Ізотопи бору

Ізотопи бору - нукліди хімічного елементу бору, які мають різну кількість нейтронів, а, отже, різну атомну масу.

Загальний опис

Природний бор складається тільки з двох стабільних ізотопів. На частку легкого бору-10 в природній суміші припадає близько 19,9%, решта, а саме 80.1% — важкий бор-11^[1]^[2]. Деякі вчені вважають, що відношення ¹¹В : ¹⁰В = 81 : 19 непостійне і що в надрах Землі відбувається частковий розподіл і перерозподіл ізотопів бору. На думку інших, всі відхилення в ізотопному складі — від того, що визначають його різними приладами і методами; але в роботах вчених і цієї групи, говориться, що бор, виділений з морської води, на 2% важчий за бор, добутий з мінералів. Існує, щоправда, й інше пояснення відхилень в ізотопному складі бору, добутого з різних зразків. Суть його в тому, що під дією швидких протонів частина бору-10 перетворюється на берилій-7, а той у свою чергу (після серії ядерних перетворень) — в гелій-4.

За величиною перетину захоплення теплових нейтронів легкий ізотоп бору ¹⁰В посідає одне з перших місць серед всіх ізотопів елементів, а важкий ¹¹В — одне з найостанніших. Це означає, що матеріали на основі обох ізотопів елементу №5 вельми цікаві для реакторобудування, як, втім, і для інших областей атомної техніки.

Окрім цих відомі ще 12 радіоактивних ізотопів бору з масовими числами від ⁶В до ¹⁹В, найстійкішим з котрих є радіоізотоп ⁸В з періодом напіврозпаду 0,77 секунд. Всі решта ізотопів мають період напіврозпаду менший, ніж 17,35 мс, а для найменш стабільного з них, ⁷B, ця величина становить 150 йоктосекунд. Ізотопи з атомними масами меншими 10 розпадаються до гелію (⁷B і ⁹B за посередництва короткоживучих ізотопів берилію), а ті, що мають масу понад 10, здебільшого перетворюються на вуглець.

Таблиця

Символ ізотопу	Z(p)	N(n)	Маса ізотопу (u)	Період напіврозпаду	Типи розпаду^[3]^{[n 1]}	Дочірні ізотопи^{[n 2]}	Спін і парність ядра^{[n 3]}	Поширеність ізотопу в природі (мольна частка)	Діапазон розподілу в природі (мольна частка)
⁶B	5	1	6.04681(75)#
⁷B	5	2	7.02992(8)	350(50)×10⁻²⁴ с [1.4(2) МеВ]	p	6Be^{[n 4]}	(3⁄2−)
⁸B^{[n 5]}	5	3	8.0246072(11)	770(3) мс	β⁺, α	2 4He	2+
⁹B	5	4	9.0133288(11)	800(300)×10⁻²¹ с [0.54(21) кеВ]	p	8Be^{[n 6]}	3⁄2−
¹⁰B	5	5	10.0129370(4)	Стабільний			3+	19.9(7)	18.929–20.386
¹¹B	5	6	11.0093054(4)	Стабільний			3⁄2−	80.1(7)	79.614–81.071
¹²B	5	7	12.0143521(15)	20.20(2) мс	β⁻ (98.4%)	12C	1+
¹²B	5	7	12.0143521(15)	20.20(2) мс	β⁻, α (1.6%)	8Be^{[n 7]}	1+
¹³B	5	8	13.0177802(12)	17.33(17) мс	β⁻ (99.72%)	13C	3⁄2−
¹³B	5	8	13.0177802(12)	17.33(17) мс	β⁻, n (0.279%)	12C	3⁄2−
¹⁴B	5	9	14.025404(23)	12.5(5) мс	β⁻ (93.96%)	14C	2−
¹⁴B	5	9	14.025404(23)	12.5(5) мс	β⁻, n (6.04%)	13C	2−
¹⁵B	5	10	15.031103(24)	9.87(7) мс	β⁻, n (93.6%)	14C	3⁄2−
					β⁻ (6.0%)	15C
					β⁻, 2n (0.40%)	13C
¹⁶B	5	11	16.03981(6)	<190×10⁻¹² с [<0.1 MeV]	n	15B	0−
¹⁷B^{[n 8]}	5	12	17.04699(18)	5.08(5) мс	β⁻, n (63.0%)	16C	(3⁄2−)
					β⁻ (22.1%)	17C
					β⁻, 2n (11.0%)	15C
					β⁻, 3n (3.5%)	14C
					β⁻, 4n (0.40%)	13C
¹⁸B	5	13	18.05617(86)#	<26 нс	n	17B	(4−)#
¹⁹B^{[n 8]}	5	14	19.06373(43)#	2.92(13) мс	β⁻	19C	(3⁄2−)#

↑ Скорочення:
ЕЗ: електронне захоплення
↑ Жирним для стабільних ізотопів
↑ Спіни зі слабким оцінковим обґрунтуванням взяті в дужки.
↑ В свою чергу розпадається до ⁴He з подвійним випусканням протона, в результаті реакції ⁷B → ⁴He + 3 ¹H
↑ Має 1 протон гало
↑ одразу ж розпадається на дві α-частинки, в результаті реакції ⁹B → 2 ⁴He + ¹H
↑ Одразу ж розпадається на дві α-частинки, в результаті реакції ¹²B → 3 ⁴He + e^-
↑ ^а ^б Має 2 нейтрони гало

Нотатки

Поширеність ізотопів наведена для більшості природних земних взірців. Для інших джерел значення можуть сильно відрізнятися.
Комерційно доступні матеріали можуть підлягати прихованому або випадковому розділенню на ізотопи. Можуть траплятись суттєві відхилення від поданої маси і складу.
Оцінки позначені # отримані не з чисто експериментальних даних, але частково із систематичних трендів у сусідніх нуклідів (з такими самими відношеннями $Z$ і $N$ ). Спіни зі слабким оцінковим обґрунтуванням взяті в дужки.
похибку вимірювання подано в скороченій формі в дужках після відповідних останніх цифр. Похибка позначає одне стандартне відхилення, за винятком ізотопної поширеності та атомної маси від IUPAC, яка використовує складніші визначення похибок^[4]. Приклади: 29770,6(5) означає 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означає 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означає −2200,2 ± 1,8.
Маси радіонуклідів подані за даними Комісії з символів, одиниць, номенклатури, атомних мас і фундаментальних констант (SUNAMCO) IUPAP.
Поширеності ізотопів подані за даними Комісії з ізотопних поширеностей і атомних мас IUPAC.

Застосування

Бор-10

Бор-10 застосовують у борній нейтрон-захоплювальній терапії(інші мови) (BNCT) як експериментальний метод лікування деяких злоякісних пухлин мозку.

Примітки

↑ В. В. Громов. Разделение и использование стабильных изотопов бора. — Москва : ВИНИТИ, 1990.(рос.)
↑ Рисованый В.Д., Захаров А.В. и др. Бор в ядерной технике. — 2-е, перераб. и доп. — Димитровград : ОАО "ГНЦ НИИАР", 2011. — 668 с.(рос.)
↑ Universal Nuclide Chart. nucleonica. Архів оригіналу за 19 лютого 2017. Процитовано 11 січня 2017.
↑ 2.5.7. Standard and expanded uncertainties. Engineering Statistics Handbook. Архів оригіналу за 23 грудня 2016. Процитовано 16 вересня 2010.