釷的同位素

釷（標準原子質量（英語：Standard atomic weight）：232.0377 ^[1]）有6種天然存在的同位素，但沒有任何一種是穩定的。其中，232
Th
最為穩定，半衰期長達140億年（1.4×10¹⁰），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230
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，232
Th
和230
Th
存在一定的比例，因此可以給出釷的標準原子質量（英語：Standard atomic weight），約為7002232037700000000♠232.0377 ^[1]。

主要的釷同位素

同位素 衰變 豐度 半衰期 (t1/2) 方式 能量 （MeV） 產物 227Th 痕量 18.693 天 α 6.147 223Ra 228Th 痕量 1.9125 年 α 5.520 224Ra CD 44.723 208Pb 229Th 痕量 7916 年 α 5.168 225Ra 229mTh 人造 7 微秒 IT 0.0000082 229Th 230Th 0.02% 7.54×104 年 α 4.770 226Ra 231Th 痕量 25.52 小時 β− 0.391 231Pa 232Th 99.98% 1.40×1010 年 α 4.082 228Ra SF — — 233Th 痕量 21.83 分鐘 β− 1.242 233Pa 234Th 痕量 24.107 天 β− 0.274 234Pa
標準原子質量（英語：Standard atomic weight） (Ar, 標準)	7002232037700000000♠232.0377(4)[1]
←Ac（89） Pa（91）→
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目前已觀測到的釷同位素中，最輕的為207
Th
^[2]、最重的為238
Th
。

錒系元素與裂變產物

許多釷同位素是錒系元素的裂變產物之一，其餘錒系元素的裂變產物列出如下表，其中釷-232為當中半衰期十分長的一個核素：

錒系元素和裂變產物的半衰期 閱 論 編 依衰變鏈分類的錒系元素[3] 半衰期範圍 依裂變產額（英語：Fission product yield）分類的裂變產物[4] 4n 4n + 1 4n + 2 4n + 3 4.5–7% 0.04–1.25% <0.001% 228Ra 4～10年 155Eu þ 244Cm 241Pu ƒ 250Cf 227Ac 10～29年 90Sr 85Kr 113mCd þ 232U ƒ 238Pu 243Cm ƒ 29～100年 137Cs 151Sm þ 121mSn 248Bk[5] 249Cf ƒ 242mAm ƒ 100～400年 ↑中等壽命裂變產物 沒有半衰期為 100年至21萬年 的裂變產物 ↓長壽命裂變產物 241Am 251Cf ƒ[6] 400～1000年 226Ra 247Bk 1000～2000年 240Pu 229Th 246Cm 243Am 2000～8000年 245Cm ƒ 250Cm 239Pu ƒ 8000～3萬年 230Th 231Pa 3～10萬年 236Np ƒ 233U ƒ 234U 10～30萬年 99Tc 126Sn 248Cm 242Pu 30～140萬年 135Cs 79Se 237Np 140～700萬年 93Zr 107Pd 236U 247Cm ƒ 700～3000萬年 129I 244Pu 3000萬～1億年 也沒有半衰期超過 2000萬年的裂變產物[7] 232Th 238U 235U ƒ 1～150億年 ƒ 易裂變材料 þ 中子毒物（熱中子截面超過3000靶恩）

值得注意的同位素

釷-228

釷-228是帶138個中子的釷同位素。由於其位於在釷-232的分裂鏈中，因此曾被認為是新元素，並命名為「鐳釷元素」（Radiothorium, Rt）^[8]，其半衰期約為一年又十一個月（1.9116年），會透過阿法衰變，衰變成鐳-206。有少數的釷-228會發生集團衰變，並衰變為氧-20和鉛-208。此外，釷-228是鈾-232的子體同位素（daughter isotope）。

釷-229

釷-229是釷的放射性同位素之一，由90個質子和139個中子構成，半衰期約為7,340年。會透過阿爾法衰變，衰變成鐳-225。釷-229是鈾-233的衰變產物，其主要用途是生產醫用同位素錒-225和鉍-213^[9]。

釷-229m

釷-229m是釷-229的核異構體，為釷-229核的激發態，激發能量約為8.28 ± 0.17 eV^[10]，半衰期約為7微秒。釷-229m不會直接衰變成其他元素，而是會透過核異構轉換衰變回基態的釷-229。

由於釷-229m激發能量極低，是目前已知核異構體中最低的，並且僅要波長在UV-C範圍內的雷射，就可以將釷-229激發為激發態——釷-229m。 此這種異構體可以用於高密度能量存儲^[11]、精確的時鐘^[12][13]、量子電腦的量子位元或測試化學環境對核衰變率的影響^[14]。

釷-230

主條目：Ionium

釷的同位素中，釷-230一度認為是另一個元素Ionium，元素名稱是鑀（Ionium），後來才發現也是釷的同位素，不過Ionium-thorium dating仍翻作鑀釷定年法。現在「鑀」為台灣對於第99號元素的中文翻譯。

釷-231

釷-231是釷的放射性同位素之一，由90個質子和141個中子構成，原子質量約為231.0363043 g/mol，半衰期約為25小時又三十分鐘，是鈾-235的衰變產物，且在地球上可以找到痕量的釷-231。

釷-231的衰變方式為貝他衰變，當它衰變時，它會發出β射線並衰變成鏷-231，衰變能量約為0.39 MeV。而有一億分之一的釷-231會發生阿爾法衰變，當它衰變時，它會射出α粒子（氦原子核）並衰變成鐳-227。

釷-232

釷-232是釷的同位素唯一一個原始核素（英語：Primordial nuclide），其佔了天然釷元素的大部分，其餘釷同位素僅以痕量存在鈾和釷的短壽命衰變產物中^[15] 。釷-232會發生阿爾法衰變，但其半衰期十分長，長達140億年（1.4×10¹⁰），比地球的年齡還長，甚至長於普遍接受的宇宙年齡。

釷-232的衰變方式共有三種，大部分會透過α衰變，衰變成鐳-228；有千億分之一的釷-232會發生自發裂變；有三千六百億分之一的釷-232會發生集團衰變，並分裂成鐿-182、氖-26和氖-24。而其α衰變的衰變鏈終點為鉛-208。這個衰變鏈除了釷-232之外，其餘部分十分迅速：其中半衰期最長是鐳-228，有5.75年、釷-228，1.91年、其餘半衰期均不超過5天。^[16]

釷-232容易吸收中子，並轉變成鈾-233。由於鈾-233是一種容易發生裂變的核素，因此釷-232是基礎的釷燃料循環的增殖性材料^[17]。在含釷-232的二氧化釷懸浮液，曾做為X射線診斷中的造影劑，稱為釷造影劑（英語：Thorotrast），但由於接受過釷造影劑（英語：Thorotrast）的患者有65%長了肝腫瘤，而導致釷造影劑（英語：Thorotrast）被棄用^[18]，現在釷-232被列為致癌物質^[19]。

釷-233

釷-233（²³³Th）是釷的放射性同位素之一，由90個質子和143個中子構成，半衰期約為21.83分鐘。會透過貝他衰變，衰變成鏷-233^[20]。

圖表

符號	歷史 名稱	Z	N	同位素質量（u） [n 1][n 2]	半衰期 [n 2][n 3]	衰變 方式[21]	衰變 產物 [n 4]	原子核 自旋[n 1]	相對豐度 （莫耳分率）[n 2]	相對豐度 的變化量 （莫耳分率）
		激發能量[n 2]
207Th[2]		90	117		9.7(+46.6−4.4) ms	α	203Ra
208Th[22]		90	118	208.01791(4)	1.7(+1.7-0.6) ms	α	204Ra	0+
209Th[23]		90	119	209.01772(11)	7(5) ms [3.8(+69−15)]	α	205Ra	5/2−#
210Th		90	120	210.015075(27)	17(11) ms [9(+17−4) ms]	α	206Ra	0+
						β+ （不常見）	210Ac
211Th		90	121	211.01493(8)	48(20) ms [0.04(+3−1) s]	α	207Ra	5/2−#
						β+ （不常見）	211Ac
212Th		90	122	212.01298(2)	36(15) ms [30(+20-10) ms]	α (99.7%)	208Ra	0+
						β+ (.3%)	212Ac
213Th		90	123	213.01301(8)	140(25) ms	α	209Ra	5/2−#
						β+ （不常見）	213Ac
214Th		90	124	214.011500(18)	100(25) ms	α	210Ra	0+
215Th		90	125	215.011730(29)	1.2(2) s	α	211Ra	(1/2−)
216Th		90	126	216.011062(14)	26.8(3) ms	α (99.99%)	212Ra	0+
						β+ (.006%)	216Ac
216m1Th		2042(13) keV			137(4) µs			(8+)
216m2Th		2637(20) keV			615(55) ns			(11−)
217Th		90	127	217.013114(22)	240(5) µs	α	213Ra	(9/2+)
218Th		90	128	218.013284(14)	109(13) ns	α	214Ra	0+
219Th		90	129	219.01554(5)	1.05(3) µs	α	215Ra	9/2+#
						β+ (10−7%)	219Ac
220Th		90	130	220.015748(24)	9.7(6) µs	α	216Ra	0+
						ε (2×10−7%)	220Ac
221Th		90	131	221.018184(10)	1.73(3) ms	α	217Ra	(7/2+)
222Th		90	132	222.018468(13)	2.237(13) ms	α	218Ra	0+
						ε (1.3×10−8%)	222Ac
223Th		90	133	223.020811(10)	0.60(2) s	α	219Ra	(5/2)+
224Th		90	134	224.021467(12)	1.05(2) s	α	220Ra	0+
225Th		90	135	225.023951(5)	8.72(4) min	α (90%)	221Ra	(3/2)+
						ε (10%)	225Ac
226Th		90	136	226.024903(5)	30.57(10) min	α	222Ra	0+
227Th	Radioactinium	90	137	227.0277041(27)	18.68(9) d	α	223Ra	1/2+	Trace[n 5]
228Th	Radiothorium	90	138	228.0287411(24)	1.9116(16) y	α	224Ra	0+	Trace[n 6]
						CD (1.3×10−11%)	208Pb 20O
229Th		90	139	229.031762(3)	7.34(16)×103 y	α	225Ra	5/2+
229mTh		8.3(2) eV[10]			7(1) μs[24]	IT	229Th	3/2+
230 Th [n 7]	Ionium	90	140	230.0331338(19)	7.538(30)×104 y	α	226Ra	0+	Trace [n 8]
						CD (5.6×10−11%)	206Hg 24Ne
						SF (5×10−11%)	(Various)
231Th	Uranium Y	90	141	231.0363043(19)	25.52(1) h	β−	231Pa	5/2+	Trace[n 5]
						α (10−8%)	227Ra
232Th[n 9]	Thorium	90	142	232.0380553(21)	1.405(6)×1010 y	α	228Ra	0+	1.0000
						SF (1.1×10−9%)	(various)
						CD (2.78×10−10%)	182Yb 26Ne 24Ne
233Th		90	143	233.0415818(21)	21.83(4) min	β−	233Pa	1/2+
234Th	Uranium X1	90	144	234.043601(4)	24.10(3) d	β−	234mPa	0+	Trace[n 8]
235Th		90	145	235.04751(5)	7.2(1) min	β−	235Pa	(1/2+)#
236Th		90	146	236.04987(21)#	37.5(2) min	β−	236Pa	0+
237Th		90	147	237.05389(39)#	4.8(5) min	β−	237Pa	5/2+#
238Th		90	148	238.0565(3)#	9.4(20) min	β−	238Pa	0+

1. 畫上#號的數據代表沒有經過實驗的証明，僅為理論推測。
2. 用括號括起來的數據代表不確定性。
3. 半衰期超過5億年的同位素以粗體表示。
4. 穩定的衰變產物以粗體表示。
5. 位於²³⁵U衰變鏈
6. 位於²³²Th衰變鏈
7. 用在鈾釷定年（英語：Uranium-thorium dating）
8. 位於²³⁸U的衰變鏈
9. 原始（英語：Primordial nuclide）放射性核素

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錒的同位素	釷的同位素	鏷的同位素

參考文獻

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3. 雖然鐳不是錒系元素，但它緊接在錒系元素錒之前，且有半衰期超過4年，可被列入此表中的同位素，因此鐳也被列入其中。
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6. 是所有半衰期超過四年的同位素中最重的
7. 半衰期遠長於²³²Th，基本可視為穩定的衰變產物被排除在外，如半衰期8×10¹⁵年的¹¹³Cd。
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