			615(55) ns			(11−)
217Th		90	127	217.013114(22)	240(5) µs	α	213Ra	(9/2+)
218Th		90	128	218.013284(14)	109(13) ns	α	214Ra	0+
219Th		90	129	219.01554(5)	1.05(3) µs	α	215Ra	9/2+#
						β+ (10−7%)	219Ac
220Th		90	130	220.015748(24)	9.7(6) µs	α	216Ra	0+
						ε (2×10−7%)	220Ac
221Th		90	131	221.018184(10)	1.73(3) ms	α	217Ra	(7/2+)
222Th		90	132	222.018468(13)	2.237(13) ms	α	218Ra	0+
						ε (1.3×10−8%)	222Ac
223Th		90	133	223.020811(10)	0.60(2) s	α	219Ra	(5/2)+
224Th		90	134	224.021467(12)	1.05(2) s	α	220Ra	0+
225Th		90	135	225.023951(5)	8.72(4) min	α (90%)	221Ra	(3/2)+
						ε (10%)	225Ac
226Th		90	136	226.024903(5)	30.57(10) min	α	222Ra	0+
227Th	Radioactinium	90	137	227.0277041(27)	18.68(9) d	α	223Ra	1/2+	Trace[n 5]
228Th	Radiothorium	90	138	228.0287411(24)	1.9116(16) y	α	224Ra	0+	Trace[n 6]
						CD (1.3×10−11%)	208Pb 20O
229Th		90	139	229.031762(3)	7.34(16)×103 y	α	225Ra	5/2+
229mTh		8.3(2) eV[10]			7(1) μs[24]	IT	229Th	3/2+
230 Th [n 7]	Ionium	90	140	230.0331338(19)	7.538(30)×104 y	α	226Ra	0+	Trace [n 8]
						CD (5.6×10−11%)	206Hg 24Ne
						SF (5×10−11%)	(Various)
231Th	Uranium Y	90	141	231.0363043(19)	25.52(1) h	β−	231Pa	5/2+	Trace[n 5]
						α (10−8%)	227Ra
232Th[n 9]	Thorium	90	142	232.0380553(21)	1.405(6)×1010 y	α	228Ra	0+	1.0000
						SF (1.1×10−9%)	(various)
						CD (2.78×10−10%)	182Yb 26Ne 24Ne
233Th		90	143	233.0415818(21)	21.83(4) min	β−	233Pa	1/2+
234Th	Uranium X1	90	144	234.043601(4)	24.10(3) d	β−	234mPa	0+	Trace[n 8]
235Th		90	145	235.04751(5)	7.2(1) min	β−	235Pa	(1/2+)#
236Th		90	146	236.04987(21)#	37.5(2) min	β−	236Pa	0+
237Th		90	147	237.05389(39)#	4.8(5) min	β−	237Pa	5/2+#
238Th		90	148	238.0565(3)#	9.4(20) min	β−	238Pa	0+

1. 画上#号的数据代表没有经过实验的证明，仅为理论推测。
2. 用括号括起来的数据代表不确定性。
3. 半衰期超过5亿年的同位素以粗体表示。
4. 稳定的衰变产物以粗体表示。
5. 位于²³⁵U衰变链
6. 位于²³²Th衰变链
7. 用在铀钍定年（英语：Uranium-thorium dating）
8. 位于²³⁸U的衰变链
9. 原始（英语：Primordial nuclide）放射性核素

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锕的同位素	钍的同位素	镤的同位素

参考文献

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3. 虽然镭不是锕系元素，但它紧接在锕系元素锕之前，且有半衰期超过4年，可被列入此表中的同位素，因此镭也被列入其中。
4. 此表列出的是热中子轰击²³⁵U的裂变产额。
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6. 是所有半衰期超过四年的同位素中最重的
7. 半衰期远长于²³²Th，基本可视为稳定的衰变产物被排除在外，如半衰期8×10¹⁵年的¹¹³Cd。
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