탄탈럼 동위 원소

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탄탈럼(Ta)의 안정 동위 원소는 181Ta(99.988%)와 180mTa(0.012%)의 두 종류이다.

180mTa(m은 준안정 상태를 나타냄)은 세가지 방식으로 붕괴한다. 첫째는 이성질핵 전이를 통해 바닥 상태180Ta 핵종으로 천이하거나, 베타 붕괴를 통해 180W이 되거나, 전자 포획을 통해 180Hf이 된다. 하지마 이 핵종에서의 방사선은 관측된 바가 없으며, 반감기는 1015년 이상일 것으로 관측상 알려져 있다.

이는 매우 특이한 현상으로, 180mTa의 바닥 상태인 180Ta의 반감기가 8시간 밖에 되지 않기 때문이다. 180mTa은 자연적으로 산출되는 (방사성 붕괴나 우주선 등에 의해 생기는 반감기가 짮은 핵종을 제외하면) 유일한 이성질핵이다. 또한 원시 핵종 중에 가장 드문 핵종이기도 하다.

35 종류의 인공 방사성 동위 원소가 알려져 있으며, 그 중에서 반감기가 가장 긴 것은 1.82년의 179Ta와 반감기 5.1일의 183Ta, 반감기 56.56 시간의 177Ta이다. 다른 동위 원소의 반감기는 1시간 이하이다. 또한 다양한 이성질핵이 알려져 있는데, 180mTa을 제외하고는 178m1Ta이 반감기 2.36 시간으로 가장 안정적이다.

탄탈럼의 표준 원자 질량은 180.94788(2) u이다.

[편집]

핵종
기호
Z(p) N(n)  
동위 원소 질량 (u)
 
반감기 붕괴
방식[1][n 1]
붕괴
생성물[n 2]

스핀
전형적
동위 원소
구성비
(몰 분율)
자연적
구성비
변동 범위
(몰 분율)
들뜬 에너지
155Ta 73 82 154.97459(54)# 13(4) µs
[12(+4−3) µs]
(11/2−)
156Ta 73 83 155.97230(43)# 144(24) ms β+ (95.8%) 156Hf (2−)
p (4.2%) 155Hf
156mTa 102(7) keV 0.36(4) s p 155Hf 9+
157Ta 73 84 156.96819(22) 10.1(4) ms α (91%) 153Lu 1/2+
β+ (9%) 157Hf
157m1Ta 22(5) keV 4.3(1) ms 11/2−
157m2Ta 1593(9) keV 1.7(1) ms α 153Lu (25/2−)
158Ta 73 85 157.96670(22)# 49(8) ms α (96%) 154Lu (2−)
β+ (4%) 158Hf
158mTa 141(9) keV 36.0(8) ms α (93%) 154Lu (9+)
IT 158Ta
β+ 158Hf
159Ta 73 86 158.963018(22) 1.04(9) s β+ (66%) 159Hf (1/2+)
α (34%) 155Lu
159mTa 64(5) keV 514(9) ms α (56%) 155Lu (11/2−)
β+ (44%) 159Hf
160Ta 73 87 159.96149(10) 1.70(20) s α 156Lu (2#)−
β+ 160Hf
160mTa 310(90)# keV 1.55(4) s β+ (66%) 160Hf (9)+
α (34%) 156Lu
161Ta 73 88 160.95842(6)# 3# s β+ (95%) 161Hf 1/2+#
α (5%) 157Lu
161mTa 50(50)# keV 2.89(12) s 11/2−#
162Ta 73 89 161.95729(6) 3.57(12) s β+ (99.92%) 162Hf 3+#
α (.073%) 158Lu
163Ta 73 90 162.95433(4) 10.6(18) s β+ (99.8%) 163Hf 1/2+#
α (.2%) 159Lu
164Ta 73 91 163.95353(3) 14.2(3) s β+ 164Hf (3+)
165Ta 73 92 164.950773(19) 31.0(15) s β+ 165Hf 5/2−#
165mTa 60(30) keV 9/2−#
166Ta 73 93 165.95051(3) 34.4(5) s β+ 166Hf (2)+
167Ta 73 94 166.94809(3) 1.33(7) min β+ 167Hf (3/2+)
168Ta 73 95 167.94805(3) 2.0(1) min β+ 168Hf (2−,3+)
169Ta 73 96 168.94601(3) 4.9(4) min β+ 169Hf (5/2+)
170Ta 73 97 169.94618(3) 6.76(6) min β+ 170Hf (3)(+#)
171Ta 73 98 170.94448(3) 23.3(3) min β+ 171Hf (5/2−)
172Ta 73 99 171.94490(3) 36.8(3) min β+ 172Hf (3+)
173Ta 73 100 172.94375(3) 3.14(13) h β+ 173Hf 5/2−
174Ta 73 101 173.94445(3) 1.14(8) h β+ 174Hf 3+
175Ta 73 102 174.94374(3) 10.5(2) h β+ 175Hf 7/2+
176Ta 73 103 175.94486(3) 8.09(5) h β+ 176Hf (1)−
176m1Ta 103.0(10) keV 1.1(1) ms IT 176Ta (+)
176m2Ta 1372.6(11)+X keV 3.8(4) µs (14−)
176m3Ta 2820(50) keV 0.97(7) ms (20−)
177Ta 73 104 176.944472(4) 56.56(6) h β+ 177Hf 7/2+
177m1Ta 73.36(15) keV 410(7) ns 9/2−
177m2Ta 186.15(6) keV 3.62(10) µs 5/2−
177m3Ta 1355.01(19) keV 5.31(25) µs 21/2−
177m4Ta 4656.3(5) keV 133(4) µs 49/2−
178Ta 73 105 177.945778(16) 9.31(3) min β+ 178Hf 1+
178m1Ta 100(50)# keV 2.36(8) h β+ 178Hf (7)−
178m2Ta 1570(50)# keV 59(3) ms (15−)
178m3Ta 3000(50)# keV 290(12) ms (21−)
179Ta 73 106 178.9459295(23) 1.82(3) a EC 179Hf 7/2+
179m1Ta 30.7(1) keV 1.42(8) µs (9/2)−
179m2Ta 520.23(18) keV 335(45) ns (1/2)+
179m3Ta 1252.61(23) keV 322(16) ns (21/2−)
179m4Ta 1317.3(4) keV 9.0(2) ms IT 179Ta (25/2+)
179m5Ta 1327.9(4) keV 1.6(4) µs (23/2−)
179m6Ta 2639.3(5) keV 54.1(17) ms (37/2+)
180Ta 73 107 179.9474648(24) 8.152(6) h EC (86%) 180Hf 1+
β- (14%) 180W
180m1Ta 77.1(8) keV 관측상 안정[n 3] 9− 1.2(2)×10−4
180m2Ta 1452.40(18) keV 31.2(14) µs 15−
180m3Ta 3679.0(11) keV 2.0(5) µs (22−)
180m4Ta 4171.0+X keV 17(5) µs (23,24,25)
181Ta 73 108 180.9479958(20) 관측상 안정[n 4] 7/2+ 0.99988(2)
181m1Ta 6.238(20) keV 6.05(12) µs 9/2−
181m2Ta 615.21(3) keV 18(1) µs 1/2+
181m3Ta 1485(3) keV 25(2) µs 21/2−
181m4Ta 2230(3) keV 210(20) µs 29/2−
182Ta 73 109 181.9501518(19) 114.43(3) d β- 182W 3−
182m1Ta 16.263(3) keV 283(3) ms IT 182Ta 5+
182m2Ta 519.572(18) keV 15.84(10) min 10−
183Ta 73 110 182.9513726(19) 5.1(1) d β- 183W 7/2+
183mTa 73.174(12) keV 107(11) ns 9/2−
184Ta 73 111 183.954008(28) 8.7(1) h β- 184W (5−)
185Ta 73 112 184.955559(15) 49.4(15) min β- 185W (7/2+)#
185mTa 1308(29) keV >1 ms (21/2−)
186Ta 73 113 185.95855(6) 10.5(3) min β- 186W (2−,3−)
186mTa 1.54(5) min
187Ta 73 114 186.96053(21)# 2# min
[>300 ns]
β- 187W 7/2+#
188Ta 73 115 187.96370(21)# 20# s
[>300 ns]
β- 188W
189Ta 73 116 188.96583(32)# 3# s
[>300 ns]
7/2+#
190Ta 73 117 189.96923(43)# 0.3# s
  1. 약자:
    EC: 전자 포획
    IT: 이성질핵 전이
  2. 굵은 글꼴은 안정 동위 원소, 굵은 기울임꼴은 감기가 우주의 나이보다 긴 동위 원소(거의 안정적)
  3. 유일하게 알려진 관측상 안정적인 이성질핵이다. 이성질핵 전이를 통해 180Ta, β- 붕괴를 통해 180W, 또는 전자 포획을 통해 180Hf로 반감기 over 1.2×1015 년으로 천이할 것으로 예상된다
  4. 177Lu로 천이할 것으로 예상된다.
  1. http://www.nucleonica.net/unc.aspx