(Sn,原子量:118.710(7))共有71个同位素[2],由于锡的质子数为幻数50,因此锡的同位素相较于邻近的核素都有较稳定的趋势,例如锡有10个稳定同位素(3个观测上稳定),是所有化学元素中稳定同位素最多的元素。锡的同位素包括两种双幻核:锡-100 (100
Sn
),发现于1994年、[3]与锡-132 (132
Sn
)。

Quick Facts 同位素, 衰变 ...
主要的锡同位素
同位素 衰变
丰度 半衰期 (t1/2) 方式 能量
MeV
产物
112Sn 0.97% 稳定,带62粒中子
113Sn 人造 115.08  β+ 0.017 113In
114Sn 0.66% 稳定,带64粒中子
115Sn 0.34% 稳定,带65粒中子
116Sn 14.54% 稳定,带66粒中子
117Sn 7.68% 稳定,带67粒中子
117m1Sn 人造 13.939  IT 0.315 117Sn
118Sn 24.22% 稳定,带68粒中子
119Sn 8.59% 稳定,带69粒中子
120Sn 32.58% 稳定,带70粒中子
121m1Sn 人造 43.9  IT 0.006 121Sn
β 0.409 121Sb
122Sn 4.63% 稳定,带72粒中子
124Sn 5.79% 稳定,带74粒中子
126Sn 痕量 2.3×105  β 0.338 126m2Sb
β 0.360 126m1Sb
标准原子质量英语Standard atomic weight (Ar, 标准)
←In49 Sb51
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稳定的锡同位素

Thumb
锡元素的电子排布为[] 4d10 5s2 5p2,与质子排布1s21p61d101f141g102s22p6意义不同
Thumb
质子壳层能级示意图,质子数为50的锡正好填满核壳层的第四个能级群。

根据核壳层模型,锡的质子排布为:1s21p61d101f141g102s22p6 ,正好填满核壳层的第四个能级群(幻数50[4][5][6][7][8]),因此锡相较于邻近的同位素有较高的稳定性,且锡拥有的稳定同位素数是所有化学元素中,最多的一个。

天然存在的锡元素中含有11种同位素,主要由锡-120(120
Sn
)丰度最高,占32.5%,约达三分之一、 锡-118(118
Sn
)丰度其次,占24.2%构成,其余包括锡-116(116
Sn
),丰度占约14.5%、 锡-119(119
Sn
)丰度占约8.59%、 锡-117(117
Sn
)丰度占约7.68%、 锡-124(124
Sn
),丰度占约5.79%、 锡-122(122
Sn
),丰度占约4.63%,剩下的都是含量低于1%的微量元素,他们包括: 112
Sn
(0.97%)、 114
Sn
(0.66%)、 115
Sn
(0.34%) 以及痕量126
Sn
,其中有7个稳定同位素、3个观测上稳定的同位素和一个长寿命放射性元素[9][10][11]

锡共有3个观测上稳定的同位素,即理论上会衰变或已知放射性但半衰期只有下限,且目前尚未观测到其衰变的现象,包括112
Sn
,应该会经由双电子捕获(β+β+)衰变成镉-112(112
Cd
)、122
Sn
,应该会经由双β衰变(ββ)衰变成碲-122(122
Te
),以及124
Sn
,应该会经由双β衰变(ββ)衰变成碲-124(124
Te
),半衰期下限在100×1015[9][10][11]

锡三种常见的同位素116
Sn
118
Sn
120
Sn
,是最简单检测并用NMR光谱进行分析的元素,其化学位移参考SnMe4[12]

锡-121m1

More information 项: 单位:, t½ a ...
中等寿命裂变产物
项:
单位:
t½
a
产额
%
Q*
KeV
βγ
*
155Eu 4.76 .0803 252 βγ
85Kr 10.76 .2180 687 βγ
113mCd 14.1 .0008 316 β
90Sr 28.9 4.505 2826 β
137Cs 30.23 6.337 1176 βγ
121mSn 43.9 .00005 390 βγ
151Sm 90 .5314 77 β
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锡-121m1(121m1
Sn
)是锡的一种放射性同位素,也是中等寿命裂变产物之一[13][14],为锡-121(121
Sn
)的核同质异能素之一,激发能量约为6.30 keV,半衰期有43.9年[2],比基态的121
Sn
拥有较高的稳定性,基态的121
Sn
半衰期只有约27小时。

在一般的热中子反应堆,121m1
Sn
有非常低的裂变产率,因此,这种同位素并不是一个显著的核废料贡献者,也就是说,它只占核废料的极小部分。快速裂变或一些更重的锕系元素裂变会产生较高产量的121m1
Sn
,例如在铀-235的热中子裂变中,每次裂变的121m1
Sn
产率是0.0007%,在快速裂变中,每次裂变的产率是0.002%[15]

除了121m1
Sn
之外还有两种核同质异能素,但他们的寿命都非常短,121m2
Sn
121m3
Sn
半衰期都以微秒计。

锡-126

More information 项: 单位:, t½ Ma ...
长寿命裂变产物
项:
单位:
t½
Ma
产额
%
Q*
KeV
βγ
*
99Tc 0.211 6.1385 294 β
126Sn 0.230 0.1084 4050 βγ
79Se 0.295 0.0447 151 β
135Cs 1.33 6.9110 269 β
93Zr 1.53 5.4575 91 βγ
107Pd 6.5  1.2499 33 β
129I 15.7  0.8410 194 βγ
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More information 热中子, 快中子 ...
每次裂变产率英语Fission product yield%[15]
热中子 快中子 14 MeV
232
Th
不发生裂变 0.0481 ± 0.0077 0.87 ± 0.20
233
U
0.224 ± 0.018 0.278 ± 0.022 1.92 ± 0.31
235
U
0.056 ± 0.004 0.0137 ± 0.001 1.70 ± 0.14
238
U
不发生裂变 0.054 ± 0.004 1.31 ± 0.21
239
Pu
0.199 ± 0.016 0.26 ± 0.02 2.02 ± 0.22
241
Pu
英语Plutonium-241
0.082 ± 0.019 0.22 ± 0.03 无数据
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锡-126(126
Sn
)是锡的放射性同位素中,半衰期最长的同位素,其半衰期长达二十三万年,并经由贝塔衰变,衰变成短寿命的锑-126的同质异能素126m1
Sb
126m2
Sb
,且该衰变产物会经由核异构转变衰变成126
Sb
,也就是说核子会从激发态的126m1
Sb
跃迁回126
Sb
,但在这个过程中会放出高能量的γ射线光子,使得使得外部接触到锡-126成为一大隐患。

锡-126是七种长寿命裂变产物之一,是其中质量在中等的产物之一。在目前几乎所有的核电站使用的热中子反应堆中,他有非常低的产额,从铀-235产额约为0.056%,因为慢中子几乎总是使铀-235或钚-239裂变成半不等。而在快速裂变、核武器或一些更重的锕系元素裂变如,就会有较高的产额[16]

锡-126衰变能较大,而且是七种长寿裂变产物中唯一能释放高能γ射线的核素。但是这种核素产额很低。如果反应堆以铀-235为燃料,在乏燃料中,每单位时间锡-126释放出的能量是锝-99的5%;如果反应堆以铀-235(65%)和钚-239(35%)为燃料,在乏燃料中,每单位时间锡-126释放出的能量是锝-99的20%。锡化学性质比较惰性,不易在环境中迁移,因此对人类健康影响不大。

图表

参见

参考文献

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