釷衰變鏈

釷衰變鏈是指釷-232的4n鏈。由自然產生的釷-232開始,這個衰變鏈的衰變產物包括以下幾種元素:錒、鉍、鉛、釙、鐳及氡,它們都短暫或長期地存在於任何含有釷元素的合金、化合物或礦藏中。

簡介

釷衰變鏈是指釷-232的4n鏈。由自然產生的釷-232開始,這個衰變鏈的衰變產物包括以下幾種元素:錒、鉍、鉛、釙、鐳及氡,它們都短暫或長期地存在於任何含有釷元素的合金、化合物或礦藏中。

衰變鏈

核科學裡, 衰變鏈指的是放射性衰變過程中成鏈產生的一系列衰變產物。大部分放射性元素並不直接衰變成穩定的狀態,而是經過一連串的衰變反應,最終達至穩定的同位素為止。

衰變階段的名稱取決於它與前後階段的關係。“母同位素”衰變後產生“子同位素”。子同位素有可能是穩定的,但也可以繼續衰變形成下一個子同位素。子同位素的子同位素稱為第二代子同位素。

單獨一個母原子衰變成一個子原子的時間不定,不但在不同的母子原子對中有所不同,而且在同一種母子衰變反應中也有差異。單個原子的衰變是瞬時發生的,但是最初一堆原子在經過時間 t後的衰變則由指數分布 e表示,當中的λ稱為衰變常數。正因為衰變的指數特徵,因此每一種同位素都有其半衰期。起初一定數量的相同放射性同位素在經過半衰期後,其中的一半會衰變成子同位素。實驗已經測定了數千种放射性同位素(或放射性核素)的半衰期,從幾乎馬上衰變到10年以上不等。

中間的衰變階段往往比最初放射性同位素的衰變具有更強的放射性。當達至平衡之後,第二代子同位素的量與其半衰期成正比。不過由於其活躍性與半衰期成反比,任何在衰變鏈中的核素最終都會達到母同位素的放射水平。例如,自然鈾的放射性並不特別高,但是瀝青鈾礦的放射性卻是它的13倍,因為礦中還包含鐳和其他子同位素。除了鐳明顯較高的放射性之外,衰變鏈中的下一步會產生氡。氡是一种放射性的重惰性氣體,會囤積在含有釷或鈾的岩石附近的空隙里,如地下室和礦井裡。長期接觸氡氣是導致非吸菸者患上肺癌的最主要原因。

釷的同位素

(標準原子質量:232.0377)有6種天然存在的同位素,但沒有任何一種是穩定的。其中, Th最為穩定,半衰期長達140億年(1.4×10),比地球的年齡和普遍接受的宇宙年齡還要長。天然的釷元素樣本幾乎都是由這個同位素構成,因此,釷曾經被認為是單核素元素(僅有一種穩定同位素的元素)。然而,2013年,發現深海中 Th的含量較高,因此IUPAC將釷歸類為雙核素元素。由於天然釷元素樣本中, Th和 Th存在一定的比例,因此可以給出釷的標準原子質量,約為232.0377。

目前已觀測到的釷同位素中,最輕的為釷-209、最重的為釷-238。

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