タンタルの同位体

タンタル(Ta)の同位体のうち天然に存在するものは、2種類あり、^180m1Ta（0.012%）と¹⁸¹Ta（99.988%）である。¹⁸¹Taは安定同位体であり、^180m1Taも現在のところ崩壊は観測されておらずほぼ安定と見なせるが、理論上は不安定同位体である。

¹⁸⁰Taは太陽系内でもっとも希少な同位体として知られているが、その起源などについては不明な点が多かった。2010年になり、¹⁸⁰Taは超新星爆発時に発生するニュートリノが¹⁸¹Taや¹⁸⁰Hfと衝突することにより生成されること、基底状態と核異性体は別個のものであることなどが日本原子力研究開発機構などの研究チームにより発表され[1]、初めて太陽系における理論上の推定量と実在量とを一致させることに成功した。

^180m1Taは、¹⁸⁰Taの基底状態への異性体転移、¹⁸⁰Wへのベータ崩壊、電子捕獲による¹⁸⁰Hfへの崩壊の3つの崩壊パターンを持つと予測されている。しかし、現在のところいずれの崩壊パターンも観測されていない。観測によって半減期の下限が10¹⁵年と定められただけである。^180m1Taの奇妙な点は、基底状態の¹⁸⁰Taの半減期が8時間しかない点である。また、^180m1Taは天然に生成する唯一の核異性体である。

タンタルは核兵器の加塩材料として提案されている（コバルトが有名）。¹⁸¹Taの被覆は熱核兵器由来の強烈な高エネルギー中性子束による照射を受けると、約1.12 MeVのガンマ放射を生ずる半減期が114.43日の放射性同位体¹⁸²Taに変化するため、数ヶ月に渡って核兵器の放射性降下物の放射能を増加させる。しかし、このような兵器が作られたりテストされたり、また使われたりしたことは知られていない。

標準原子量は180.94788(2) uである。

一覧

同位体核種	Z(p)	N(n)	同位体質量 (u)	半減期	核スピン数	天然存在比	天然存在比 (範囲)
同位体核種	励起エネルギー			半減期	核スピン数	天然存在比	天然存在比 (範囲)
¹⁵⁵Ta	73	82	154.97459(54)#	13(4) µs [12(+4-3) µs]	(11/2-)
¹⁵⁶Ta	73	83	155.97230(43)#	144(24) ms	(2-)
^156mTa	102(7) keV			0.36(4) s	9+
¹⁵⁷Ta	73	84	156.96819(22)	10.1(4) ms	1/2+
^157m1Ta	22(5) keV			4.3(1) ms	11/2-
^157m2Ta	1593(9) keV			1.7(1) ms	(25/2-)
¹⁵⁸Ta	73	85	157.96670(22)#	49(8) ms	(2-)
^158mTa	141(9) keV			36.0(8) ms	(9+)
¹⁵⁹Ta	73	86	158.963018(22)	1.04(9) s	(1/2+)
^159mTa	64(5) keV			514(9) ms	(11/2-)
¹⁶⁰Ta	73	87	159.96149(10)	1.70(20) s	(2#)-
^160mTa	310(90)# keV			1.55(4) s	(9)+
¹⁶¹Ta	73	88	160.95842(6)#	3# s	1/2+#
^161mTa	50(50)# keV			2.89(12) s	11/2-#
¹⁶²Ta	73	89	161.95729(6)	3.57(12) s	3+#
¹⁶³Ta	73	90	162.95433(4)	10.6(18) s	1/2+#
¹⁶⁴Ta	73	91	163.95353(3)	14.2(3) s	(3+)
¹⁶⁵Ta	73	92	164.950773(19)	31.0(15) s	5/2-#
^165mTa	60(30) keV				9/2-#
¹⁶⁶Ta	73	93	165.95051(3)	34.4(5) s	(2)+
¹⁶⁷Ta	73	94	166.94809(3)	1.33(7) min	(3/2+)
¹⁶⁸Ta	73	95	167.94805(3)	2.0(1) min	(2-,3+)
¹⁶⁹Ta	73	96	168.94601(3)	4.9(4) min	(5/2+)
¹⁷⁰Ta	73	97	169.94618(3)	6.76(6) min	(3)(+#)
¹⁷¹Ta	73	98	170.94448(3)	23.3(3) min	(5/2-)
¹⁷²Ta	73	99	171.94490(3)	36.8(3) min	(3+)
¹⁷³Ta	73	100	172.94375(3)	3.14(13) h	5/2-
¹⁷⁴Ta	73	101	173.94445(3)	1.14(8) h	3+
¹⁷⁵Ta	73	102	174.94374(3)	10.5(2) h	7/2+
¹⁷⁶Ta	73	103	175.94486(3)	8.09(5) h	(1)-
^176m1Ta	103.0(10) keV			1.1(1) ms	(+)
^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	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	1+
^178m1Ta	100(50)# keV			2.36(8) h	(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	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	(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	1+
^180m1Ta	77.1(8) keV			>1.2E+15 a	9-	0.00012(2)
^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(19)	STABLE	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	3-
^182m1Ta	16.263(3) keV			283(3) ms	5+
^182m2Ta	519.572(18) keV			15.84(10) min	10-
¹⁸³Ta	73	110	182.9513726(19)	5.1(1) d	7/2+
^183mTa	73.174(12) keV			107(11) ns	9/2-
¹⁸⁴Ta	73	111	183.954008(28)	8.7(1) h	(5-)
¹⁸⁵Ta	73	112	184.955559(15)	49.4(15) min	(7/2+)#
^185mTa	1308(29) keV			>1 ms	(21/2-)
¹⁸⁶Ta	73	113	185.95855(6)	10.5(3) min	(2-,3-)
^186mTa				1.54(5) min
¹⁸⁷Ta	73	114	186.96053(21)#	2# min [>300 ns]	7/2+#
¹⁸⁸Ta	73	115	187.96370(21)#	20# s [>300 ns]
¹⁸⁹Ta	73	116	188.96583(32)#	3# s [>300 ns]	7/2+#
¹⁹⁰Ta	73	117	189.96923(43)#	0.3# s

参考文献

Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report). Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005).
Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
- Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
- National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database (retrieved Sept. 2005).
- David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.