天然のキセノン(Xe)は9種の安定同位体からなる（124Xe、126Xe、134Xe、136Xeは二重ベータ崩壊を受けることが予測されるが、これまで観測されたことはないため安定同位体と見なされる）[1][2]。全元素中においてキセノンは、安定同位体が10種のスズに次いで2番目に多くの安定同位体を持つ[3]。
キセノンは40種以上の放射性同位体が知られている。129Xeは129Iのβ崩壊によって生成する。また、131mXeと133Xe、133mXeそして135Xeは235Uと239Puの核分裂反応によって生成するため、核爆発の指標に使われる。
人工的同位体である135Xeは原子炉の稼働において非常に重要である。135Xeは2.65×106 bという非常に大きな熱中性子(断面積)を持ち、核反応を減速または停止する中性子吸収体としての働く。これはプルトニウム製造のためにアメリカのマンハッタン計画で作られた初期の原子炉で発見された。定常運転状態あるいは出力上昇中の原子炉では発生する中性子線と135Xeは釣り合っているか中性子線が増えているが、出力を低下させていくと135Xeが増加し、放射性崩壊によりこれが消滅するまで原子炉の出力を引き上げる事ができなくなる。これをキセノンオーバーライドと言い、この状態にあるにもかかわらず無理に制御棒を引き抜いて出力を上げようとした事がチェルノブイリ原子力発電所事故の原因の一つと言われている。
キセノンの放射性同位体は、原子炉中の燃料棒の亀裂から放出した核分裂ガスまたは冷却水中の核分裂したウランから比較的高濃度で見られる。これら同位体の濃度は自然発生する222Rnに比べても低い。
隕石中のキセノンの放射性同位体は太陽系の形成と進化の研究の強力なツールである。放射年代測定の(ヨウ素-キセノン法)からは、宇宙の元素合成と(原始太陽系星雲)の固体濃縮との間の年数が得られる。
一覧
| 同位体核種 | Z(p) | N(n) | 同位体質量 (u) | 半減期 | 核スピン数 | 天然存在比 | 天然存在比 (範囲) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 励起エネルギー | |||||||
| 110Xe | 54 | 56 | 109.94428(14) | 310(190) ms [105(+35-25) ms] | 0+ | ||
| 111Xe | 54 | 57 | 110.94160(33)# | 740(200) ms | 5/2+# | ||
| 112Xe | 54 | 58 | 111.93562(11) | 2.7(8) s | 0+ | ||
| 113Xe | 54 | 59 | 112.93334(9) | 2.74(8) s | (5/2+)# | ||
| 114Xe | 54 | 60 | 113.927980(12) | 10.0(4) s | 0+ | ||
| 115Xe | 54 | 61 | 114.926294(13) | 18(4) s | (5/2+) | ||
| 116Xe | 54 | 62 | 115.921581(14) | 59(2) s | 0+ | ||
| 117Xe | 54 | 63 | 116.920359(11) | 61(2) s | 5/2(+) | ||
| 118Xe | 54 | 64 | 117.916179(11) | 3.8(9) min | 0+ | ||
| 119Xe | 54 | 65 | 118.915411(11) | 5.8(3) min | 5/2(+) | ||
| 120Xe | 54 | 66 | 119.911784(13) | 40(1) min | 0+ | ||
| 121Xe | 54 | 67 | 120.911462(12) | 40.1(20) min | (5/2+) | ||
| 122Xe | 54 | 68 | 121.908368(12) | 20.1(1) h | 0+ | ||
| 123Xe | 54 | 69 | 122.908482(10) | 2.08(2) h | 1/2+ | ||
| 123mXe | 185.18(22) keV | 5.49(26) µs | 7/2(-) | ||||
| 124Xe | 54 | 70 | 123.905893(2) | 1.8×1022 a[4] | 0+ | 0.000952(3) | |
| 125Xe | 54 | 71 | 124.9063955(20) | 16.9(2) h | 1/2(+) | ||
| 125m1Xe | 252.60(14) keV | 56.9(9) s | 9/2(-) | ||||
| 125m2Xe | 295.86(15) keV | 0.14(3) µs | 7/2(+) | ||||
| 126Xe | 54 | 72 | 125.904274(7) | 安定 | 0+ | 0.000890(2) | |
| 127Xe | 54 | 73 | 126.905184(4) | 36.345(3) d | 1/2+ | ||
| 127mXe | 297.10(8) keV | 69.2(9) s | 9/2- | ||||
| 128Xe | 54 | 74 | 127.9035313(15) | 安定 | 0+ | 0.019102(8) | |
| 129Xe | 54 | 75 | 128.9047794(8) | 安定 | 1/2+ | 0.264006(82) | |
| 129mXe | 236.14(3) keV | 8.88(2) d | 11/2- | ||||
| 130Xe | 54 | 76 | 129.9035080(8) | 安定 | 0+ | 0.040710(13) | |
| 131Xe | 54 | 77 | 130.9050824(10) | 安定 | 3/2+ | 0.212324(30) | |
| 131mXe | 163.930(8) keV | 11.934(21) d | 11/2- | ||||
| 132Xe | 54 | 78 | 131.9041535(10) | 安定 | 0+ | 0.269086(33) | |
| 132mXe | 2752.27(17) keV | 8.39(11) ms | (10+) | ||||
| 133Xe | 54 | 79 | 132.9059107(26) | 5.2475(5) d | 3/2+ | ||
| 133mXe | 233.221(18) keV | 2.19(1) d | 11/2- | ||||
| 134Xe | 54 | 80 | 133.9053945(9) | 安定 [>11×1015 a] | 0+ | 0.104357(21) | |
| 134m1Xe | 1965.5(5) keV | 290(17) ms | 7- | ||||
| 134m2Xe | 3025.2(15) keV | 5(1) µs | (10+) | ||||
| 135Xe | 54 | 81 | 134.907227(5) | 9.14(2) h | 3/2+ | ||
| 135mXe | 526.551(13) keV | 15.29(5) min | 11/2- | ||||
| 136Xe | 54 | 82 | 135.907219(8) | 安定 [>10×1021 a] | 0+ | 0.088573(44) | |
| 136mXe | 1891.703(14) keV | 2.95(9) µs | 6+ | ||||
| 137Xe | 54 | 83 | 136.911562(8) | 3.818(13) min | 7/2- | ||
| 138Xe | 54 | 84 | 137.91395(5) | 14.08(8) min | 0+ | ||
| 139Xe | 54 | 85 | 138.918793(22) | 39.68(14) s | 3/2- | ||
| 140Xe | 54 | 86 | 139.92164(7) | 13.60(10) s | 0+ | ||
| 141Xe | 54 | 87 | 140.92665(10) | 1.73(1) s | 5/2(-#) | ||
| 142Xe | 54 | 88 | 141.92971(11) | 1.22(2) s | 0+ | ||
| 143Xe | 54 | 89 | 142.93511(21)# | 0.511(6) s | 5/2- | ||
| 144Xe | 54 | 90 | 143.93851(32)# | 0.388(7) s | 0+ | ||
| 145Xe | 54 | 91 | 144.94407(32)# | 188(4) ms | (3/2-)# | ||
| 146Xe | 54 | 92 | 145.94775(43)# | 146(6) ms | 0+ | ||
| 147Xe | 54 | 93 | 146.95356(43)# | 130(80) ms [0.10(+10-5) s] | 3/2-# | ||
- 天然存在比は空気での値である。
- #でマークされた値は、全てが純粋に実験値から算出されたものではなく、一部体系的な傾向から導き出された推定値を含んでいる。明確なデータが得られていない核スピンに関しては、かっこ書きで表記している。
- 数値の最後にかっこ書きで表記しているのは、その値の誤差を示している。誤差の値は、同位体の構成と標準の原子質量に関しては、IUPACが公表する誤差で表記しており、それ以外の値は、標準偏差を表記している。
- 半減期のaは年、dは日、minは分、sは秒、msはミリ秒、µsはマイクロ秒を表す。
脚注
- ^ Status of ßß-decay in Xenon, Roland Lüscher, accessed on line September 17, 2007.
- ^ Average (Recommended) Half-Life Values for Two-Neutrino Double-Beta Decay, A. S. Barabash, Czechoslovak Journal of Physics 52, #4 (April 2002), pp. 567–573.
- ^ Rajam, J. B. (1960). Atomic Physics (7th edition ed.). Delhi: S. Chand and Co.. (ISBN 812191809X)
- ^ Observation of two-neutrino double electron capture in 124Xe with XENON1T,Published: 24 April 2019
参考文献
- Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
- Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report). Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005).
- Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
- Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
- National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database (retrieved Sept. 2005).
- David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.