Isótopos de litio
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 25 de enero de 2022; las comprobaciones requieren 6 ediciones .Los isótopos de litio son variedades de átomos (y núcleos ) del elemento químico litio , que tienen un contenido diferente de neutrones en el núcleo. Actualmente se conocen 9 isótopos de litio y 2 estados isoméricos excitados más de algunos de sus nucleidos , 10m1 Li − 10m2 Li.
Hay dos isótopos estables de litio en la naturaleza: 6 Li (7,5%) y 7 Li (92,5%).
El isótopo artificial más estable, 8 Li, tiene una vida media de 0,8403 s.
El exótico isótopo 3Li (triprotón ) no parece existir como un sistema unido.
Origen
7 Li es uno de los pocos isótopos que surgieron durante la nucleosíntesis primaria (es decir, en el período de 1 segundo a 3 minutos después del Big Bang [1] ) en una cantidad de no más de 10 −9 de todos los elementos. [2] [3] Parte del isótopo 6 Li, al menos diez mil veces más pequeño que 7 Li, también se produce en la nucleosíntesis primordial [1] .
Aproximadamente diez veces más de 7 Li se formaron en la nucleosíntesis estelar. El litio es un producto intermedio de la reacción ppII , pero a altas temperaturas se convierte activamente en helio [4] [5] .
Las proporciones observadas de 7 Li y 6 Li no concuerdan con la predicción del modelo estándar de nucleosíntesis primordial ( BBN estándar ). Esta discrepancia se conoce como el " problema del litio primordial ". [1] [6]
Separación
El litio-6 tiene una mayor afinidad por el mercurio que el litio-7. El proceso de enriquecimiento COLEX [7] se basa en esto . Un proceso alternativo es la destilación al vacío, que tiene lugar a temperaturas de alrededor de 550 °C.
Por lo general, la separación de los isótopos de litio se requería para los programas nucleares militares ( URSS , EE . UU. , China ). Actualmente, solo Rusia y China tienen capacidades de separación operativas [7] .
Entonces, en los EE. UU. En 1954 (según otras fuentes, en 1955) , se construyó un taller para la separación de isótopos de litio en la planta militar Y-12 . El 6Li enriquecido en el isótopo se envió para la producción de armas termonucleares , y el enriquecido en 7Li, para las necesidades del programa atómico civil de EE . UU. [8] .
Aplicación
Los isótopos 6 Li y 7 Li tienen diferentes propiedades nucleares (sección transversal de absorción de neutrones térmicos, productos de reacción) y su alcance es diferente. El hafniato de litio es parte de un esmalte especial diseñado para la eliminación de desechos nucleares de actividad alta que contienen plutonio .
Litio-6
Se utiliza en la ingeniería de energía termonuclear.
Cuando el nucleido 6 Li se irradia con neutrones térmicos, se obtiene tritio 3 H radiactivo:
Gracias a esto, el litio-6 se puede utilizar como reemplazo del tritio radiactivo, inestable e inconveniente para manejar tanto en fines militares ( armas termonucleares ) como civiles ( fusión termonuclear controlada ). Las armas termonucleares suelen utilizar litio-6 deuteruro 6 LiD.
También promete usar litio-6 para producir helio-3 (a través de tritio) para su uso posterior en reactores termonucleares de deuterio-helio.
Litio-7
Se utiliza en reactores nucleares [9] . Debido a su calor específico muy alto y su baja sección transversal de captura de neutrones térmicos, el litio-7 líquido (a menudo en forma de una aleación con sodio o cesio ) sirve como un refrigerante eficaz . El fluoruro de litio-7 en una aleación con fluoruro de berilio (66 % LiF + 34 % BeF 2 ) se denomina "flybe" (FLiBe) y se utiliza como refrigerante y disolvente muy eficaz para los fluoruros de uranio y torio en sal líquida a alta temperatura. reactores , y para la producción de tritio .
Los compuestos de litio enriquecidos en el isótopo litio-7 se utilizan en los reactores PWR para mantener el régimen químico del agua, así como en el desmineralizador primario. El requerimiento anual de EE. UU. se estima en 200-300 kg , solo Rusia y China tienen producción [7] .
Tabla de isótopos de litio
| Símbolo de nucleido |
Z ( pag ) | N( n ) | Masa isotópica [10] ( a.u.m. ) |
Vida media [11] (T 1/2 ) |
Canal de descomposición | producto de descomposición | Spin y paridad del núcleo [11] |
La prevalencia del isótopo en la naturaleza. |
Gama de cambios en la abundancia isotópica en la naturaleza |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Energía de excitación | |||||||||
| 3 Li [n 1] | 3 | 0 | 3.03078(215)# | pags | 2 el | 3/2−# | |||
| 4li_ _ | 3 | una | 4.02719(23) | 9,1(9)⋅10 -23 s [5,06(52) MeV] |
pags | 3Él _ | 2− | ||
| 5 Li _ | 3 | 2 | 5.012540(50) | 3,7(3)⋅10 -22 s [1,24(10) MeV] |
pags | 4 el | 3/2- | ||
| 6 Li _ | 3 | 3 | 6.0151228874(15) | estable | 1+ | [0.019, 0.078] [12] | |||
| 6m li | 3562,88(10) keV | 5.6(14)⋅10 -17 s | IP | 6 Li _ | 0+ | ||||
| 7li_ _ | 3 | cuatro | 7.016003434(4) | estable | 3/2- | [0.922, 0.981] [12] | |||
| 8li_ _ | 3 | 5 | 8.02248624(5) | 838.7(3)ms | β- _ | 8 ser [n 2] | 2+ | ||
| 9li_ _ | 3 | 6 | 9.02679019(20) | 178,2(4) ms | β − , n (50,5(1,0)%) | 8Be [n3 ] | 3/2- | ||
| β − (49,5(1,0)%) | 9 Ser | ||||||||
| 10 Li _ | 3 | 7 | 10.035483(14) | 2,0(5)⋅10 -21 s [0,2(1,2) MeV] |
norte | 9li_ _ | (1−, 2−) | ||
| 10m1Li _ | 200(40) keV | 3.7(1.5)⋅10 -21 s | IP | 1+ | |||||
| 10m2Li_ _ | 480(40) keV | 1,35⋅10 -21 s [0,350(70) MeV] |
IP | 2+ | |||||
| 11 li | 3 | ocho | 11.0437236(7) | 8,75(6) ms | β − , norte (86,3(9)%) | 10 ser | 3/2- | ||
| β − (6,0(1,0)%) | 11 ser | ||||||||
| β − , 2n (4.1(4)%) | 9 Ser | ||||||||
| β − , 3n (1.9(2)%) | 8Be [n4 ] | ||||||||
| β − , α (1.7(3)%) | 7 el | ||||||||
| β − , división (0.0130(13)%) | 9Li , 2H _ | ||||||||
| β − , división (0.0093(8)%) | 8Li , 3H _ | ||||||||
| 12 Li _ | 3 | 9 | 12.052610(30) | norte | 11 li | (1−,2−) | |||
| 13 Li _ | 3 | diez | 13.061170(80) | 3,3⋅10 -21 s [0,2(9,2) MeV] |
2n | 11 li | 3/2−# | ||
- ↑ El descubrimiento de este isótopo no ha sido confirmado.
- ↑ Inmediatamente se divide en dos partículas α para la reacción 8 Li → 2 4 He + e −
- ↑ Inmediatamente se divide en dos partículas α para la reacción 9 Li → 2 4 He + 1 n + e −
- ↑ Inmediatamente se divide en dos partículas α para la reacción 11 Li → 2 4 He + 3 1 n + e −
Explicaciones a la tabla
- Las abundancias de isótopos se dan para la mayoría de las muestras naturales. Para otras fuentes, los valores pueden variar mucho.
- Los índices 'm', 'n', 'p' (junto al símbolo) denotan los estados isoméricos excitados del nucleido.
- Los símbolos en negrita indican productos de degradación estables. Los símbolos en cursiva y negrita denotan productos de desintegración radiactiva que tienen vidas medias comparables o mayores que la edad de la Tierra y, por lo tanto, presentes en la mezcla natural.
- Los valores marcados con un hash (#) no se derivan solo de datos experimentales, sino que se estiman (al menos parcialmente) a partir de tendencias sistemáticas en nucleidos vecinos (con las mismas proporciones Z y N ). Los valores de giro de incertidumbre y/o paridad se encierran entre paréntesis.
- La incertidumbre se da como un número entre paréntesis, expresado en unidades del último dígito significativo, significa una desviación estándar (con la excepción de la abundancia y la masa atómica estándar de un isótopo según los datos de la IUPAC , para los cuales se requiere una definición más compleja de incertidumbre usó). Ejemplos: 29770.6(5) significa 29770.6 ± 0.5; 21,48(15) significa 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) significa −2200,2 ± 1,8.
Notas
- ↑ 1 2 3 BD Fields, El problema primordial del litio , Revisiones anuales de ciencia nuclear y de partículas 2011
- ↑ Postnov K.A. Conferencias sobre astrofísica general para físicos . ; ver figura 11.1
- ↑ http://www.int.washington.edu/PHYS554/2005/vanderplas.pdf
- ↑ Conferencia 27: Nucleosíntesis estelar Archivado el 28 de mayo de 2015 en Wayback Machine // Universidad de Toledo - "La destrucción del litio en estrellas convectivas jóvenes" diapositiva 28
- ↑ Greg Ruchti, Litio en el cosmos - "El litio es frágil" diapositiva 10
- ↑ Karsten JEDAMZIK, Nucleosíntesis del Big Bang y el problema del litio cósmico
- ↑ 1 2 3 PWR - amenaza de litio , ATOMINFO.RU (23 de octubre de 2013). Consultado el 29 de diciembre de 2013.
- ↑ Litio militar de EE . UU.
- ↑ Gestión de isótopos críticos: la administración del litio-7 es necesaria para asegurar un suministro estable, GAO-13-716 // Oficina de Responsabilidad del Gobierno de EE. UU ., 19 de septiembre de 2013; pdf
- ↑ Datos basados en Huang WJ , Meng Wang , Kondev FG , Audi G. , Naimi S. La evaluación de masa atómica Ame2020 (I). Evaluación de datos de entrada y procedimientos de ajuste (inglés) // Chinese Physics C. - 2021. - Vol. 43 , edición. 3 . - Folio 030002-1-030002-342 . doi : 10.1088 / 1674-1137/abddb0 .
- ↑ 1 2 Datos proporcionados después de Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. La evaluación Nubase2020 de propiedades nucleares // Chinese Physics C . - 2021. - Vol. 45 , edición. 3 . - P. 030001-1-030001-180 . -doi : 10.1088 / 1674-1137/abddae .
- ↑ 1 2 Peso atómico del litio | Comisión de Abundancias Isotópicas y Pesos Atómicos . www.ciaaw.org . Fecha de acceso: 21 de octubre de 2021.
