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.

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

참고: Meshik, A.P., Hohenberg, C.M., Pravdivtseva, O.V., & Kapusta, Y.S. (2001). Weak decay of ¹³⁰Ba and ¹³²Ba: Geochemical measurements. Physical Review C, 64(3), 035205–1–035205–6. https://zenodo.org/record/1063702

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1. 개요
2. 바륨 동위 원소
- 2.1. 안정 동위 원소
- 2.2. 방사성 동위 원소
3. 바륨 동위 원소 표

2. 바륨 동위 원소

Barium^영어 (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

Barium^영어은 원자번호 56번의 화학 원소로, 6개의 안정 동위 원소와 1개의 관측 안정성 동위 원소를 가지고 있다.

* 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.

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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.

바륨-140(¹⁴⁰Ba)은 반감기가 약 12.8일이며, 베타 붕괴를 통해 ¹⁴⁰La으로 붕괴한다. 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. 극히 드물게는 ¹²C 클러스터를 방출하는 군집 붕괴를 일으키기도 한다.

다음은 주어진 소스에서 붕괴 방식이 명시된 바륨의 방사성 동위 원소들을 반감기가 긴 순서대로 나열한 표이다.

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바륨의 방사성 동위 원소
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

3. 바륨 동위 원소 표

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핵종 기호	Z(p)	N(n)	동위 원소 질량 (u)	반감기	붕괴 방식	붕괴 생성물	핵 스핀	전형적 동위 원소 구성비 (몰 분율)
¹¹⁴Ba	56	58	113.95068(15)	530(230) ms	β⁺, p (99.59%) α (0.37%) β⁺ (0.04%) CD (<0.0034%)	¹¹³Xe ¹¹⁰Xe ¹¹⁴Cs ¹⁰²Sn, ¹²C	0+
¹¹⁵Ba	56	59	114.94737(64)#	0.45(5) s	β⁺ β⁺, p	¹¹⁵Cs ¹¹⁴Xe	(5/2+)#
¹¹⁶Ba	56	60	115.94138(43)#	1.3(2) s	β⁺ β⁺, p	¹¹⁶Cs ¹¹⁵Xe	0+
¹¹⁷Ba	56	61	116.93850(32)#	1.75(7) s	β⁺ β⁺, α β⁺, p	¹¹⁷Cs ¹¹³I ¹¹⁶Xe	(3/2)(+#)
¹¹⁸Ba	56	62	117.93304(21)#	5.2(2) s	β⁺ β⁺, p	¹¹⁸Cs ¹¹⁷Xe	0+
¹¹⁹Ba	56	63	118.93066(21)	5.4(3) s	β⁺ β⁺, p	¹¹⁹Cs ¹¹⁸Xe	(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%)	¹²¹Cs ¹²⁰Xe	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⁺ IT	¹²⁹Cs ¹²⁹Ba	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	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 ¹³³Cs	11/2−
¹³⁴Ba	56	78	133.9045084(4)	안정	0+	0.02417(18)
¹³⁵Ba	56	79	134.9056886(4)	안정	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	0+	0.07854(24)
^136mBa	2030.466(18) keV			308.4(19) ms	IT	¹³⁶Ba	7−
¹³⁷Ba	56	81	136.9058274(5)	안정	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	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%)	¹⁴⁶La ¹⁴⁵La	0+
¹⁴⁷Ba	56	91	146.93495(22)#	0.893(1) s	β^- (99.94%) β^-, n (0.06%)	¹⁴⁷La ¹⁴⁶La	(3/2+)
¹⁴⁸Ba	56	92	147.93772(9)	0.612(17) s	β^- (99.6%) β^-, n (0.4%)	¹⁴⁸La ¹⁴⁷La	0+
¹⁴⁹Ba	56	93	148.94258(21)#	344(7) ms	β^- (99.57%) β^-, n (0.43%)	¹⁴⁹La ¹⁴⁸La	3/2−#
¹⁵⁰Ba	56	94	149.94568(43)#	300 ms	β^- β^-, n (드묾)	¹⁵⁰La ¹⁴⁹La	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−#