Ізотопи літію

Ядро літію-4 містить три протони і один нейтрон. Це найбільш короткоживучий з відомих ізотопів літію, з періодом напіврозпаду близько 6977909999999999999♠9.1×10⁻²³ секунди. Внаслідок протонного розпаду він розпадається до гелію-3.[6] Крім того, літій-4 може утворитися як проміжний продукт в деяких реакціях ядерного синтезу.

Літій-6 цінний як сировина для виробництва тритію і як поглинач нейтронів у реакціях ядерного синтезу. Природний літій містить близько 7,5 відсотка літію-6, а решта - літій-7. Значні кількості літію-6 виділено для застосування в термоядерних бомбах. Нині країни, які займалися виробництвом термоядерних бомб, припинили відділяти літій-6^{[джерело?]}, але значна його кількість залишилася на їхніх складах. Літій-6 є одним із лише трьох стабільних ізотопів, спін яких дорівнює 1[7], і його ядро має найменший ненульовий електричний квадрупольний момент зі всіх елементів.

Літій-7 є з великою перевагою найбільш поширеним ізотопом природного літію і становить 92,5 відсотка атомів. Атом літію-7 містить три протони, чотири нейтрони і три електрони. Завдяки властивостям свого ядра літій-7 менш поширений у всесвіті, ніж гелій, берилій, вуглець, азот і оксиген, навіть попри те, що останні чотири елементи мають важчі ядра, ніж літій.

Внаслідок промислового виробництва літію-6 утворюються відходи, які збагачені літієм-7 і збіднені літієм-6. Ці матеріали продавались на ринку, а також їх просто відвалювали в довкілля. Відносний надлишок літію-7, до 35 відсотків вищий, ніж природне співвідношення, зареєстровано в ґрунтових водах у карбонатному водоносному горизонті під струмком Вест Воллі в Пенсільванії, який перебуває нижче за течією від заводу з виробництва літію. У збідненому літії нижня межа відносної частки літію-6 може становити до 20 відсотків від його природного вмісту. Оскільки співвідношення часток ізотопів літію дещо залежить від джерела, то неможливо точно визначити атомну масу проб літію зі всіх джерел.[8]

Літій-7 використовують. як один із компонентів розплавленого фториду літію в реакторах на розплавах солей. Великий ефективний поперечний переріз захоплення нейтронів літію-6 (близько 940 барн[9]) порівняно з дуже незначною величиною цього показника для літію-7 (близько 45 мілібарн) призводить до необхідності дуже добре очищувати літій-7 з сировини, щоб його можна було застосовувати в реакторах на фториді літію.

Гідроксид літію-7 використовується для олужнення охолоджувача у водно-водяних ядерних реакторах.[10]

Припускають, що ядро літію-11 має гало. Ядро складається з трьох протонів і дев'яти нейтронів, два з яких утворюють ядерне гало. Воно має надзвичайно великий поперечний переріз 3.16 фм, порівняний з цим показником у ²⁰⁸Pb. Воно розпадається внаслідок бета-розпаду до ¹¹Be, який у свою чергу розпадається кількома шляхами (див. таблицю нижче).

Літій-12 має набагато коротший період напіврозпаду, близько 10 наносекунд. Внаслідок нейтронного розпаду він розпадається до ¹¹Li, який у свою чергу розпадається. як написано вище.

1. Жирним для стабільних ізотопів
2. Утворився під час нуклеосинтезу Великого вибуху
3. Одразу ж розпадається на два атоми ⁴He в результаті реакції ⁸Li → 2⁴He + e⁻
4. Одразу ж розпадається на два атоми ⁴He в результаті реакції ⁹Li → 2⁴He + ¹n + e⁻
5. Має 2 нейтрони гало
6. Одразу ж розпадається на два атоми ⁴He в результаті реакції ¹¹Li → 2⁴He + 3¹n + e⁻

${\displaystyle \mathrm {{}_{3}^{4}Li} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {91ys} }}\ \mathrm {{}_{2}^{3}He} +\mathrm {{}_{1}^{1}H} }$

${\displaystyle \mathrm {{}_{3}^{5}Li} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {370ys} }}\ \mathrm {{}_{2}^{4}He} +\mathrm {{}_{1}^{1}H} }$

${\displaystyle \mathrm {{}_{3}^{8}Li} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {840.3ms} }}\ \mathrm {{}_{4}^{8}Be} +\mathrm {e{}_{}^{-}} }$

${\displaystyle \mathrm {{}_{3}^{9}Li} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {178.3ms} }}\ \mathrm {{}_{4}^{8}Be} +\mathrm {{}_{0}^{1}n} +\mathrm {e{}_{}^{-}} }$

${\displaystyle \mathrm {{}_{3}^{9}Li} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {178.3ms} }}\ \mathrm {{}_{4}^{9}Be} +\mathrm {e{}_{}^{-}} }$

${\displaystyle \mathrm {{}_{3}^{10}Li} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {2zs} }}\ \mathrm {{}_{3}^{9}Li} +\mathrm {{}_{0}^{1}n} }$

${\displaystyle \mathrm {{}_{3}^{11}Li} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {8.75ms} }}\ \mathrm {{}_{4}^{10}Be} +\mathrm {{}_{0}^{1}n} +\mathrm {e{}_{}^{-}} }$

${\displaystyle \mathrm {{}_{3}^{11}Li} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {8.75ms} }}\ \mathrm {{}_{4}^{11}Be} +\mathrm {e{}_{}^{-}} }$

${\displaystyle \mathrm {{}_{3}^{11}Li} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {8.75ms} }}\ \mathrm {{}_{4}^{9}Be} +\mathrm {2{}_{0}^{1}n} +\mathrm {e{}_{}^{-}} }$

${\displaystyle \mathrm {{}_{3}^{11}Li} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {8.75ms} }}\ \mathrm {{}_{4}^{8}Be} +\mathrm {3{}_{0}^{1}n} +\mathrm {e{}_{}^{-}} }$

${\displaystyle \mathrm {{}_{3}^{11}Li} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {8.75ms} }}\ \mathrm {{}_{4}^{7}He} +\mathrm {{}_{2}^{4}He} +\mathrm {e{}_{}^{-}} }$

${\displaystyle \mathrm {{}_{3}^{11}Li} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {8.75ms} }}\ \mathrm {{}_{3}^{8}Li} +\mathrm {{}_{1}^{3}H} +\mathrm {e{}_{}^{-}} }$

${\displaystyle \mathrm {{}_{3}^{11}Li} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {8.75ms} }}\ \mathrm {{}_{3}^{9}Li} +\mathrm {{}_{1}^{2}H} +\mathrm {e{}_{}^{-}} }$

${\displaystyle \mathrm {{}_{3}^{12}Li} \ {\xrightarrow {\ \mathrm {<10ns} }}\ \mathrm {{}_{3}^{11}Li} +\mathrm {{}_{0}^{1}n} }$

• Маси ізотопів взяті з:
  • G. Audi; A. H. Wapstra; C. Thibault; J. Blachot; O. Bersillon (2003). The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties. Nuclear Physics A 729: 3–128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
• Кількісні співвідношення ізотопів і стандартні атомні маси взяті з:
  • J. R. de Laeter; J. K. Böhlke; P. De Bièvre; H. Hidaka; H. S. Peiser; K. J. R. Rosman; P. D. P. Taylor (2003). Atomic weights of the елементs. Review 2000 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry 75 (6): 683–800. doi:10.1351/pac200375060683.
  • M. E. Wieser (2006). Atomic weights of the елементs 2005 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry 78 (11): 2051–2066. doi:10.1351/pac200678112051. Загальний огляд.
• Період напіврозпаду, спін, і дані ізомерів взяті з:
  • G. Audi; A. H. Wapstra; C. Thibault; J. Blachot; O. Bersillon (2003). The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties. Nuclear Physics A 729: 3–128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
  • National Nuclear Data Center. NuDat 2.1 database. Brookhaven National Laboratory. Процитовано September 2005.
  • N. E. Holden (2004). Table of the Ізотопи. У D. R. Lide. CRC Handbook of Chemistry and Physics (вид. 85th). CRC Press. Section 11. ISBN 978-0-8493-0485-9.

Lewis, G. N.; MacDonald, R. T. (1936). The Separation of Lithium Ізотопи. Journal of the American Chemical Society 58 (12): 2519. doi:10.1021/ja01303a045.