바륨 동위 원소
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1. 개요
바륨은 7개의 안정 동위 원소를 가지는 화학 원소이다. 바륨의 동위 원소는 질량수가 114에서 153까지 존재하며, 여러 방사성 동위 원소도 존재한다. 안정 동위 원소 중 138Ba가 약 71.7%로 가장 풍부하며, 130Ba와 132Ba는 매우 긴 반감기를 가져 안정 동위 원소로 간주된다. 방사성 동위 원소는 다양한 반감기를 가지며, 붕괴 방식과 붕괴 생성물이 다르다.
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탄소 동위원소는 양성자 수는 6개로 같지만 중성자 수가 다른 탄소의 여러 형태로, 자연계에는 안정 동위원소인 탄소-12, 탄소-13과 방사성 동위원소인 탄소-14가 존재하며, 각각 원자 질량 단위 기준, 핵자기 공명 분광법, 방사성탄소연대측정법 등에 활용되고 비율 분석은 다양한 학문 분야에서 과거 환경 연구에 사용된다. - 원소별 동위 원소 목록 - 베릴륨 동위 원소
베릴륨 동위 원소는 자연계에 주로 존재하는 안정 동위원소 베릴륨-9와 방사성 동위원소로 구성되며, 베릴륨-7과 베릴륨-10은 우주선에 의해 생성되어 연구에 활용되고, 베릴륨은 안정 동위원소가 하나뿐인 특이한 원소이다.
| 바륨 동위 원소 | |
|---|---|
| 바륨 동위 원소 정보 | |
| 일반 정보 | |
| 원소 기호 | Ba |
| 원자 번호 | 56 |
| 중성자 수 | 가변적 (74 ~ 97) |
| 핵종 | 40 |
| 표준 원자 질량 | 137.327(7) u |
| 안정 동위 원소 | |
| 동위 원소 | 132Ba, 134Ba, 135Ba, 136Ba, 137Ba, 138Ba |
| 존재 비율 | 0.10%, 2.42%, 6.59%, 7.85%, 11.23%, 71.70% |
| 방사성 동위 원소 | |
| 동위 원소 | 130Ba, 133Ba |
| 반감기 (130Ba) | (0.5–2.7)×1021 년 |
| 붕괴 방식 (130Ba) | εε (130Xe로 붕괴) |
| 반감기 (133Ba) | 10.51 년 |
| 붕괴 방식 (133Ba) | ε (133Cs로 붕괴) |
| 주석 | |
2. 바륨 동위 원소
Barium영어 (화학 원소)는 자연에서 7개의 안정 동위 원소(130Ba, 132Ba, 134Ba, 135Ba, 136Ba, 137Ba, 138Ba)로 구성되어 있다. 이 외에도 여러 방사성 동위 원소가 존재하며, 질량수는 114에서 153까지 존재한다.138Ba는 가장 흔한 바륨 동위 원소로, 자연계에 존재하는 바륨의 약 71.7%를 차지한다. 130Ba와 132Ba는 매우 긴 반감기를 가지고 있어 안정 동위 원소로 간주되지만, 이론적으로는 이중 베타 붕괴를 통해 각각 130Xe와 132Xe로 붕괴할 수 있다. 134Ba, 135Ba, 136Ba, 137Ba는 모두 안정 동위 원소이다.133Ba은 반감기가 약 10.5년으로 비교적 긴 방사성 동위 원소이며, 전자 포획을 통해 133Cs으로 붕괴한다. 140Ba은 반감기가 약 12.8일이며, 베타 붕괴를 통해 140La으로 붕괴한다. 이 외에도 다양한 반감기를 가진 방사성 동위 원소들이 존재하며, 대부분 베타 붕괴 또는 전자 포획을 통해 다른 원소로 변환된다. 114Ba는 매우 짧은 반감기(약 0.46초)를 가지며, 베타 붕괴, 양성자 방출, 알파 붕괴 등 다양한 붕괴 방식을 보인다. 극히 드물게는 12C 클러스터를 방출하는 군집 붕괴를 일으키기도 한다.
2. 1. 안정 동위 원소
Barium영어은 원자번호 56번의 화학 원소로, 6개의 안정 동위 원소와 1개의 관측 안정성 동위 원소를 가지고 있다.- '''138Ba'''는 가장 흔한 바륨 동위 원소로, 자연계에 존재하는 바륨의 약 71.7%를 차지한다.[4]
- '''130Ba'''와 '''132Ba'''는 매우 긴 반감기를 가지고 있어 안정 동위 원소로 간주되지만, 이론적으로는 이중 베타 붕괴를 통해 각각 '''130Xe'''[2]와 '''132Xe'''[3]로 붕괴할 수 있다.
- '''134Ba''', '''135Ba''', '''136Ba''', '''137Ba'''는 모두 안정 동위 원소이다.
| 동위 원소 | 양성자 수 | 중성자 수 | 존재 비율 |
|---|---|---|---|
| 130Ba | 56 | 74 | 0.11% |
| 132Ba | 56 | 76 | 0.10% |
| 134Ba | 56 | 78 | 2.42% |
| 135Ba | 56 | 79 | 6.59% |
| 136Ba | 56 | 80 | 7.85% |
| 137Ba | 56 | 81 | 11.23% |
| 138Ba | 56 | 82 | 71.7% |
2. 2. 방사성 동위 원소
바륨-133(133Ba)은 반감기가 약 10.5년으로 비교적 긴 방사성 동위 원소이며, 전자 포획을 통해 133Cs으로 붕괴한다.[9]바륨-140(140Ba)은 반감기가 약 12.8일이며, 베타 붕괴를 통해 140La으로 붕괴한다.[17] 이후 140La은 다시 140Ce으로 붕괴한다.
이 외에도 다양한 반감기를 가진 방사성 동위 원소들이 존재하며, 대부분 베타 붕괴 또는 전자 포획을 통해 다른 원소로 변환된다.
바륨-114(114Ba)는 매우 짧은 반감기(약 0.46초)를 가지며, 베타 붕괴, 양성자 방출, 알파 붕괴 등 다양한 붕괴 방식을 보인다.[9][10][11] 극히 드물게는 12C 클러스터를 방출하는 군집 붕괴를 일으키기도 한다.[13]
다음은 주어진 소스에서 붕괴 방식이 명시된 바륨의 방사성 동위 원소들을 반감기가 긴 순서대로 나열한 표이다.
| 핵종 | 반감기 | 붕괴 방식 | 붕괴 생성물 |
|---|---|---|---|
| 133Ba | 10.51(5) 년 | ε | 133Cs |
| 140Ba | 12.752(3) 일 | β- | 140La |
| 128Ba | 2.43(5) 일 | β+ | 128Cs |
| 131Ba | 11.50(6) 일 | β+ | 131Cs |
| 139Ba | 83.06(28) 분 | β- | 139La |
| 126Ba | 100(2) 분 | β+ | 126Cs |
| 141Ba | 18.27(7) 분 | β- | 141La |
| 127Ba | 12.7(4) 분 | β+ | 127Cs |
| 124Ba | 11.0(5) 분 | β+ | 124Cs |
| 142Ba | 10.6(2) 분 | β- | 142La |
| 144Ba | 11.5(2) 초 | β- | 144La |
| 121Ba | 29.7(15) 초 | β+ (99.98%) | 121Cs |
| 120Ba | 24(2) 초 | β+ | 120Cs |
| 143Ba | 14.5(3) 초 | β- | 143La |
| 119Ba | 5.4(3) 초 | β+ (75%) | 119Cs |
| 118Ba | 5.2(2) 초 | β+ | 118Cs |
| 145Ba | 4.31(16) 초 | β- | 145La |
| 117Ba | 1.75(7) 초 | β+ (87%) | 117Cs |
| 116Ba | 1.3(2) 초 | β+ (97%) | 116Cs |
| 146Ba | 2.22(7) 초 | β- (99.98%) | 146La |
| 147Ba | 0.893(1) 초 | β- (99.93%) | 147La |
| 114Ba | 0.46(13) 초 | β+ (79%), α (0.9%), β+, p (20%) | 114Cs, 110Xe, 113Xe |
| 115Ba | 0.45(5) 초 | β+ | 115Cs |
| 148Ba | 0.612(17) 초 | β- (99.6%) | 148La |
| 149Ba | 344(7) 밀리초 | β- (96.1%) | 149La |
| 150Ba | 258(5) 밀리초 | β- (99.0%) | 150La |
기호
3. 바륨 동위 원소 표
Z(p) N(n) 동위 원소 질량 (u) 반감기 붕괴 방식 붕괴 생성물 핵 스핀 전형적
동위 원소
구성비
(몰 분율)자연적
구성비
변동 범위
(몰 분율)114Ba 56 58 113.95068(15) 530(230) ms β+, p (99.59%)
α (0.37%)
β+ (0.04%)
CD (<0.0034%)[13]113Xe110Xe114Cs102Sn, 12C 0+ 115Ba 56 59 114.94737(64)# 0.45(5) s β+
β+, p115Cs114Xe (5/2+)# 116Ba 56 60 115.94138(43)# 1.3(2) s β+
β+, p116Cs115Xe 0+ 117Ba 56 61 116.93850(32)# 1.75(7) s β+
β+, α
β+, p117Cs113I116Xe (3/2)(+#) 118Ba 56 62 117.93304(21)# 5.2(2) s β+
β+, p118Cs117Xe 0+ 119Ba 56 63 118.93066(21) 5.4(3) s β+
β+, p119Cs118Xe (5/2+) 120Ba 56 64 119.92604(32) 24(2) s β+ 120Cs 0+ 121Ba 56 65 120.92405(15) 29.7(15) s β+ (99.98%)
β+, p (0.02%)121Cs120Xe 5/2(+) 122Ba 56 66 121.91990(3) 1.95(15) min β+ 122Cs 0+ 123Ba 56 67 122.918781(13) 2.7(4) min β+ 123Cs 5/2(+) 124Ba 56 68 123.915094(13) 11.0(5) min β+ 124Cs 0+ 125Ba 56 69 124.914473(12) 3.5(4) min β+ 125Cs 1/2(+#) 126Ba 56 70 125.911250(13) 100(2) min β+ 126Cs 0+ 127Ba 56 71 126.911094(12) 12.7(4) min β+ 127Cs 1/2+ 127mBa 80.33(12) keV 1.9(2) s IT 127Ba 7/2− 128Ba 56 72 127.908318(11) 2.43(5) d β+ 128Cs 0+ 129Ba 56 73 128.908679(12) 2.23(11) h β+ 129Cs 1/2+ 129mBa 8.42(6) keV 2.16(2) h β+
IT129Cs129Ba 7/2+# 130Ba 56 74 129.9063208(30) 1.6(±1.1)×1021 yrs εε 130Xe 0+ 0.00106(1) 130mBa 2475.12(18) keV 9.54(14) ms IT '130Ba' 8− 131Ba 56 75 130.906941(3) 11.50(6) d β+ 131Cs 1/2+ 131mBa 187.14(12) keV 14.6(2) min IT 131Ba 9/2− 132Ba 56 76 131.9050613(11) 관측상 안정[15] 0+ 0.00101(1) 133Ba 56 77 132.9060075(11) 10.51(5) yrs ε 133Cs 1/2+ 133mBa 288.247(9) keV 38.9(1) h IT (99.99%)
ε (0.0096%)133Ba
133Cs11/2− 134Ba 56 78 133.9045084(4) 안정[16] 0+ 0.02417(18) 135Ba 56 79 134.9056886(4) 안정[16] 3/2+ 0.06592(12) 135mBa 268.22(2) keV 28.7(2) h IT 135Ba 11/2− 136Ba 56 80 135.9045759(4) 안정[16] 0+ 0.07854(24) 136mBa 2030.466(18) keV 308.4(19) ms IT 136Ba 7− 137Ba 56 81 136.9058274(5) 안정[16] 3/2+ 0.11232(24) 137m1Ba 661.659(3) keV 2.552(1) min IT 137Ba 11/2− 137m2Ba 2349.1(4) keV 0.59(10) µs (17/2−) 138Ba 56 82 137.9052472(5) 안정[16] 0+ 0.71698(42) 138mBa 2090.54(6) keV 800(100) ns 6+ 139Ba 56 83 138.9088413(5) 83.06(28) min β- 139La 7/2− 140Ba 56 84 139.910605(9) 12.752(3) d β- 140La 0+ 141Ba 56 85 140.914411(9) 18.27(7) min β- 141La 3/2− 142Ba 56 86 141.916453(7) 10.6(2) min β- 142La 0+ 143Ba 56 87 142.920627(14) 14.5(3) s β- 143La 5/2− 144Ba 56 88 143.922953(14) 11.5(2) s β- 144La 0+ 145Ba 56 89 144.92763(8) 4.31(16) s β- 145La 5/2− 146Ba 56 90 145.93022(8) 2.22(7) s β- (99.98%)
β-, n (0.02%)146La145La 0+ 147Ba 56 91 146.93495(22)# 0.893(1) s β- (99.94%)
β-, n (0.06%)147La146La (3/2+) 148Ba 56 92 147.93772(9) 0.612(17) s β- (99.6%)
β-, n (0.4%)148La147La 0+ 149Ba 56 93 148.94258(21)# 344(7) ms β- (99.57%)
β-, n (0.43%)149La148La 3/2−# 150Ba 56 94 149.94568(43)# 300 ms β-
β-, n (드묾)150La149La 0+ 151Ba 56 95 150.95081(43)# 200# ms β- 151La 3/2−# 152Ba 56 96 151.95427(54)# 100# ms β- 152La 0+ 153Ba 56 97 152.95961(86)# 80# ms β- 153La 5/2−#