Isótopos de xenón

El xenón , símbolo Xe, tiene 41 isótopos conocidos con un número de masa que va de 108 a 148, y 12 isómeros nucleares . El xenón natural, que tiene una masa atómica estándar de 131.293 (6)  u , consta de siete isótopos estables ( 126 Xe, 128 Xe, 129 Xe, 130 Xe, 131 Xe, 132 Xe y 134 Xe) y dos radioisótopos primordiales ( 124 Xe y 136 Xe), lo que lo convierte en el segundo elemento con isótopos más estables (es superado por el estaño que tiene diez isótopos estables). Se sospecha que dos de ellos ( 126 Xe y 134 Xe) pueden sufrir una desintegración beta doble , pero aún no se ha observado.

De los 33 radioisótopos conocidos de xenón, 124 Xe y 136 Xe tienen la vida media más larga, decayendo respectivamente por la captura de electrones dobles con una vida media de (1.8 ± 0.6) × 10 22  años y por la desintegración beta doble con una mitad vida de 2,11 × 10 21  años, seguido de 127 Xe (36,345 días). El isótopo de vida más corta conocido es 148 Xe con una vida media de 408  ns . De los isómeros conocidos, el más longevo es 131m Xe con una vida media de 11,934 días. Todos los demás isómeros tienen vidas medias de menos de 12 días y la mayoría de menos de 20 horas.

Los isótopos más ligeros se desintegran principalmente por emisión de positrones (β + ) en isótopos de yodo , los más pesados ​​principalmente por desintegración β - en isótopos de cesio .

Propiedades

108 Xe, descubierto en 2011, es el segundo isótopo más pesado conocido con igual número de protones y neutrones, después del 112 Ba.

124 Xe es el primer isótopo para el que se ha observado una desintegración de captura de doble electrón , y en el momento de este descubrimiento es el isótopo conocido con la vida media más larga con 1.8 × 10 22  años.

129 Xe es el producto de la desintegración β de 129 I (vida media de 16 millones de años). Al igual que este último, los isótopos 131m Xe, 133 Xe, 133m Xe y 135 Xe se encuentran entre los productos de fisión del uranio  -235 y el plutonio-  239, y pueden utilizarse como indicadores de explosión nuclear de origen humano.

Los diversos isótopos del xenón son inicialmente producidos por supernovas , pero también por gigantes rojas , y la (subsiguiente) desintegración radiactiva de elementos como el yodo, así como los productos de fisión del uranio.

En condiciones desfavorables, las concentraciones relativamente altas de isótopos radiactivos de xenón pueden emanar de los reactores nucleares debido a la liberación de productos de fisión de las barras de combustible dañadas, o si hay fugas de agua del sistema de enfriamiento primario. Sin embargo, estas concentraciones generalmente permanecen bajas en comparación con la aparición natural de gases nobles radiactivos como el 222 Rn .

Ciertos isótopos de xenón pueden servir como trazadores, en particular para dos isótopos progenitores  : la relación de concentración de isótopos en los meteoritos constituye, por ejemplo, una poderosa herramienta para estudiar la formación del sistema solar . El método de datación con yodo-xenón permite estudiar los tiempos entre la nucleosíntesis y la condensación de los objetos sólidos en el disco protoplanetario . Informes como 129 Xe / 130 Xe o 136 Xe / 130 Xe también son herramientas poderosas para estudiar la génesis de la Tierra. Por ejemplo, el exceso de 129 Xe encontrado en los depósitos de dióxido de carbono de Nuevo México podría haberse originado por la desintegración de los gases del manto de la Tierra poco después de la formación de la Tierra .

Xenón natural

El xenón natural consta de siete isótopos estables ( 126 Xe, 128 Xe, 129 Xe, 130 Xe, 131 Xe, 132 Xe y 134 Xe) y dos radioisótopos primordiales ( 124 Xe y 136 Xe) casi estables (con una vida media de 1,8 × 10 22 y 2,11 × 10 21  años respectivamente, su radiactividad es insignificante en todas las aplicaciones y, por tanto, es difícil de detectar).

Xenón 124

El xenón 124 ( 124 Xe), considerado estable durante mucho tiempo, es de hecho radiactivo, pero con la vida media más larga jamás observada en 2019, (1,8 ± 0,6) × 10 22  años (1300 mil millones de veces la edad del Universo ). Se descompone en telurio 124 mediante doble captura electrónica  :

Xenón 133

El xenón-133 ( 133 Xe, nombre comercial Xeneisol , código ATC V09 EX03 ) es un isótopo de xenón cuyo núcleo consta de 54 protones y 79 neutrones . Es un radioisótopo con una vida media de casi 5,25 días (5 días y 6 horas); se transmuta en cesio-133 estable por emisión β . Se usa por inhalación en imágenes médicas para observar la función pulmonar y tomar rayos X de los pulmones . También se utiliza a menudo para visualizar el flujo sanguíneo, especialmente en el cerebro . Es un producto de fisión importante .

Xenón 135

El xenón-135 ( 135 Xe) es el isótopo del xenón cuyo núcleo está formado por 54 protones y 81 neutrones . Es un radioisótopo con una vida media de casi 9,14 horas (9 horas y 8 minutos y algunas); se transmuta por emisión β en cesio 135 , en sí mismo un emisor β. Es un isótopo artificial de suma importancia en el uso de reactores de fisión nuclear . 135 Xe tiene una sección transversal muy grande para neutrones térmicos a 2,65 × 10 6  graneros , y por lo tanto actúa como un "  veneno de neutrones  " que puede ralentizar o detener la reacción en cadena ("  envenenamiento por xenón  "). Este efecto se descubrió en los primeros reactores nucleares construidos por el Proyecto Manhattan para producir plutonio . Afortunadamente para ellos, los ingenieros que dimensionaron el reactor habían planeado un margen para incrementar su reactividad (número de neutrones por fisión que a su vez inducen la fisión de otros átomos del combustible nuclear).
El envenenamiento del reactor por el 135 Xe jugó un papel importante en el desastre de Chernobyl .

Símbolo de isótopo	Z ( p )	N ( n )	masa isotópica	Media vida	Modo (s) de decaimiento	Isótopo (s) -hijo	Girar nuclear
	Energía de excitación
110 Xe	54	56	109,94428 (14)	310 (190) ms [105 (+ 35-25) ms]	β +	110 yo	0+
					α	106 Te
111 Xe	54	57	110.94160 (33) #	740 (200) ms	β + (90%)	111 Yo	5/2 + #
					α (10%)	107 Te
112 Xe	54	58	111,93562 (11)	2,7 (8) s	β + (99,1%)	112 Yo	0+
					α (0,9%)	108 Te
113 Xe	54	59	112.93334 (9)	2,74 (8) s	β + (92,98%)	113 Yo	(5/2 +) #
					β + , p (7%)	112 Te
					α (0,011%)	109 Te
					β + , α (0,007%)	109 Sb
114 Xe	54	60	113,927980 (12)	10.0 (4) s	β +	114 Yo	0+
115 Xe	54	61	114,926294 (13)	18 (4) s	β + (99,65%)	115 yo	(5/2 +)
					β + , p (0,34%)	114 Te
					β + , α (3 × 10 −4  % )	111 Sb
116 Xe	54	62	115,921581 (14)	59 (2) s	β +	116 Yo	0+
117 Xe	54	63	116,920359 (11)	61 (2) s	β + (99,99%)	117 Yo	5/2 (+)
					β + , p (0,0029%)	116 Te
118 Xe	54	64	117,916179 (11)	3,8 (9) min	β +	118 Yo	0+
119 Xe	54	sesenta y cinco	118,915411 (11)	5,8 (3) min	β +	119 Yo	5/2 (+)
120 Xe	54	66	119,911784 (13)	40 (1) min	β +	120 yo	0+
121 Xe	54	67	120,911462 (12)	40,1 (20) min	β +	121 Yo	(5/2 +)
122 Xe	54	68	121.908368 (12)	20,1 (1) h	β +	122 Yo	0+
123 Xe	54	69	122.908482 (10)	2,08 (2) horas	ESTO	123 yo	1/2 +
123m Xe	185,18 (22) keV			5,49 (26) µs			7/2 (-)
124 Xe	54	70	123.905893 (2)	1,8 × 10 22 a	Captura electrónica dual	124 Te	0+
125 Xe	54	71	124.9063955 (20)	16,9 (2) horas	β +	125 yo	1/2 (+)
125m1 Xe	252,60 (14) keV			56,9 (9) s	ESO	125 Xe	9/2 (-)
125m2 Xe	295,86 (15) keV			0,14 (3) µs			7/2 (+)
126 Xe	54	72	125.904274 (7)	Estable observado			0+
127 décimo	54	73	126.905184 (4)	36,345 (3) d	ESTO	127 yo	1/2 +
127m Xe	297,10 (8) keV			69,2 (9) s	ESO	127 décimo	9 / 2-
128 Xe	54	74	127.9035313 (15)	Estable observado			0+
129 Xe	54	75	128.9047794 (8)	Estable observado			1/2 +
129m Xe	236,14 (3) keV			8,88 (2) d	ESO	129 Xe	11 / 2-
130 Xe	54	76	129.9035080 (8)	Estable observado			0+
131 Xe	54	77	130.9050824 (10)	Estable observado			3/2 +
131m Xe	163,930 (8) keV			11,934 (21) d	ESO	131 Xe	11 / 2-
132 Xe	54	78	131.9041535 (10)	Estable observado			0+
132m Xe	2752,27 (17) keV			8,39 (11) ms	ESO	132 Xe	(10+)
133 Xe	54	79	132.9059107 (26)	5.2475 (5) d	β -	133 C	3/2 +
133m Xe	233.221 (18) keV			2,19 (1) d	ESO	133 Xe	11 / 2-
134 Xe	54	80	133.9053945 (9)	Estable observado			0+
134m1 Xe	1965,5 (5) keV			290 (17) ms	ESO	134 Xe	7-
134m2 Xe	3025,2 (15) keV			5 (1) µs			(10+)
135 Xe	54	81	134.907227 (5)	9,14 (2) horas	β -	135 C	3/2 +
135m Xe	526,551 (13) keV			15,29 (5) min	TI (99,99%)	135 Xe	11 / 2-
					β - (0,004%)	135 C
136 Xe	54	82	135.907219 (8)	2.11 (0.04.0.21) e21 a	β - β -	136 Ba	0+
136m Xe	1891.703 (14) keV			2,95 (9) µs			6+
137 Xe	54	83	136,911562 (8)	3.818 (13) min	β -	137 C	7 / 2-
138 Xe	54	84	137,91395 (5)	14,08 (8) min	β -	138 C	0+
139 Xe	54	85	138,918793 (22)	39,68 (14) s	β -	139 C	3 / 2-
140 Xe	54	86	139,92164 (7)	13.60 (10) s	β -	140 C	0+
141 Xe	54	87	140.92665 (10)	1,73 (1) s	β - (99,45%)	141 C	5/2 (- #)
					β - , n (0,043%)	140 C
142 Xe	54	88	141,92971 (11)	1,22 (2) s	β - (99,59%)	142 C	0+
					β - , n (0,41%)	141 C
143 Xe	54	89	142.93511 (21) #	0,511 (6) s	β -	143 C	5 / 2-
144 Xe	54	90	143.93851 (32) #	0.388 (7) s	β -	144 C	0+
					β - , n	143 C
145 Xe	54	91	144,94407 (32) #	188 (4) ms	β -	145 C	(3/2 -) #
146 Xe	54	92	145.94775 (43) #	146 (6) ms	β -	146 C	0+
147 Xe	54	93	146.95356 (43) #	130 (80) ms [0,10 (+ 10-5) s]	β -	147 C	3 / 2- #
					β - , n	146 C

1. Abreviaturas:
   CE: Captura electrónica  ;
   TI: transición isomérica .
2. Isótopos estables en grasa.
3. Radiactividad observada por primera vez a finales de la década de 2010.
4. sospecha que sufre desintegración β + β + a 126 Te .
5. teóricamente capaz de fisión espontánea .
6. Se utiliza para la radiografía de aguas subterráneas y para deducir ciertos eventos en la historia del Sistema Solar .
7. de productos de fisión .
8. Utilizado en medicina nuclear .
9. sospecha de sufrir desintegración β - β - en 134 Ba con una vida media de 11 x 10 15  años.
10. El absorbedor de neutrones más poderoso conocido, producido en plantas de energía nuclear como el producto de desintegración de 135 I, producto de desintegración en sí mismo de 135 Te, un producto de fisión . Absorbe neutrones en entornos de alto flujo de neutrones para convertirse en 136 Xe  ; consulte envenenamiento por xenón para obtener más información.

Observaciones

• La composición isotópica es la del aire.
• Existen muestras geológicas excepcionales cuya composición isotópica está fuera de la escala dada. La incertidumbre en la masa atómica de tales muestras puede exceder los valores dados.
• Los valores marcados con # no se derivan puramente de datos experimentales, sino también, al menos en parte, de tendencias sistemáticas. Los giros con argumentos de asignación débiles están entre paréntesis.
• Las incertidumbres se dan de forma concisa entre paréntesis después del decimal correspondiente. Los valores de incertidumbre denotan una desviación estándar, a excepción de la composición isotópica y la masa atómica estándar de la IUPAC, que utilizan incertidumbres expandidas.

Notas y referencias

Notas

1. El telurio 128 tiene una vida media aún mayor, pero nunca se ha observado desintegración, este valor se ha obtenido mediante las medidas de las relaciones isotópicas .

Referencias

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• (fr) Este artículo está tomado parcial o totalmente del artículo de Wikipedia en inglés titulado "  Isótopos de xenón  " ( consulte la lista de autores ) .