Изотопы цезия

Изотопы цезия — разновидности химического элемента цезия, имеющие разное количество нейтронов в ядре. Известны изотопы цезия с массовыми числами от 112 до 151 (количество протонов 55, нейтронов от 57 до 96), и 22 ядерных изомеров. Самым долгоживущим радиоизотопом является ¹³⁵Cs с периодом полураспада 2,3 млн лет.

Природный цезий состоит из одного стабильного изотопа, ¹³³Cs (изотопная распространенность 100 %). То есть природный цезий является моноизотопным элементом.

C 1967 года явление перехода между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 используется для определения единицы измерения времени — секунды^[1][2].

Ряд изотопов цезия являются значимыми загрязнителями при радиационных авариях или ядерных взрывах. В первую очередь это цезий-137 с периодом полураспада 30 лет и выходом^[англ.] 6 %. Цезий-135 с периодом полураспада более 2 млн лет и выходом 6,9 % относится к долгоживущим продуктам распада и значим в проблеме долговременного захоронения отработанного ядерного топлива.

Цезий-131

Цезий-131 получил распространение в лечении ряда онкологических заболеваний методом брахитерапии. Период полураспада 9,7 суток, схема электронный захват, энергия гамма кванта 30 кэВ. В России производство ¹³¹Cs налажено в институте реакторных материалов.^[3]

Таблица изотопов цезия

Символ нуклида	Z(p)	N(n)	Масса изотопа[4] (а. е. м.)	Период полураспада[5] (T1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра[5]	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
	Энергия возбуждения
112Cs	55	57	111,95030(33)#	500(100) мкс	p	111Xe	1+#
					α	108I
113Cs	55	58	112,94449(11)	16,7(7) мкс	p (99,97%)	112Xe	5/2+#
					β+ (0,03%)	113Xe
114Cs	55	59	113,94145(33)#	0,57(2) с	β+ (91,09%)	114Xe	(1+)
					β+, p (8,69%)	113I
					β+, α (0,19%)	110Te
					α (0,018%)	110I
115Cs	55	60	114,93591(32)#	1,4(8) с	β+ (99,93%)	115Xe	9/2+#
					β+, p (0,07%)	114I
116Cs	55	61	115,93337(11)#	0,70(4) с	β+ (99,67%)	116Xe	(1+)
					β+, p (0,279%)	115I
					β+, α (0,049%)	112Te
116mCs	100(60)# кэВ			3,85(13) с	β+ (99,48%)	116Xe	4+, 5 6
					β+, p (0,51%)	115I
					β+, α (0,008%)	112Te
117Cs	55	62	116,92867(7)	8,4(6) с	β+	117Xe	(9/2+)#
117mCs	150(80)# кэВ			6,5(4) с	β+	117Xe	3/2+#
118Cs	55	63	117,926559(14)	14(2) с	β+ (99,95%)	118Xe	2
					β+, p (0,042%)	117I
					β+, α (0,0024%)	114Te
118mCs	100(60)# кэВ			17(3) с	β+ (99,95%)	118Xe	(7−)
					β+, p (0,042%)	117I
					β+, α (0,0024%)	114Te
119Cs	55	64	118,922377(15)	43,0(2) с	β+	119Xe	9/2+
					β+, α (2⋅10−6%)	115Te
119mCs	50(30)# кэВ			30,4(1) с	β+	119Xe	3/2(+)
120Cs	55	65	119,920677(11)	61,2(18) с	β+	120Xe	2(−#)
					β+, α (2⋅10−5%)	116Te
					β+, p (7⋅10−6%)	119I
120mCs	100(60)# кэВ			57(6) с	β+	120Xe	(7−)
					β+, α (2⋅10−5%)	116Te
					β+, p (7⋅10−6%)	119I
121Cs	55	66	120,917229(15)	155(4) с	β+	121Xe	3/2(+)
121mCs	68,5(3) кэВ			122(3) с	β+ (83%)	121Xe	9/2(+)
					ИП (17%)	121Cs
122Cs	55	67	121,91611(3)	21,18(19) с	β+	122Xe	1+
					β+, α (2⋅10−7%)	118Te
122m1Cs	45,8 кэВ			>1 мкс			(3)+
122m2Cs	140(30) кэВ			3,70(11) мин	β+	122Xe	8−
122m3Cs	127,0(5) кэВ			360(20) мс			(5)−
123Cs	55	68	122,912996(13)	5,88(3) мин	β+	123Xe	1/2+
123m1Cs	156,27(5) кэВ			1,64(12) с	ИП	123Cs	(11/2)−
123m2Cs	231,63+X кэВ			114(5) нс			(9/2+)
124Cs	55	69	123,912258(9)	30,9(4) с	β+	124Xe	1+
124mCs	462,55(17) кэВ			6,3(2) с	ИП	124Cs	(7)+
125Cs	55	70	124,909728(8)	46,7(1) мин	β+	125Xe	1/2(+)
125mCs	266,6(11) кэВ			900(30) мс			(11/2−)
126Cs	55	71	125,909452(13)	1,64(2) мин	β+	126Xe	1+
126m1Cs	273,0(7) кэВ			>1 мкс
126m2Cs	596,1(11) кэВ			171(14) мкс
127Cs	55	72	126,907418(6)	6,25(10) ч	β+	127Xe	1/2+
127mCs	452,23(21) кэВ			55(3) мкс			(11/2)−
128Cs	55	73	127,907749(6)	3,640(14) мин	β+	128Xe	1+
129Cs	55	74	128,906064(5)	32,06(6) ч	β+	129Xe	1/2+
130Cs	55	75	129,906709(9)	29,21(4) мин	β+ (98,4%)	130Xe	1+
					β− (1,6%)	130Ba
130mCs	163,25(11) кэВ			3,46(6) мин	ИП (99,83%)	130Cs	5−
					β+ (0,16%)	130Xe
131Cs	55	76	130,905464(5)	9,689(16) сут	ЭЗ	131Xe	5/2+
132Cs	55	77	131,9064343(20)	6,480(6) сут	β+ (98,13%)	132Xe	2+
					β− (1,87%)	132Ba
133Cs	55	78	132,905451933(24)	стабилен			7/2+	1,0000
134Cs	55	79	133,906718475(28)	2,0652(4) года	β−	134Ba	4+
					ЭЗ (3⋅10−4%)	134Xe
134mCs	138,7441(26) кэВ			2,912(2) ч	ИП	134Cs	8−
135Cs	55	80	134,9059770(11)	2,3(3)⋅106 лет	β−	135Ba	7/2+
135mCs	1632,9(15) кэВ			53(2) мин	ИП	135Cs	19/2−
136Cs	55	81	135,9073116(20)	13,16(3) сут	β−	136Ba	5+
136mCs	518(5) кэВ			19(2) с	β−	136Ba	8−
					ИП	136Cs
137Cs	55	82	136,9070895(5)	30,1671(13) лет	β− (95%)	137mBa	7/2+
					β− (5%)	137Ba
138Cs	55	83	137,911017(10)	33,41(18) мин	β−	138Ba	3−
138mCs	79,9(3) кэВ			2,91(8) мин	ИП (81%)	138Cs	6−
					β− (19%)	138Ba
139Cs	55	84	138,913364(3)	9,27(5) мин	β−	139Ba	7/2+
140Cs	55	85	139,917282(9)	63,7(3) с	β−	140Ba	1−
141Cs	55	86	140,920046(11)	24,84(16) с	β− (99,96%)	141Ba	7/2+
					β−, n (0,0349%)	140Ba
142Cs	55	87	141,924299(11)	1,689(11) с	β− (99,9%)	142Ba	0−
					β−, n (0,091%)	141Ba
143Cs	55	88	142,927352(25)	1,791(7) с	β− (98,38%)	143Ba	3/2+
					β−, n (1,62%)	142Ba
144Cs	55	89	143,932077(28)	994(4) мс	β− (96,8%)	144Ba	1(−#)
					β−, n (3,2%)	143Ba
144mCs	300(200)# кэВ			<1 с	β−	144Ba	(>3)
					ИП	144Cs
145Cs	55	90	144,935526(12)	582(6) мс	β− (85,7%)	145Ba	3/2+
					β−, n (14,3%)	144Ba
146Cs	55	91	145,94029(8)	0,321(2) с	β− (85,8%)	146Ba	1−
					β−, n (14,2%)	145Ba
147Cs	55	92	146,94416(6)	0,235(3) с	β− (71,5%)	147Ba	(3/2+)
					β−, n (28,49%)	146Ba
148Cs	55	93	147,94922(62)	146(6) мс	β− (74,9%)	148Ba
					β−, n (25,1%)	147Ba
149Cs	55	94	148,95293(21)#	150# мс [>50 мс]	β−	149Ba	3/2+#
					β−, n	148Ba
150Cs	55	95	149,95817(32)#	100# мс [>50 мс]	β−	150Ba
					β−, n	149Ba
151Cs	55	96	150,96219(54)#	60# мс [>50 мс]	β−	151Ba	3/2+#
					β−, n	150Ba

Пояснения к таблице

• Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов.

• 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 Z и N). 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.