(Sn,原子量:118.710(7))共有71個同位素[2],由於錫的質子數為幻數50,因此錫的同位素相較於鄰近的核種都有較穩定的趨勢,例如錫有10個穩定同位素(3個觀測上穩定),是所有化學元素中穩定同位素最多的元素。錫的同位素包括兩種雙幻核:錫-100 (100
Sn
),發現於1994年、[3]與錫-132 (132
Sn
)。

Quick Facts 同位素, 衰變 ...
主要的錫同位素
同位素 衰變
豐度 半衰期 (t1/2) 方式 能量
MeV
產物
112Sn 0.97% 穩定,帶62粒中子
113Sn 人造 115.08  β+ 0.017 113In
114Sn 0.66% 穩定,帶64粒中子
115Sn 0.34% 穩定,帶65粒中子
116Sn 14.54% 穩定,帶66粒中子
117Sn 7.68% 穩定,帶67粒中子
117m1Sn 人造 13.939  IT 0.315 117Sn
118Sn 24.22% 穩定,帶68粒中子
119Sn 8.59% 穩定,帶69粒中子
120Sn 32.58% 穩定,帶70粒中子
121m1Sn 人造 43.9  IT 0.006 121Sn
β 0.409 121Sb
122Sn 4.63% 穩定,帶72粒中子
124Sn 5.79% 穩定,帶74粒中子
126Sn 痕量 2.3×105  β 0.338 126m2Sb
β 0.360 126m1Sb
標準原子質量英語Standard atomic weight (Ar, 標準)
←In49 Sb51
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穩定的錫同位素

Thumb
錫元素的電子組態為[] 4d10 5s2 5p2,與質子組態1s21p61d101f141g102s22p6意義不同
Thumb
質子殼層能階示意圖,質子數為50的錫正好填滿核殼層的第四個能階群。

根據核殼層模型,錫的質子組態為:1s21p61d101f141g102s22p6 ,正好填滿核殼層的第四個能階群(幻數50[4][5][6][7][8]),因此錫相較於鄰近的同位素有較高的穩定性,且錫擁有的穩定同位素數是所有化學元素中,最多的一個。

天然存在的錫元素中含有11種同位素,主要由錫-120(120
Sn
)豐度最高,佔32.5%,約達三分之一、 錫-118(118
Sn
)豐度其次,佔24.2%構成,其餘包括錫-116(116
Sn
),豐度佔約14.5%、 錫-119(119
Sn
)豐度佔約8.59%、 錫-117(117
Sn
)豐度佔約7.68%、 錫-124(124
Sn
),豐度佔約5.79%、 錫-122(122
Sn
),豐度佔約4.63%,剩下的都是含量低於1%的微量元素,他們包括: 112
Sn
(0.97%)、 114
Sn
(0.66%)、 115
Sn
(0.34%) 以及痕量126
Sn
,其中有7個穩定同位素、3個觀測上穩定的同位素和一個長壽命放射性元素[9][10][11]

錫共有3個觀測上穩定的同位素,即理論上會衰變或已知放射性但半衰期只有下限,且目前尚未觀測到其衰變的現象,包括112
Sn
,應該會經由雙電子捕獲(β+β+)衰變成鎘-112(112
Cd
)、122
Sn
,應該會經由雙β衰變(ββ)衰變成碲-122(122
Te
),以及124
Sn
,應該會經由雙β衰變(ββ)衰變成碲-124(124
Te
),半衰期下限在100×1015[9][10][11]

錫三種常見的同位素116
Sn
118
Sn
120
Sn
,是最簡單檢測並用NMR光譜進行分析的元素,其化學位移參考SnMe4[12]

錫-121m1

More information 項: 單位:, t½ a ...
中等壽命裂變產物
項:
單位:
t½
a
產額
%
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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錫-121m1(121m1
Sn
)是錫的一種放射性同位素,也是中等壽命裂變產物之一[13][14],為錫-121(121
Sn
)的核同質異能素之一,激發能量約為6.30 keV,半衰期有43.9年[2],比基態的121
Sn
擁有較高的穩定性,基態的121
Sn
半衰期只有約27小時。

在一般的熱中子反應爐,121m1
Sn
有非常低的裂變產率,因此,這種同位素並不是一個顯著的核廢料貢獻者,也就是說,它只占核廢料的極小部分。快速裂變或一些更重的錒系元素裂變會產生較高產量的121m1
Sn
,例如在鈾-235的熱中子裂變中,每次裂變的121m1
Sn
產率是0.0007%,在快速裂變中,每次裂變的產率是0.002%[15]

除了121m1
Sn
之外還有兩種核同質異能素,但他們的壽命都非常短,121m2
Sn
121m3
Sn
半衰期都以微秒計。

錫-126

More information 項: 單位:, t½ Ma ...
長壽命裂變產物
項:
單位:
t½
Ma
產額
%
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 熱中子, 快中子 ...
每次裂變產率英語Fission product yield%[15]
熱中子 快中子 14 MeV
232
Th
不發生裂變 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
不發生裂變 0.054 ± 0.004 1.31 ± 0.21
239
Pu
0.199 ± 0.016 0.26 ± 0.02 2.02 ± 0.22
241
Pu
英語Plutonium-241
0.082 ± 0.019 0.22 ± 0.03 無數據
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錫-126(126
Sn
)是錫的放射性同位素中,半衰期最長的同位素,其半衰期長達二十三萬年,並經由貝他衰變,衰變成短壽命的銻-126的同質異能素126m1
Sb
126m2
Sb
,且該衰變產物會經由核異構轉變衰變成126
Sb
,也就是說核子會從激發態的126m1
Sb
躍遷回126
Sb
,但在這個過程中會放出高能量的γ射綫光子,使得使得外部接觸到錫-126成為一大隱患。

錫-126是七種長壽命裂變產物之一,是其中質量在中等的產物之一。在目前幾乎所有的核電站使用的熱中子反應爐中,他有非常低的產額,從鈾-235產額約為0.056%,因為慢中子幾乎總是使鈾-235或鈽-239裂變成半不等。而在快速裂變、核武器或一些更重的錒系元素裂變如,就會有較高的產額[16]

錫-126衰變能較大,而且是七種長壽裂變產物中唯一能釋放高能γ射綫的核種。但是這種核種產額很低。如果反應爐以鈾-235為燃料,在乏燃料中,每單位時間錫-126釋放出的能量是鎝-99的5%;如果反應爐以鈾-235(65%)和鈽-239(35%)為燃料,在乏燃料中,每單位時間錫-126釋放出的能量是鎝-99的20%。錫化學性質比較惰性,不易在環境中遷移,因此對人類健康影響不大。

圖表

參見

參考文獻

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