Isotop xenon

nuklida dengan nomor atom 54 tetapi dengan nomor massa berbeda
(Dialihkan dari Xenon-134)

Xenon (54Xe) yang terbentuk secara alami terdiri dari tujuh isotop stabil dan dua isotop berumur panjang. Penangkapan elektron ganda telah teramati pada 124Xe (waktu paruh 1,8 ± 0,5(stat) ± 0,1(sis) ×1022 tahun)[1] dan peluruhan beta ganda pada 136Xe (waktu paruh 2,165 ± 0,016(stat) ± 0,059(sis) ×1021 tahun),[2] yang merupakan salah satu waktu paruh terukur terpanjang dari semua nuklida. Isotop 126Xe dan 134Xe juga diprediksi mengalami peluruhan beta ganda,[4] tetapi hal ini tidak pernah teramati pada dua isotop ini, sehingga dianggap stabil.[5][6] Di luar bentuk stabil ini, 32 isotop tidak stabil buatan dan berbagai isomer telah dipelajari, yang berumur paling panjang adalah 127Xe dengan waktu paruh 36,345 hari. Semua isotop lain memiliki waktu paruh kurang dari 12 hari, paling banyak kurang dari 20 jam. Isotop berumur paling pendek, 108Xe,[7] memiliki waktu paruh 58 detik, dan merupakan nuklida terberat yang diketahui dengan jumlah proton dan neutron yang sama. Dari isomer yang diketahui, isomer yang berumur paling panjang adalah 131mXe dengan waktu paruh 11,934 hari. 129Xe dihasilkan oleh peluruhan beta 129I (waktu paruh: 16 juta tahun); 131mXe, 133Xe, 133mXe, dan 135Xe adalah beberapa produk fisi dari 235U dan 239Pu, sehingga digunakan sebagai indikator ledakan nuklir.

Isotop utama xenon
Iso­topPeluruhan
kelim­pahanwaktu paruh (t1/2)modepro­duk
124Xe0,095%1,8×1022 thn[1]εε124Te
125Xesintetis16,9 jamε125I
126Xe0,089%stabil
127Xesintetis36,345 hriε127I
128Xe1,910%stabil
129Xe26,401%stabil
130Xe4,071%stabil
131Xe21,232%stabil
132Xe26,909%stabil
133Xesintetis5,247 hriβ133Cs
134Xe10,436%stabil
135Xesintetis9,14 jamβ135Cs
136Xe8,857%2,165×1021 thn[2]ββ136Ba
Berat atom standar Ar°(Xe)
  • 131,293±0,006
  • 131,29±0,01 (diringkas)[3]

Isotop buatan 135Xe sangat penting dalam pengoperasian reaktor fisi nuklir. 135Xe memiliki penampang yang besar untuk neutron termal, 2,65×106 barn, sehingga berfungsi sebagai penyerap neutron atau "racun" yang dapat memperlambat atau menghentikan reaksi berantai setelah periode operasi. Ia ditemukan di reaktor nuklir paling awal yang dibangun oleh Proyek Manhattan Amerika untuk produksi plutonium. Karena efek ini, perancang harus membuat ketentuan untuk meningkatkan reaktivitas reaktor (jumlah neutron per fisi yang pergi ke fisi atom lain dari bahan bakar nuklir) di atas nilai awal yang dibutuhkan untuk memulai reaksi berantai. Untuk alasan yang sama, produk fisi yang dihasilkan dalam ledakan nuklir dan pembangkit listrik berbeda secara signifikan karena sebagian besar 135Xe akan menyerap neutron dalam reaktor keadaan tunak, sementara pada dasarnya tidak satu pun dari 135I akan memiliki waktu untuk meluruh menjadi xenon sebelum ledakan bom menghilangkannya dari radiasi neutron.

Konsentrasi isotop xenon radioaktif yang relatif tinggi juga ditemukan berasal dari reaktor nuklir karena pelepasan gas fisi ini dari batang bahan bakar yang retak atau fisi uranium dalam air pendingin.[butuh rujukan] Konsentrasi isotop ini biasanya masih rendah dibandingkan dengan konsentrasi gas mulia radioaktif alami, 222Rn (radon).

Karena xenon merupakan pelacak untuk dua isotop induk, rasio isotop Xe dalam meteorit merupakan alat yang ampuh untuk mempelajari pembentukan Tata Surya. Metode penanggalan I-Xe memberikan waktu yang berlalu antara nukleosintesis dan kondensasi benda padat dari nebula matahari (xenon adalah gas, hanya bagian yang terbentuk setelah kondensasi yang akan ada di dalam objek). Isotop xenon juga merupakan alat yang ampuh untuk memahami diferensiasi terestrial. Kelebihan 129Xe yang ditemukan dalam gas sumur karbon dioksida dari New Mexico diyakini berasal dari peluruhan gas yang berasal dari mantel segera setelah pembentukan Bumi.[8] Telah diperkirakan bahwa komposisi isotop xenon atmosfer berfluktuasi sebelum GOE sebelum menjadi stabil, mungkin sebagai akibat dari kenaikan O2 atmosfer.[9]

Daftar isotop

sunting
Nuklida
[n 1]
ZNMassa isotop (Da)
[n 2][n 3]
Waktu paruh
[n 4]
Mode
peluruhan

[n 5]
Isotop
anak

[n 6]
Spin dan
paritas
[n 7][n 8]
Kelimpahan alami (fraksi mol)
Energi eksitasiProporsi normalRentang variasi
108Xe[7]545458(+106−23) μdtkα104Te0+
109Xe545513(2) mdtkα105Te
110Xe5456109,94428(14)310(190) mdtk
[105(+35−25) mdtk]
β+110I0+
α106Te
111Xe5457110,94160(33)#740(200) mdtkβ+ (90%)111I5/2+#
α (10%)107Te
112Xe5458111,93562(11)2,7(8) dtkβ+ (99,1%)112I0+
α (0,9%)108Te
113Xe5459112,93334(9)2,74(8) dtkβ+ (92,98%)113I(5/2+)#
β+, p (7%)112Te
α (0,011%)109Te
β+, α (0,007%)109Sb
114Xe5460113,927980(12)10,0(4) dtkβ+114I0+
115Xe5461114,926294(13)18(4) dtkβ+ (99,65%)115I(5/2+)
β+, p (0,34%)114Te
β+, α (3×10−4%)111Sb
116Xe5462115,921581(14)59(2) dtkβ+116I0+
117Xe5463116,920359(11)61(2) dtkβ+ (99,99%)117I5/2(+)
β+, p (0,0029%)116Te
118Xe5464117,916179(11)3,8(9) mntβ+118I0+
119Xe5465118,915411(11)5,8(3) mntβ+119I5/2(+)
120Xe5466119,911784(13)40(1) mntβ+120I0+
121Xe5467120,911462(12)40,1(20) mntβ+121I(5/2+)
122Xe5468121,908368(12)20,1(1) jamβ+122I0+
123Xe5469122,908482(10)2,08(2) jamEC123I1/2+
123mXe185,18(22) keV5,49(26) μdtk7/2(−)
124Xe[n 9]5470123,905893(2)1,8(0,5 (stat), 0,1 (sis))×1022 thn[1]EC ganda124Te0+9,52(3)×10−4
125Xe5471124,9063955(20)16,9(2) jamβ+125I1/2(+)
125m1Xe252,60(14) keV56,9(9) dtkIT125Xe9/2(−)
125m2Xe295,86(15) keV0,14(3) μdtk7/2(+)
126Xe5472125,904274(7)Stabil Secara Pengamatan[n 10]0+8,90(2)×10−4
127Xe5473126,905184(4)36,345(3) hriEC127I1/2+
127mXe297,10(8) keV69,2(9) dtkIT127Xe9/2−
128Xe5474127,9035313(15)Stabil[n 11]0+0,019102(8)
129Xe[n 12]5475128,9047794(8)Stabil[n 11]1/2+0,264006(82)
129mXe236,14(3) keV8,88(2) hriIT129Xe11/2−
130Xe5476129,9035080(8)Stabil[n 11]0+0,040710(13)
131Xe[n 13]5477130,9050824(10)Stabil[n 11]3/2+0,212324(30)
131mXe163,930(8) keV11,934(21) hriIT131Xe11/2−
132Xe[n 13]5478131,9041535(10)Stabil[n 11]0+0,269086(33)
132mXe2752,27(17) keV8,39(11) mdtkIT132Xe(10+)
133Xe[n 13][n 14]5479132,9059107(26)5,2475(5) hriβ133Cs3/2+
133mXe233,221(18) keV2,19(1) hriIT133Xe11/2−
134Xe[n 13]5480133,9053945(9)Stabil Secara Pengamatan[n 15]0+0,104357(21)
134m1Xe1965,5(5) keV290(17) mdtkIT134Xe7−
134m2Xe3025,2(15) keV5(1) μdtk(10+)
135Xe[n 16]5481134,907227(5)9,14(2) jamβ135Cs3/2+
135mXe526,551(13) keV15,29(5) mntIT (99,99%)135Xe11/2−
β (0,004%)135Cs
136Xe[n 9]5482135,907219(8)2,165(0,016 (stat), 0,059 (sis))×1021 thn[2]ββ136Ba0+0,088573(44)
136mXe1891,703(14) keV2,95(9) μdtk6+
137Xe5483136,911562(8)3,818(13) mntβ137Cs7/2−
138Xe5484137,91395(5)14,08(8) mntβ138Cs0+
139Xe5485138,918793(22)39,68(14) dtkβ139Cs3/2−
140Xe5486139,92164(7)13,60(10) dtkβ140Cs0+
141Xe5487140,92665(10)1,73(1) dtkβ (99,45%)141Cs5/2(−#)
β, n (0,043%)140Cs
142Xe5488141,92971(11)1,22(2) dtkβ (99,59%)142Cs0+
β, n (0,41%)141Cs
143Xe5489142,93511(21)#0,511(6) dtkβ143Cs5/2−
144Xe5490143,93851(32)#0,388(7) dtkβ144Cs0+
β, n143Cs
145Xe5491144,94407(32)#188(4) mdtkβ145Cs(3/2−)#
146Xe5492145,94775(43)#146(6) mdtkβ146Cs0+
147Xe5493146,95356(43)#130(80) mdtk
[0,10(+10−5) dtk]
β147Cs3/2−#
β, n146Cs
Header & footer tabel ini:  view 
  1. ^ mXe – Isomer nuklir tereksitasi.
  2. ^ ( ) – Ketidakpastian (1σ) diberikan dalam bentuk ringkas dalam tanda kurung setelah digit terakhir yang sesuai.
  3. ^ # – Massa atom bertanda #: nilai dan ketidakpastian yang diperoleh bukan dari data eksperimen murni, tetapi setidaknya sebagian dari tren dari Permukaan Massa (trends from the Mass Surface, TMS).
  4. ^ Waktu paruh tebal – hampir stabil, waktu paruh lebih lama dari umur alam semesta.
  5. ^ Mode peluruhan:
    EC:Penangkapan elektron
    IT:Transisi isomerik
    n:Emisi neutron
  6. ^ Simbol tebal sebagai anak – Produk anak stabil.
  7. ^ ( ) nilai spin – Menunjukkan spin dengan argumen penempatan yang lemah.
  8. ^ # – Nilai yang ditandai # tidak murni berasal dari data eksperimen, tetapi setidaknya sebagian dari tren nuklida tetangga (trends of neighboring nuclides, TNN).
  9. ^ a b Radionuklida primordial
  10. ^ Diduga mengalami peluruhan β+β+ menjadi 126Te
  11. ^ a b c d e Secara teoritis mampu mengalami fisi spontan
  12. ^ Digunakan dalam metode penanggalan radio air tanah dan untuk menyimpulkan peristiwa tertentu dalam sejarah Tata Surya
  13. ^ a b c d Produk fisi
  14. ^ Memiliki kegunaan medis
  15. ^ Diduga mengalami peluruhan ββ menjadi 134Ba dengan waktu paruh lebih dari 11×1015 tahun
  16. ^ Penyerap neutron paling kuat yang diketahui, diproduksi di pembangkit listrik tenaga nuklir sebagai produk peluruhan 135I, ia sendiri merupakan produk peluruhan 135Te, sebuah produk fisi. Biasanya menyerap neutron di lingkungan fluks neutron tinggi menjadi 136Xe; lihat biji iodin untuk informasi lebih lanjut
  • Komposisi isotop mengacu pada komposisi di udara.

Xenon-124

sunting

Xenon-124 adalah sebuah isotop xenon yang mengalami penangkapan elektron ganda menjadi 124Te dengan waktu paruh yang sangat lama, yaitu 1,8×1022 tahun, lebih dari 12 kali lipat lebih lama daripada usia alam semesta ((13,799±0,021)×109 tahun). Peluruhan tersebut telah teramati pada detektor XENON1T pada tahun 2019, dan merupakan proses paling langka yang pernah diamati secara langsung.[10] (Bahkan peluruhan inti lain yang lebih lambat telah diukur, tetapi dengan mendeteksi produk peluruhan yang telah terakumulasi selama miliaran tahun daripada mengamatinya secara langsung.[11])

Xenon-133

sunting
xenon-133, 133Xe
Umum
Simbol133Xe
Namaxenon-133, Xe-133
Proton (Z)54
Neutron (N)79
Data nuklida
Kelimpahan alamsintetis
Waktu paruh (t1/2)5,243(1) hari
Produk peluruhan133Cs
Massa isotop132,9059107 u
Spin3/2+
Mode peluruhan
Mode peluruhanEnergi peluruhan (MeV)
β0,427
Isotop xenon
Tabel nuklida lengkap

Xenon-133 (dijual sebagai obat dengan merek dagang Xeneisol, kode ATC V09EX03) adalah sebuah isotop xenon. Ia adalah radionuklida yang dihirup untuk menilai fungsi paru, dan untuk menggambarkan paru-paru.[12] Ia juga digunakan untuk menggambarkan aliran darah, terutama di otak.[13] 133Xe juga merupakan produk fisi yang penting.[butuh rujukan] Ia dibuang ke atmosfer dalam jumlah kecil oleh beberapa pembangkit listrik tenaga nuklir.[14]

Xenon-135

sunting

Xenon-135 adalah sebuah isotop radioaktif xenon, diproduksi sebagai produk fisi uranium. Ia memiliki waktu paruh sekitar 9,2 jam dan merupakan racun nuklir penyerap neutron paling kuat yang diketahui (memiliki penampang penyerapan neutron sebesar 2 juta barn[15]). Hasil keseluruhan xenon-135 dari fisi adalah 6,3%, meskipun sebagian besar hasil ini dari peluruhan radioaktif 135Te dan 135I yang dihasilkan oleh fisi. 135Xe memberikan pengaruh yang signifikan terhadap operasi reaktor nuklir (biji xenon). Ia dibuang ke atmosfer dalam jumlah kecil oleh beberapa pembangkit listrik tenaga nuklir.[14]

Xenon-136

sunting

Xenon-136 adalah sebuah isotop xenon yang mengalami peluruhan beta ganda menjadi 136Ba dengan waktu paruh yang sangat lama, yaitu 2,11×1021 tahun, lebih dari 10 kali lipat lebih lama daripada usia alam semesta ((13,799±0,021)×109 tahun). Ia digunakan dalam eksperimen Enriched Xenon Observatory untuk mencari peluruhan beta ganda tanpa neutrino.

Lihat pula

sunting

Referensi

sunting
  1. ^ a b c "Observation of two-neutrino double electron capture in 124Xe with XENON1T". Nature. 568 (7753): 532–535. 2019. doi:10.1038/s41586-019-1124-4. 
  2. ^ a b c Albert, J. B.; Auger, M.; Auty, D. J.; Barbeau, P. S.; Beauchamp, E.; Beck, D.; Belov, V.; Benitez-Medina, C.; Bonatt, J.; Breidenbach, M.; Brunner, T.; Burenkov, A.; Cao, G. F.; Chambers, C.; Chaves, J.; Cleveland, B.; Cook, S.; Craycraft, A.; Daniels, T.; Danilov, M.; Daugherty, S. J.; Davis, C. G.; Davis, J.; Devoe, R.; Delaquis, S.; Dobi, A.; Dolgolenko, A.; Dolinski, M. J.; Dunford, M.; et al. (2014). "Improved measurement of the 2νββ half-life of 136Xe with the EXO-200 detector". Physical Review C. 89. arXiv:1306.6106 . Bibcode:2014PhRvC..89a5502A. doi:10.1103/PhysRevC.89.015502. 
  3. ^ Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". Pure Appl. Chem. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  4. ^ Wang, M.; Audi, G.; Kondev, F. G.; Huang, W. J.; Naimi, S.; Xu, X. (2017). "The AME2016 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references" (PDF). Chinese Physics C. 41 (3): 030003–1—030003–442. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030003. 
  5. ^ Status of ββ-decay in Xenon, Roland Lüscher, diakses tanggal 8 Juli 2022. Diarsipkan 27 September 2007 di Wayback Machine.
  6. ^ Barros, N.; Thurn, J.; Zuber, K. (2014). "Double beta decay searches of 134Xe, 126Xe, and 124Xe with large scale Xe detectors". Journal of Physics G. 41 (11): 115105–1–115105–12. arXiv:1409.8308 . doi:10.1088/0954-3899/41/11/115105. 
  7. ^ a b Auranen, K.; et al. (2018). "Superallowed α decay to doubly magic 100Sn" (PDF). Physical Review Letters. 121 (18): 182501. doi:10.1103/PhysRevLett.121.182501 . PMID 30444390. 
  8. ^ Boulos, M. S.; Manuel, O. K. (1971). "The xenon record of extinct radioactivities in the Earth". Science. 174 (4016): 1334–1336. Bibcode:1971Sci...174.1334B. doi:10.1126/science.174.4016.1334. PMID 17801897. 
  9. ^ Ardoin, L.; Broadley, M.W.; Almayrac, M.; Avice, G.; Byrne, D.J.; Tarantola, A.; Lepland, A.; Saito, T.; Komiya, T.; Shibuya, T.; Marty, B. (2022). "The end of the isotopic evolution of atmospheric xenon". Geochemical Perspectives Letters. 20: 43–47. doi:10.7185/geochemlet.2207. 
  10. ^ David Nield (26 April 2019). "A Dark Matter Detector Just Recorded One of The Rarest Events Known to Science". 
  11. ^ Hennecke, Edward W., O. K. Manuel, and Dwarka D. Sabu. (1975). "Double beta decay of Te 128". Physical Review C. 11 (4): 1378–1384. doi:10.1103/PhysRevC.11.1378. 
  12. ^ Jones, R. L.; Sproule, B. J.; Overton, T. R. (1978). "Measurement of regional ventilation and lung perfusion with Xe-133". Journal of Nuclear Medicine. 19 (10): 1187–1188. PMID 722337. 
  13. ^ Hoshi, H.; Jinnouchi, S.; Watanabe, K.; Onishi, T.; Uwada, O.; Nakano, S.; Kinoshita, K. (1987). "Cerebral blood flow imaging in patients with brain tumor and arterio-venous malformation using Tc-99m hexamethylpropylene-amine oxime--a comparison with Xe-133 and IMP". Kaku Igaku. 24 (11): 1617–1623. PMID 3502279. 
  14. ^ a b Effluent Releases from Nuclear Power Plants and Fuel-Cycle Facilities (dalam bahasa Inggris). National Academies Press (US). 29 Maret 2012. 
  15. ^ Bagan Nuklida Edisi ke-13