Ізотопи кремнію

Кремній (₁₄Si) має 23 відомі ізотопи з масовими числами від 22 до 44. ²⁸Si (найпоширеніший ізотоп, 92,23 %), ²⁹Si (4,67 %) і ³⁰Si (3,1 %) стабільні. Найдовшеживучий радіоізотоп — ³²Si, який утворюється розщепленням аргону космічними променями. Встановлено, що його період напівврозпаду становить приблизно 150 років (з енергією розпаду^[en] 0,21 МеВ), і він розпадається бета-випромінюванням до 32P (період напіврозпаду якого становить 14,27 днів), а потім до 32S. Після ³²Si ³¹Si має другий найдовший період напіврозпаду 157,3 хвилин. Усі інші мають період напіврозпаду менше 7 секунд.

Список ізотопів


Нуклід	Z	N	Масса ізотопа (а.о.м.)^[1]	Період напіврозпаду^[2]	Спосіб розпаду^[2]	Дочірній ізотоп^[2]	Спін і парність^[2]	Ізотопна поширеність
Нуклід	Енергія збудження			Період напіврозпаду^[2]	Спосіб розпаду^[2]	Дочірній ізотоп^[2]	Спін і парність^[2]	Частка	Можливе відхилення
²²Si	14	8	22,03611(54)#	28,7(11) мс	β⁺, p (62 %)	21Mg	0+
					β⁺ (37 %)	22Al
					β⁺, 2p (0,7 %)	20Na
²³Si	14	9	23,02571(54)#	42,3(4) мс	β⁺, p (88 %)	22Mg	3/2+#
					β⁺ (8 %)	23Al
					β⁺, 2p (3,6 %)	21Na
²⁴Si	14	10	24,011535(21)	143,2 (21) мс	β⁺ (65,5 %)	24Al	0+
²⁴Si	14	10	24,011535(21)	143,2 (21) мс	β⁺, p (34,5 %)	23Mg	0+
²⁵Si	14	11	25,004109(11)	220,6(10) мс	β⁺ (65 %)	25Al	5/2+
²⁵Si	14	11	25,004109(11)	220,6(10) мс	β⁺, p (35 %)	24Mg	5/2+
²⁶Si	14	12	25,99233382(12)	2,2453(7) с	β⁺	26Al	0+
²⁷Si	14	13	26,98670469(12)	4,117(14) с	β⁺	27Al	5/2+
²⁸Si	14	14	27,97692653442(55)	Стабільний			0+	0,92223(19)	0,92205–0,92241
²⁹Si	14	15	28,97649466434(60)	Стабільний			1/2+	0,04685(8)	0,04678–0,04692
³⁰Si	14	16	29,973770137(23)	Стабільний			0+	0,03092(11)	0,03082–0,03102
³¹Si	14	17	30,975363196(46)	157,16(20) хв	β⁻	31P	3/2+
³²Si	14	18	31,97415154(32)	157(7) років	β⁻	32P	0+	сліди^[en]	космогенний
³³Si	14	19	32,97797696(75)	6,18(18) с	β⁻	33P	3/2+
³⁴Si	14	20	33,97853805(86)	2,77(20) с	β⁻	34P	0+
^34mSi	4256,1(4) keV			<210 нс	IT	³⁴Si	(3−)
³⁵Si	14	21	34,984550(38)	780(120) мс	β⁻	35P	7/2−#
³⁵Si	14	21	34,984550(38)	780(120) мс	β⁻, n?	34P	7/2−#
³⁶Si	14	22	35,986649(77)	503(2) мс	β⁻ (88 %)	36P	0+
³⁶Si	14	22	35,986649(77)	503(2) мс	β⁻, n (12 %)	35P	0+
³⁷Si	14	23	36,99295(12)	141,0(35) мс	β⁻ (83 %)	37P	(5/2−)
					β⁻, n (17 %)	36P
					β⁻, 2n?	35P
³⁸Si	14	24	37,99552(11)	63(8) мс	β⁻ (75 %)	38P	0+
³⁸Si	14	24	37,99552(11)	63(8) мс	β⁻, n (25 %)	37P	0+
³⁹Si	14	25	39,00249(15)	41,2(41) мс	β⁻ (67 %)	39P	(5/2−)
					β⁻, n (33 %)	38P
					β⁻, 2n?	37P
⁴⁰Si	14	26	40,00608(13)	31,2(26) мс	β⁻ (62 %)	40P	0+
					β⁻, n (38 %)	39P
					β⁻, 2n?	38P
⁴¹Si	14	27	41,01417(32)#	20,0(25) мс	β⁻, n (>55 %)	40P	7/2−#
					β⁻ (<45 %)	41P
					β⁻, 2n?	39P
⁴²Si	14	28	42,01808(32)#	15,5(4 (стат), 16 (сист)) мс^[3]	β⁻ (51 %)	42P	0+
					β⁻, n (48 %)	41P
					β⁻, 2n (1 %)	40P
⁴³Si	14	29	43,02612(43)#	13(4 (стат), 2 (сист)) мс^[3]	β⁻, n (52 %)	42P	3/2−#
	β⁻ (27 %)	43P
	β⁻, 2n (21 %)	41P
⁴⁴Si	14	30	44,03147(54)#	4# мс [>360 нс]	β⁻?	44P	0+
					β⁻, n?	43P
					β⁻, 2n?	42P

Кремній-28

Кремній-28, найпоширеніший ізотоп кремнію, представляє особливий інтерес для створення квантових комп'ютерів у високому збагаченні, оскільки присутність ²⁹Si у зразку кремнію сприяє квантовій декогеренції.^[4] Надзвичайно чисті (>99,9998 %) зразки ²⁸Si можна отримати шляхом селективної іонізації та осадження^[en] ²⁸Si із силану.^[5] Завдяки надзвичайно високій чистоті, яку можна отримати таким чином, проєкт Авогадро^[en] прагнув розробити нове визначення кілограма, зробивши сферу діаметром 93,75 мм (3,691 дюйм) з цього ізотопу та визначивши точну кількість атомів у зразку.^[6]^[7]

Кремній-29

Кремній-29 заслуговує на увагу як єдиний стабільний ізотоп кремнію з ядерним спіном (I = 1/2).^[8] Таким чином, його можна використовувати в дослідженнях ядерного магнітного резонансу та надтонких переходів, наприклад, для вивчення властивостей так званого А-центру в чистому кремнії.^[9]

Кремній-34

Кремній-34 — радіоактивний ізотоп із періодом напіврозпаду 2,8 секунд. Крім звичайного Н = 20 закрита оболонка, ядро також показує сильний Z = 14 закриття оболонки, що змушує його поводитися як подвійне чарівне сферичне ядро, за винятком того, що воно також розташоване на два протони над островом інверсії^[en].^[10] Кремній-34 має незвичайну структуру «бульбашки», де розподіл протонів менш щільний у центрі, ніж біля поверхні, оскільки орбіталь протона 2s_1/2 майже не зайнята в основному стані, на відміну від ³⁶S, де вона майже повна.^[11]^[12] Кремній-34 є однією з відомих частинок кластерного розпаду; він утворюється при розпаді ²⁴²Cm^[en] з коефіцієнтом розгалуження приблизно 1×10⁻¹⁶.^[13]

Примітки

↑ Wang, Meng; Huang, W. J.; Kondev, F. G.; Audi, G.; Naimi, S. (2021-03). The AME 2020 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references*. Chinese Physics C (англ.). Т. 45, № 3. с. 030003. doi:10.1088/1674-1137/abddaf. ISSN 1674-1137. Процитовано 14 лютого 2024.
↑ ^а ^б ^в ^г Kondev, F.G.; Wang, M.; Huang, W.J.; Naimi, S.; Audi, G. (1 березня 2021). The NUBASE2020 evaluation of nuclear physics properties *. Chinese Physics C. Т. 45, № 3. с. 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae. ISSN 1674-1137. Процитовано 14 лютого 2024.
↑ ^а ^б Crawford, H. L.; Tripathi, V.; Allmond, J. M. та ін. (2022). Crossing N = 28 toward the neutron drip line: first measurement of half-lives at FRIB. Physical Review Letters. 129 (212501): 212501. Bibcode:2022PhRvL.129u2501C. doi:10.1103/PhysRevLett.129.212501. PMID 36461950. S2CID 253600995.
↑ Beyond Six Nines: Ultra-enriched Silicon Paves the Road to Quantum Computing. NIST (англ.). 11 серпня 2014.
↑ Dwyer, K J; Pomeroy, J M; Simons, D S; Steffens, K L; Lau, J W (30 серпня 2014). Enriching 28 Si beyond 99.9998 % for semiconductor quantum computing. Journal of Physics D: Applied Physics. 47 (34): 345105. doi:10.1088/0022-3727/47/34/345105. ISSN 0022-3727.
↑ Powell, Devin (1 July 2008).
↑ Keats, Jonathon. The Search for a More Perfect Kilogram. Wired. Процитовано 16 грудня 2023.
↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (вид. 2nd). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
↑ Watkins, G. D.; Corbett, J. W. (15 лютого 1961). Defects in Irradiated Silicon. I. Electron Spin Resonance of the Si- A Center. Physical Review (англ.). 121 (4): 1001—1014. doi:10.1103/PhysRev.121.1001. ISSN 0031-899X.
↑ Lică, R.; Rotaru, F.; Borge, M. J. G.; Grévy, S.; Negoiţă, F.; Poves, A.; Sorlin, O.; Andreyev, A. N.; Borcea, R. (11 вересня 2019). Normal and intruder configurations in Si 34 populated in the β − decay of Mg 34 and Al 34. Physical Review C. 100 (3). arXiv:1908.11626. doi:10.1103/PhysRevC.100.034306.
↑ Physicists find atomic nucleus with a ‘bubble’ in the middle. 24 жовтня 2016. Процитовано 26 грудня 2023.
↑ Mutschler, A.; Lemasson, A.; Sorlin, O.; Bazin, D.; Borcea, C.; Borcea, R.; Dombrádi, Z.; Ebran, J.-P.; Gade, A. (February 2017). A proton density bubble in the doubly magic 34Si nucleus. Nature Physics. 13 (2): 152—156. arXiv:1707.03583. doi:10.1038/nphys3916.
↑ Bonetti, R.; Guglielmetti, A. (2007). Cluster radioactivity: an overview after twenty years (PDF). Romanian Reports in Physics. 59: 301—310. Архів оригіналу (PDF) за 19 вересня 2016. [Архівовано 2016-09-19 у Wayback Machine.]