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Isótopos de xenón

El xenón natural ( 54 Xe) consta de siete isótopos estables y dos isótopos de vida muy larga. Se ha observado captura doble de electrones en 124 Xe (vida media 1,8 ± 0,5 (stat) ± 0,1 (sys) × 1022 años)[2]ydoble desintegración betaen136Xe (vida media2,165 ± 0,016 (stat) ± 0,059 (sys) × 1021 años),[7]que se encuentran entre las vidas medias medidas más largas de todos los nucleidos.los isótopos126Xe y134Xe sufrirán una doble desintegración beta,[8]pero este proceso nunca se ha observado en estos isótopos, por lo que se consideran estables.[9][10][11]Más allá de estas formas estables, se han estudiado 32isótopos artificiales inestablesy varios isómeros, el más longevo de los cuales esel 127Xe con unavida mediade 36,345 días. Todos los demás isótopos tienen vidas medias inferiores a 12 días, la mayoría inferiores a 20 horas. El isótopo de vida más corta,108Xe,[12]tiene una vida media de 58 μs y es el nucleido más pesado conocido con igual número de protones y neutrones. De los isómeros conocidos, el más longevo esel 131mXe con una vida media de 11,934 días.El 129Xe se produce porla desintegración betadel 129 I(vida media: 16 millones de años);131mXe,133Xe,133mXe y135Xe son algunos de losproductos de fisióndel 235 Uy del 239 Pu, por lo que se utilizan como indicadores deexplosiones nucleares.

El isótopo artificial 135 Xe tiene una importancia considerable en el funcionamiento de los reactores de fisión nuclear . 135 Xe tiene una enorme sección transversal para neutrones térmicos , 2,65×10 6 graneros , por lo que actúa como un absorbente de neutrones o " veneno " que puede ralentizar o detener la reacción en cadena después de un período de funcionamiento. Esto se descubrió en los primeros reactores nucleares construidos por el Proyecto Manhattan estadounidense para la producción de plutonio . Debido a este efecto, los diseñadores deben tomar medidas para aumentar la reactividad del reactor (el número de neutrones por fisión que luego fisionan otros átomos de combustible nuclear) por encima del valor inicial necesario para iniciar la reacción en cadena. Por la misma razón, los productos de fisión producidos en una explosión nuclear y en una central eléctrica difieren significativamente, ya que una gran proporción de135
Xe absorberá neutrones en un reactor de estado estacionario, mientras que básicamente ninguno de los135
Habré tenido tiempo de desintegrarse en xenón antes de que la explosión de la bomba lo elimine de la radiación de neutrones .

También se encuentran concentraciones relativamente altas de isótopos radiactivos de xenón que emanan de los reactores nucleares debido a la liberación de este gas de fisión de las barras de combustible agrietadas o a la fisión del uranio en el agua de refrigeración. [ cita necesaria ] Las concentraciones de estos isótopos suelen ser todavía bajas en comparación con el gas noble radiactivo natural 222 Rn .

Dado que el xenón es un trazador de dos isótopos originales , las proporciones de isótopos Xe en los meteoritos son una poderosa herramienta para estudiar la formación del Sistema Solar . El método de datación I-Xe da el tiempo transcurrido entre la nucleosíntesis y la condensación de un objeto sólido de la nebulosa solar (el xenón es un gas, sólo la parte que se formó después de la condensación estará presente dentro del objeto). Los isótopos de xenón son también una poderosa herramienta para comprender la diferenciación terrestre . Se creía que el exceso de 129 Xe encontrado en los gases de los pozos de dióxido de carbono de Nuevo México se debía a la desintegración de los gases derivados del manto poco después de la formación de la Tierra. [13] Se ha sugerido que la composición isotópica del xenón atmosférico fluctuó antes del GOE antes de estabilizarse, tal vez como resultado del aumento del O 2 atmosférico . [14]

Lista de isótopos

  1. ^ m Xe - Isómero nuclear excitado .
  2. ^ ( ) – La incertidumbre (1 σ ) se da de forma concisa entre paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes.
  3. ^ # – Masa atómica marcada #: valor e incertidumbre derivados no de datos puramente experimentales, sino al menos en parte de tendencias de Mass Surface (TMS).
  4. ^ Vida media en negrita  : casi estable, vida media más larga que la edad del universo .
  5. ^ Modos de descomposición:
  6. ^ Símbolo en negrita como hijo: el producto hijo es estable.
  7. ^ ( ) valor de giro: indica giro con argumentos de asignación débiles.
  8. ^ #: los valores marcados con # no se derivan puramente de datos experimentales, sino al menos en parte de las tendencias de los nucleidos vecinos (TNN).
  9. ^ Isótopo más pesado conocido con igual número de protones y neutrones
  10. ^ ab Radionúclido primordial
  11. ^ Se sospecha que ha sufrido una desintegración β + β + a 126 Te
  12. ^ Utilizado en un método para radiodatar aguas subterráneas y para inferir ciertos eventos en la historia del Sistema Solar.
  13. ^ producto de fisión abcd
  14. ^ Tiene usos médicos
  15. ^ Teóricamente capaz de sufrir una desintegración β - β - a 134 Ba con una vida media superior2,8 × 10 22 años [11]
  16. ^ El absorbente de neutrones más potente conocido , producido en centrales nucleares como producto de desintegración del 135 I, a su vez un producto de desintegración del 135 Te, un producto de fisión . Normalmente absorbe neutrones en entornos de alto flujo de neutrones para convertirse en 136 Xe ; ver pozo de yodo para más información

Xenón-124

El xenón-124 es un isótopo de xenón que sufre una doble captura de electrones para formar teluro -124 con una vida media muy larga de1,8 × 10 22 años, más de 12 órdenes de magnitud más que la edad del universo ((13,799 ± 0,021) × 10 9  años ). Estas desintegraciones se observaron en el detector XENON1T en 2019 y son los procesos más raros jamás observados directamente. [15] (Se han medido desintegraciones aún más lentas de otros núcleos, pero detectando productos de desintegración que se han acumulado durante miles de millones de años en lugar de observarlos directamente. [16] )

Xenón-133

El xenón-133 (vendido como medicamento con la marca Xeneisol , código ATC V09EX03 ( OMS )) es un isótopo de xenón. Es un radionúclido que se inhala para evaluar la función pulmonar y obtener imágenes de los pulmones . [17] También se utiliza para obtener imágenes del flujo sanguíneo, particularmente en el cerebro . [18] 133 Xe también es un importante producto de fisión . [ cita necesaria ] Algunas centrales nucleares lo descargan a la atmósfera en pequeñas cantidades. [19]

Xenón-135

El xenón-135 es un isótopo radiactivo del xenón , producido como producto de la fisión del uranio. Tiene una vida media de aproximadamente 9,2 horas y es el veneno nuclear absorbente de neutrones más potente conocido (con una sección transversal de absorción de neutrones de 2 millones de graneros [20] ). El rendimiento total de xenón-135 procedente de la fisión es del 6,3%, aunque la mayor parte se debe a la desintegración radiactiva del teluro-135 y el yodo-135 producidos por la fisión . El Xe-135 ejerce un efecto significativo en el funcionamiento del reactor nuclear ( pozo de xenón ). Algunas centrales nucleares lo descargan a la atmósfera en pequeñas cantidades. [19]

Xenón-136

El xenón-136 es un isótopo de xenón que sufre una doble desintegración beta hasta bario -136 con una vida media muy larga de2,11 × 10 21 años, más de 10 órdenes de magnitud más que la edad del universo ((13,799 ± 0,021) × 10 9  años ). Se está utilizando en el experimento del Observatorio de Xenón Enriquecido para buscar desintegración beta doble sin neutrinos .

Ver también

Referencias

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  2. ^ abc "Observación de la captura de doble electrón de dos neutrinos en 124 Xe con XENON1T". Naturaleza . 568 (7753): 532–535. 2019. doi :10.1038/s41586-019-1124-4.
  3. ^ Alberto, JB; Barrena, M.; Auty, DJ; Barbeau, PS; Beauchamp, E.; Beck, D.; Belov, V.; Benítez-Medina, C.; Bonatt, J.; Breidenbach, M.; Brunner, T.; Burenkov, A.; Cao, GF; Cámaras, C.; Chaves, J.; Cleveland, B.; Cocinero, S.; Craycraft, A.; Daniels, T.; Danilov, M.; Daugherty, SJ; Davis, CG; Davis, J.; Devoe, R.; Delaquis, S.; Dobi, A.; Dolgolenko, A.; Dolinski, MJ; Dunford, M.; et al. (2014). "Medición mejorada de la vida media de 2νββ de 136 Xe con el detector EXO-200". Revisión Física C. 89 . arXiv : 1306.6106 . Código Bib : 2014PhRvC..89a5502A. doi : 10.1103/PhysRevC.89.015502.
  4. ^ Redshaw, M.; Wingfield, E.; McDaniel, J.; Myers, E. (2007). "Valor Q de masa y doble desintegración beta de 136 Xe". Cartas de revisión física . 98 (5): 53003. Código bibliográfico : 2007PhRvL..98e3003R. doi :10.1103/PhysRevLett.98.053003.
  5. ^ "Pesos atómicos estándar: xenón". CIAAW . 1999.
  6. ^ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, propinas; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (4 de mayo de 2022). "Pesos atómicos estándar de los elementos 2021 (Informe técnico IUPAC)". Química Pura y Aplicada . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  7. ^ ab Albert, JB; Barrena, M.; Auty, DJ; Barbeau, PS; Beauchamp, E.; Beck, D.; Belov, V.; Benítez-Medina, C.; Bonatt, J.; Breidenbach, M.; Brunner, T.; Burenkov, A.; Cao, GF; Cámaras, C.; Chaves, J.; Cleveland, B.; Cocinero, S.; Craycraft, A.; Daniels, T.; Danilov, M.; Daugherty, SJ; Davis, CG; Davis, J.; Devoe, R.; Delaquis, S.; Dobi, A.; Dolgolenko, A.; Dolinski, MJ; Dunford, M.; et al. (2014). "Medición mejorada de la vida media de 2νββ de 136Xe con el detector EXO-200". Revisión Física C. 89 (1): 015502. arXiv : 1306.6106 . Código Bib : 2014PhRvC..89a5502A. doi : 10.1103/PhysRevC.89.015502. Archivado desde el original el 13 de junio de 2023 . Consultado el 24 de enero de 2023 .
  8. ^ Wang, M.; Audi, G.; Kondev, FG; Huang, WJ; Naimi, S.; Xu, X. (2017). "La evaluación de la masa atómica (II) AME2016). Tablas, gráficos y referencias" (PDF) . Física China C. 41 (3): 030003-1–030003-442. doi :10.1088/1674-1137/41/3/030003.
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  14. ^ Ardoín, L.; Broadley, MW; Almayrac, M.; Avicia, G.; Byrne, DJ; Tarantola, A.; Lepland, A.; Saito, T.; Komiya, T.; Shibuya, T.; Marty, B. (2022). "El fin de la evolución isotópica del xenón atmosférico". Cartas de perspectivas geoquímicas . 20 : 43–47. Código Bib :2022GChPL..20...43A. doi : 10.7185/geochemlet.2207 . S2CID  247399987.
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  18. ^ Hoshi, H.; Jinnouchi, S.; Watanabe, K.; Onishi, T.; Uwada, O.; Nakano, S.; Kinoshita, K. (1987). "Imágenes del flujo sanguíneo cerebral en pacientes con tumor cerebral y malformación arteriovenosa utilizando oxima de hexametilpropilen-amina Tc-99m: una comparación con Xe-133 e IMP". Kaku Igaku . 24 (11): 1617-1623. PMID  3502279.
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  20. ^ Gráfico de nucleidos, 13.ª edición