Русская Википедия:Изотопы гелия
Изото́пы ге́лия — разновидности атомов (и ядер) химического элемента гелия, имеющие разное содержание нейтронов в ядре. Всего известно на данный момент времени 9 изотопов, но только два из них стабильны. Природный гелий состоит из двух стабильных изотопов: 4He (изотопная распространённость — 99,99986 %) и гораздо более редкого 3He (0,00014 %; содержание гелия-3 в разных природных источниках может варьировать в довольно широких пределах)[1][2]. Самым долгоживущим радиоизотопом является 6He с периодом полураспада 807 миллисекунд.
Происхождение
Гелий в атмосфере, почти весь состоящий из тяжёлого нуклида He4, является продуктом α-распада тяжёлых радиоактивных элементов (урана, радия, тория, актиния), лишь незначительная его часть является реликтовой (то есть захваченной миллиарды лет назад уплотнявшейся космической пылью, из которой образовалась Земля)[1][2]. Скорость образования гелия ничтожна и составляет около 1,16Шаблон:E см³ на 1 г U и 2,43Шаблон:E см³ на 1 г Th в год. Одна тонна связанного в минералах урана испускает за год всего 0,12 см³ гелия. Этот процесс ежегодно накапливает в доступных изучению толщах Земли и вод (25-28)Шаблон:E м³ газа[1].
Содержание 3He в выделенном из атмосферы гелии ничтожно мало, отношение 3He/4He для воздуха равно 1,1Шаблон:E, а для гелия из природных газов 1,4Шаблон:E. Установлено, что 3He получается в результате β-распада тяжёлого нуклида водорода — трития, который образуется в ряде ядерных реакций в земной коре и верхних слоях атмосферы. В последних тритий возникает при обстреле азота нейтронами космического излучения[2]:
<math>\mathrm{{}^{14}_{7}N} + \mathrm{{}^{1}_{0}n} \rightarrow \mathrm{{}^{3}_{1}T}+ \mathrm{{}^{12}_{6}C}.</math>
Тритий с периодом полураспада (Шаблон:Math1/2=12,46 лет) превращается в 3He:
<math>\mathrm{{}^{3}_{1}T}\rightarrow\mathrm{{}^{3}_{2}He}+ e^- + \bar{\nu}_e.</math>
Звёздный гелий (гелий Вселенной) — продукт термоядерной реакции синтеза ядер водорода, протекающей на Солнце и звездах по протон-протонному и углеродно-азотному циклам[1].
Известны ещё шесть радиоактивных изотопов гелия, являющихся продуктами искусственных ядерных реакций. Так, например, нуклид 6He был получен при бомбардировке бериллия нейтронами[1]:
<math>\mathrm{{}^{9}_{4}Be} + \mathrm{{}^{1}_{0}n} \rightarrow \mathrm{{}^{6}_{2}He}+ \mathrm{{}^{4}_{2}He}.</math>
Таблица изотопов гелия
Пояснения к таблице
- Распространённость изотопов приведена для земной атмосферы. Для других источников значения могут сильно отличаться.
- Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада.
- 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 Шаблон:Math и Шаблон:Math). 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
Шаблон:Изотопы гелия Шаблон:Список изотопов
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Шаблон:Книга
- ↑ 2,0 2,1 2,2 Шаблон:Книга
- ↑ Данные приведены по Шаблон:AME2020
- ↑ 4,0 4,1 Данные приведены по Шаблон:Nubase2020
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ 6,0 6,1 Шаблон:Cite web
