Изотопы франция — разновидности атомов (и ядер) химического элемента франция, имеющие разное содержание нейтронов в ядре.
Франций не имеет стабильных изотопов. На 2025 год известно 37 изотопов франция с массовыми числами 197—233 и несколько метастабильных ядерных изомеров. Франций-223 — самый долгоживущий из изотопов франция, имеющий период полураспада 22 минуты, входит в одну из побочных ветвей природного радиоактивного ряда урана-235 благодаря чему в крайне малых количествах содержится во всех урановых минералах.
История получения В 1948—1950 году изотопы 212Fr, 218Fr, 219Fr и 220Fr зафиксировали при распаде продуктов обстрела тория дейтронами и протонами на синхротроне в Беркли.
В Дубне металлический уран облучали протонами, при этом получался франций-212. За 15 минут облучения в 1 г урана получали до 5·10−13 г франция.
В 1967 году в продуктах распада актиния, который нарабатывали бомбардировкой висмута ядрами углерода на ускорителе в Дубне нашли франций-214. С конца 60-х годов на Линейном ускорителе тяжелых ионов в Беркли облучали свинец и таллий ядрами азота и неона. Удалось получить изотопы франций-215 и 216. Там же, обстреливая золото, свинец, таллий ядрами кислорода, бора и углерода получили франций-213 и легкие изотопы 204—211. Стреляя протонами по мишени из расплавленного олова, в 1969 году на синхротроне в ЦЕРНе получили тяжёлые изотопы — 224Fr, 225Fr и 226Fr, в 1975 году там же обнаружили франций-229, бомбардируя протонами уран-лантановую мишень. Самый тяжёлый изотоп франций-233 открыли в 2010 году на синхротроне в Дармштадте другим способом — обстреливали легкую мишень из бериллия ионами урана.
Франций-197 и 198 Открыты в 2013 году. Возможные реакции получения:
Франций-199 и 200 Франций-199 впервые получен в 1999 году на циклотроне RIKEN в Японии. Тулиевую мишень обстреливали ядрами лёгкого изотопа аргона-36 (215 МэВ):
В 1995 году там же получили франций-200. Использовали поток ядер аргона-36 с энергией 186 МэВ:
Эти 2 изотопа также можно получить бомбардировкой празеодима никелем-60.
Франций-201 и 202 В 1980 году в продуктах облучения урана 600 МэВ-протонами в синхроциклотроне ЦЕРН нашли изотопы франций-201 и франций-202.
Франций-203 В 1967 году было анонсировано открытие франция-203. На Линейном ускорителе тяжелых ионов в Беркли облучали золото-197 и таллий-205 кислородом-16 (166 МэВ) и углеродом-12 (126 МэВ) соответственно. Его можно получить таким же способом как и франций-199 и 200, только используется тяжёлый изотоп аргона:
Франций-204—211 Об обнаружении изотопов франция с массовыми числами 204—211 сообщили в 1964 году. Золото-197, таллий-203, 205, и тяжёлый свинец-208 облучали кислородом-16, углеродом-12 и бором-11 (энергия частиц до 10,38 МэВ) на Линейном ускорителе тяжелых ионов в Беркли.
Франций-204—207 Для получения этих изотопов золото облучали лёгким кислородомAlpha-Decay Properties of Some Francium Isotopes Near the 126-Neutron Closed Shell. Roger D. Griffioen and Ronald D. Macfarlane. Phys. Rev. 133, B1373 – Published 23 March 1964.:
Известна реакция получения франция-205 из тулия-169 и аргона-40:
Также известна реакция получения франция-207 из тантала-181 и тяжёлого изотопа кремния:
Франций-208 Для получения этого относительно долгоживущего изотопа (период полураспада около 1 мин) используют золото и тяжёлый кислород:
Известен ещё один способ получения франция-208: легкую мишень из бериллия облучают ядрами урана-238.
Франций-209 Известны следующие реакции получения этого нуклида:
Интересна реакция с участием иттербия для получения франция-209:
Эту же реакцию можно использовать для получения франция-210 (см. ниже):
Франций-210 и 211 Эти изотопы живут относительно долго, их период полураспада порядка 3 минут. Для получения франция-210 и 211 пригодны пары Au—O и Tl—C:
Франций-212 и 213 Франций-212 был получен в 1950 году при обстреле тория протонами в Беркли. Также франций-212 может быть получен из пар Pt—F, Tl—C, Pb—B:
Франций-213 был получен в 1964 году в Беркли.
Франций-214—220 Изотопы франция с массовыми числами 214—220 были получены в результате альфа-распада более тяжёлых нуклидов:
(Дубна, 1967); (Беркли, 1970); (Беркли, 1970); (Ок-Ридж, 1968); (Беркли, 1949); (Беркли, 1948); (Беркли, 1948).
Таблица изотопов франция Символ нуклида Историческое название Z(p) N(n) Масса изотопаДанные приведены по (а. е. м.) Период полураспадаДанные приведены по (T1/2)Канал распадаПродукт распада Спин и чётность ядра Распространённость изотопа в природе Энергия возбуждения 197Fr 87 110 197,01101(6) 2,3(1,9) мс α 193At (7/2−) 198Fr 87 111 198,01028(3) 15(3) мс α 194At 3+# 199Fr 87 112 199,00726(4) 16(7) мс 1/2+# 200Fr 87 113 200,00657(8) 24(10) мс α 196At 3+# 200mFr 60(110) кэВ650(210) мс α 196At10−# ИП (редко) 200Fr201Fr 87 114201,00386(8)67(3) мс α (99 %) 197At(9/2−) β+ (1 %) 201Rn202Fr 87 115202,00337(5)290(30) мс α (97 %) 198At(3+) β+ (3 %) 202Rn 202mFr 330(90)# кэВ340(40) мс α (97 %) 198At(10−) β+ (3 %) 202Rn203Fr 87 116203,000925(17)0,55(2) с α (95 %) 199At(9/2−)# β+ (5 %) 203Rn204Fr 87 117204,000653(26)1,7(3) с α (96 %) 200At(3+) β+ (4 %) 204Rn 204m1Fr 50(4) кэВ2,6(3) с α (90 %) 200At(7+) β+ (10 %) 204Rn 204m2Fr 326(4) кэВ 1,7(6) с (10−)205Fr 87 118204,998594(8)3,80(3) с α (99 %) 201At(9/2−) β+ (1 %) 205Rn206Fr 87 119205,99867(3)~16 с β+ (58 %) 206Rn(2+, 3+) α (42 %) 202At 206m1Fr 190(40) кэВ 15,9(1) с (7+) 206m2Fr 730(40) кэВ 700(100) мс (10−)207Fr 87 120206,99695(5)14,8(1) с α (95 %) 203At9/2− β+ (5 %) 207Rn208Fr 87 121207,99714(5)59,1(3) с α (90 %) 204At7+ β+ (10 %) 208Rn209Fr 87 122208,995954(16)50,0(3) с α (89 %) 205At9/2− β+ (11 %) 209Rn210Fr 87 123209,996408(24)3,18(6) мин α (60 %) 206At6+ β+ (40 %) 210Rn211Fr 87 124210,995537(23)3,10(2) мин α (80 %) 207At9/2− β+ (20 %) 211Rn212Fr 87 125211,996202(28)20,0(6) мин β+ (57 %) 212Rn5+ α (43 %) 208At213Fr 87 126212,996189(8)34,6(3) с α (99,45 %) 209At9/2− β+ (0,55 %) 213Rn 214Fr 87 127 213,998971(9) 5,0(2) мс α 210At (1−) 214m1Fr 123(6) кэВ 3,35(5) мс α 210At (8−) 214m2Fr 638(6) кэВ 103(4) нс (11+) 214m3Fr 6477+Y кэВ 108(7) нс (33+) 215Fr 87 128 215,000341(8) 86(5) нс α 211At 9/2−216Fr 87 129216,003198(15)0,70(2) мкс α 212At(1−) β+ (2⋅10−7%) 216Rn 217Fr 87 130 217,004632(7) 16,8(19) мкс α 213At 9/2− 218Fr 87 131 218,007578(5) 1,0(6) мс α 214At 1− 218m1Fr 86(4) кэВ22,0(5) мс α 214At ИП (редко) 218Fr 218m2Fr 200(150)# кэВ высокий 219Fr 87 132 219,009252(8) 20(2) мс α 215At 9/2−220Fr 87 133220,012327(4)27,4(3) с α (99,65 %) 216At1+ β− (0,35 %) 220Ra221Fr 87 134221,014255(5)4,9(2) мин α (99,9 %) 217At5/2− β− (0,1 %) 221Ra КР (8,79⋅10−11%) 207Tl14C 222Fr 87 135 222,017552(23) 14,2(3) мин β− 222Ra 2−223FrАктиний K 87 136223,0197359(26)22,00(7) мин β− (99,99 %) 223Ra3/2(−)следовые количестваПромежуточный продукт распада урана-235 α (0,006 %) 219At 224Fr 87 137 224,02325(5) 3,33(10) мин β− 224Ra 1− 225Fr 87 138 225,02557(3) 4,0(2) мин β− 225Ra 3/2− 226Fr 87 139 226,02939(11) 49(1) с β− 226Ra 1− 227Fr 87 140 227,03184(11) 2,47(3) мин β− 227Ra 1/2+ 228Fr 87 141 228,03573(22)# 38(1) с β− 228Ra 2− 229Fr 87 142 229,03845(4) 50,2(4) с β− 229Ra (1/2+)# 230Fr 87 143 230,04251(48)# 19,1(5) с β− 230Ra 231Fr 87 144 231,04544(50)# 17,6(6) с β− 231Ra (1/2+)# 232Fr 87 145 232,04977(69)# 5(1) с β− 232Ra 233Fr 87 146 233,052518(21) 900(100) мс β− 233Ra 1/2+ # ← Изотопы радона | Изотопы радия →
Пояснения к таблице Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.
Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада. Символами, выделенными жирным курсивом, обозначены радиоактивные продукты распада, имеющие периоды полураспада, сравнимые с возрастом Земли или превосходящие его и вследствие этого присутствующие в природной смеси.
Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями и ). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.
Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК, для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.
Примечания
Категория:Изотопы Категория:Франций