Изотопы никеля

Изотопы никеля — разновидности химического элемента никеля, имеющие разное количество нейтронов в ядре. Известны изотопы никеля с массовыми числами от 48 до 80 (количество протонов 28, нейтронов от 20 до 52) и 8 ядерных изомеров.

Природный никель представляет собой смесь пяти стабильных изотопов:

⁵⁸Ni (изотопная распространённость 68,27 %)
⁶⁰Ni (изотопная распространённость 26,10 %)
⁶¹Ni (изотопная распространённость 1,13 %)
⁶²Ni (изотопная распространённость 3,59 %)
⁶⁴Ni (изотопная распространённость 0,91 %).

Среди искусственных изотопов самый долгоживущий ⁵⁹Ni (период полураспада 76 тыс. лет) и ⁶³Ni (период полураспада 100 лет). Период полураспада остальных не превышает нескольких суток.

Никель-62

Основная статья: Nickel-62^[англ.]

Никель-62 является изотопом с наибольшей энергией связи на нуклон среди известных изотопов (8,7945 МэВ). Для сравнения: энергия связи наиболее стабильного из лёгких элементов ядер гелия-4 составляет не более 7,1 МэВ/нуклон. Не следует путать с изотопом ⁵⁶Fe, имеющим наименьшую массу на нуклон, и потому также часто упоминаемый как наиболее стабильный изотоп. Разница между наибольшей энергией связи и наименьшей массой объясняется небольшой разницей масс протона и нейтрона.

Никель-63

⁶³Ni является источником мягкого бета-излучения со средней энергией 17 кэВ и максимальной энергией 67 кэВ^[1]. Бета-распад, период полураспада 100 лет, дочерний изотоп стабильный ⁶³Cu. Получают облучением нейтронами в ядерном реакторе стабильного изотопа ⁶²Ni.

Получил распространение как источник электронов для ионизации захватом электрона^[англ.]. Например, в аналитической химии для методов, основанных на подвижности ионов в газе и жидкости (Ион-мобильная спектрометрия^[англ.], детекторы электронного захвата в газовой хроматографии).

Также известны работы по созданию изотопного источника электроэнергии на основе этого изотопа^[2].

Таблица изотопов никеля

Символ нуклида	Z(p)	N(n)	Масса изотопа^[3] (а. е. м.)	Период полураспада^[4] (T_1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра^[4]	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
Символ нуклида	Энергия возбуждения			Период полураспада^[4] (T_1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра^[4]	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
48 Ni	28	20	48,01975(54)#	10# мс [>500нс]			0+
49 Ni	28	21	49,00966(43)#	13(4) мс [12(+5−3) мс]			7/2−#
50 Ni	28	22	49,99593(28)#	9,1(18) мс	β⁺	⁵⁰Co	0+
51 Ni	28	23	50,98772(28)#	30# мс [>200нс]	β⁺	⁵¹Co	7/2−#
52 Ni	28	24	51,97568(9)#	38(5) мс	β⁺ (83%)	⁵²Co	0+
52 Ni	28	24	51,97568(9)#	38(5) мс	β⁺, p (17%)	⁵¹Fe	0+
53 Ni	28	25	52,96847(17)#	45(15) мс	β⁺ (55%)	⁵³Co	(7/2−)#
53 Ni	28	25	52,96847(17)#	45(15) мс	β⁺, p (45%)	⁵²Fe	(7/2−)#
54 Ni	28	26	53,95791(5)	104(7) мс	β⁺	⁵⁴Co	0+
55 Ni	28	27	54,951330(12)	204,7(17) мс	β⁺	⁵⁵Co	7/2−
56 Ni	28	28	55,942132(12)	6,075(10) сут	β⁺	56 Co	0+
57 Ni	28	29	56,9397935(19)	35,60(6) ч	β⁺	57 Co	3/2−
58 Ni	28	30	57,9353429(7)	стабилен (>7⋅10²⁰ лет)^{[n 1]}			0+	0,680769(89)
59 Ni	28	31	58,9343467(7)	7,6(5)⋅10⁴ лет	ЭЗ (99%)	59 Co	3/2−
59 Ni	28	31	58,9343467(7)	7,6(5)⋅10⁴ лет	β⁺ (1,5⋅10⁻⁵%)^[5]	59 Co	3/2−
60 Ni	28	32	59,9307864(7)	стабилен			0+	0,262231(77)
61 Ni	28	33	60,9310560(7)	стабилен			3/2−	0,011399(6)
62 Ni	28	34	61,9283451(6)	стабилен			0+	0,036345(17)
63 Ni	28	35	62,9296694(6)	100,1(20) лет	β⁻	63 Cu	1/2−
63m Ni	87,15(11) кэВ			1,67(3) мкс			5/2−
64 Ni	28	36	63,9279660(7)	стабилен			0+	0,009256(9)
65 Ni	28	37	64,9300843(7)	2,5172(3) ч	β⁻	65 Cu	5/2−
65m Ni	63,37(5) кэВ			69(3) мкс			1/2−
66 Ni	28	38	65,9291393(15)	54,6(3) ч	β⁻	66 Cu	0+
67 Ni	28	39	66,931569(3)	21(1) с	β⁻	67 Cu	1/2−
67m Ni	1007(3) кэВ			13,3(2) мкс	β⁻	67 Cu	9/2+
67m Ni	1007(3) кэВ			13,3(2) мкс	ИП	⁶⁷Ni	9/2+
68 Ni	28	40	67,931869(3)	29(2) с	β⁻	68 Cu	0+
68m1 Ni	1770,0(10) кэВ			276(65)нс			0+
68m2 Ni	2849,1(3) кэВ			860(50) мкс			5−
69 Ni	28	41	68,935610(4)	11,5(3) с	β⁻	69 Cu	9/2+
69m1 Ni	321(2) кэВ			3,5(4) с	β⁻	69 Cu	(1/2−)
69m1 Ni	321(2) кэВ			3,5(4) с	ИП	⁶⁹Ni	(1/2−)
69m2 Ni	2701(10) кэВ			439(3)нс			(17/2−)
70 Ni	28	42	69,93650(37)	6,0(3) с	β⁻	70 Cu	0+
70m Ni	2860(2) кэВ			232(1)нс			8+
71 Ni	28	43	70,94074(40)	2,56(3) с	β⁻	71 Cu	1/2−#
72 Ni	28	44	71,94209(47)	1,57(5) с	β⁻ (>99,9%)	72 Cu	0+
72 Ni	28	44	71,94209(47)	1,57(5) с	β⁻, n (<0,1%)	71 Cu	0+
73 Ni	28	45	72,94647(32)#	0,84(3) с	β⁻ (>99,9%)	73 Cu	(9/2+)
73 Ni	28	45	72,94647(32)#	0,84(3) с	β⁻, n (<0,1%)	72 Cu	(9/2+)
74 Ni	28	46	73,94807(43)#	0,68(18) с	β⁻ (>99,9%)	74 Cu	0+
74 Ni	28	46	73,94807(43)#	0,68(18) с	β⁻, n (<0,1%)	73 Cu	0+
75 Ni	28	47	74,95287(43)#	0,6(2) с	β⁻ (98,4%)	75 Cu	(7/2+)#
75 Ni	28	47	74,95287(43)#	0,6(2) с	β⁻, n (1,6%)	74 Cu	(7/2+)#
76 Ni	28	48	75,95533(97)#	470(390) мс [0,24(+55−24) с]	β⁻ (>99,9%)	76 Cu	0+
76 Ni	28	48	75,95533(97)#	470(390) мс [0,24(+55−24) с]	β⁻, n (<0,1%)	75 Cu	0+
77 Ni	28	49	76,96055(54)#	300# мс [>300нс]	β⁻	77 Cu	9/2+#
78 Ni	28	50	77,96318(118)#	120# мс [>300нс]	β⁻	78 Cu	0+
79 Ni	28	51	78,970400(640)#	43,0 мс +86−75	β⁻	79 Cu
80 Ni	28	52	78,970400(640)#	24 мс +26−17	β⁻	80 Cu

↑ Теоретически может претерпевать двойной электронный захват в ⁵⁸Fe

Пояснения к таблице

Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.

Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.

Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада. Символами, выделенными жирным курсивом, обозначены радиоактивные продукты распада, имеющие периоды полураспада, сравнимые с возрастом Земли или превосходящие его и вследствие этого присутствующие в природной смеси.

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 Z и N). 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

↑ Источники β-излучения: Никель-63 (неопр.). Дата обращения: 31 декабря 2018. Архивировано 31 декабря 2018 года.
↑ гл. ред. П. А. Яковлев : Выпуск никеля-63 для атомных батареек начнется в 2020-2023 гг (рус.). Атомная энергия 2.0 С. 77201 (26 июня 2017). Дата обращения: 22 декабря 2021. Архивировано 12 января 2021 года.
↑ Данные приведены по Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — Bibcode: 2003NuPhA.729..337A.
↑ ¹ ² Данные приведены по Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.
↑ I. Gresits; S. Tölgyesi (September 2003). "Determination of soft X-ray emitting isotopes in radioactive liquid wastes of nuclear power plants". Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 258 (1): 107—112. doi:10.1023/A:1026214310645.

[5] Теоретически может претерпевать двойной электронный захват в ⁵⁸Fe

[1] Источники β-излучения: Никель-63 (неопр.). Дата обращения: 31 декабря 2018. Архивировано 31 декабря 2018 года.

[2] гл. ред. П. А. Яковлев : Выпуск никеля-63 для атомных батареек начнется в 2020-2023 гг (рус.). Атомная энергия 2.0 С. 77201 (26 июня 2017). Дата обращения: 22 декабря 2021. Архивировано 12 января 2021 года.

[AME2003-3] Данные приведены по Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — Bibcode: 2003NuPhA.729..337A.

[Nubase2003-4] ¹ ² Данные приведены по Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.

[6] I. Gresits; S. Tölgyesi (September 2003). "Determination of soft X-ray emitting isotopes in radioactive liquid wastes of nuclear power plants". Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 258 (1): 107—112. doi:10.1023/A:1026214310645.

[1]

[2]

[3]

[4]

[n 1]

[5]