A természetes xenon (Xe) nyolc stabil izotópból áll. (Elméleti előrejelzések szerint a 124Xe, 126Xe és a 134Xe kettős-béta-bomló izotópok, de bomlásukat mindezidáig még nem észlelték, ezért ezeket stabil izotópnak tekintjük.)Status of ββ-decay in Xenon , Roland Lüscher, accessed on line September 17, 2007.Average (Recommended) Half-Life Values for Two-Neutrino Double-Beta Decay, A. S. Barabash, Czechoslovak Journal of Physics 52, #4 (April 2002), pp. 567–573. A xenonnak van a második legtöbb stabil izotópja, csak az ón előzi meg e tekintetben a maga 10 stabil izotópjával. Ezeken kívül a xenonnak több mint 30 instabil izotópját és izomerjét tanulmányozták; közülük a leghosszabb felezési idővel a kettős béta-bomló 136Xe rendelkezik (2,165 ± 0,016(stat) ± 0,059(sys) év), melyet a 127Xe követ (36,345 nap). Az ismert magizomerek közül a 131mXe felezési ideje a leghosszabb (11,934 nap). A 129Xe a 129I béta-bomlása során keletkezik (felezési idő: 16 millió év); a 131mXe, 133Xe, 133mXe és a 135Xe az 235U és a 239Pu hasadási termékei, így ezek az atomrobbantások indikátoraként használhatók.
A mesterséges 135Xe izotóp az atomreaktorok működése szempontjából nagy jelentőséggel bír. A 135Xe termikus neutronokra óriási, 2,65 barnos befogási hatáskeresztmetszettel rendelkezik, ezért nagyon hatékony neutronelnyelőként, reaktorméregként viselkedik, mely egy idő után lelassíthatja vagy leállíthatja a nukleáris láncreakciót. Ezt az amerikai Manhattan terv keretében plutónium előállítása céljából épített legelső atomreaktoroknál fedezték fel. Szerencsére a tervezés során számoltak azzal, hogy növelni kellhet a reaktorben a reaktivitást (a hasadásonként keletkező, újabb magreakciót kiváltó neutronok számát).
Az atomreaktorokból viszonylag nagy koncentrációban távoznak is radioaktív xenonizotópok, melyek a repedt fűtőelemrudakból vagy a hűtővízben hasadó uránból származnak. A természetes radioaktív nemesgáz, a 222Rn koncentrációjához képest ezen izotópok koncentrációja azonban általában még mindig alacsony.
Mivel a xenon két anyaizotópnak is nyomjelzője, a meteoritokban a xenonizotópok arányának meghatározása jól használható a Naprendszer kialakulásának vizsgálatában. A jód–xenon-kormeghatározás megadja a nukleoszintézis és a szoláris nebulából létrejött test megszilárdulása között eltelt időt (mivel a xenon gáz halmazállapotú, csak az a része marad meg a test belsejében, amely annak megszilárdulása után keletkezett). A xenonizotópok jól használhatóak a Föld differenciálódásának megértésében is. Úgy gondolják, hogy az új-mexikói szén-dioxid kutakból származó gázban talált nagyobb mennyiségű 129Xe a földköpenyből származó gázok bomlásterméke, melyek nem sokkal a Föld kialakulása után keletkeztek. Standard atomtömeg: 131,293(6) u
Többi izotópjának felezési ideje nem éri el a 12 napot, sokuké 20 óránál is rövidebb. A legrövidebb élettartamú a 148Xe, ennek felezési ideje 408 ns. A 41 izotóp tömegszáma a 108–148 tartományba esik.
A (2011-ben felfedezett) 108Xe a második legnagyobb tömegű nuklid (a 112Ba után), amelyben a protonok és neutronok száma megegyezik.
Xenon-133
A xenon-133-at felhasználják a tüdőfunkció vizsgálatára és a tüdőről történő képalkotásra, illetve a véráramlás, főként az agybeli véráram képalkotására. A 133Xe fontos hasadási termék.
Xenon-135 A xenon-135 az urán maghasadása során keletkező radioaktív izotóp, felezési ideje 9,2 óra. Az ismert leghatékonyabb neutronelnyelő (reaktorméreg), neutronbefogási hatáskeresztmetszete 2 millió barn.Chart of the Nuclides 13th Edition Összességében a maghasadás során 6,3%-os hozammal keletkezik, de ennek fő része a tellúr-135 és a jód-135 radioaktív bomlásából származik. Jelentős hatása van az atomreaktorok működésére.
Xenon-136 A xenon-136 a xenon egyik izotópja, mely nagyon lassan, kettős béta-bomlás révén bárium-136-tá alakul. Felezési ideje 2,11 év.
Táblázat nuklidjele Z(p) N(n) izotóptömeg (u) felezési idő bomlásimód(k)Rövidítések:EC: ElektronbefogásIT: Izomer átmenet leány-izotóp(ok)A stabil izotópok félkövérrel vannak kiemelve magspin jellemzőizotóp-összetétel(móltört) természetesingadozás(móltört) gerjesztési energia110Xe 54 56109,94428(14)310(190) ms[105(+35−25) ms] β+ 110I0+ α 106Te111Xe 54 57110,94160(33)#740(200) ms β+ (90%) 111I5/2+# α (10%) 107Te112Xe 54 58111,93562(11)2,7(8) s β+ (99,1%) 112I0+ α (0,9%) 108Te113Xe 54 59112,93334(9)2,74(8) s β+ (92,98%) 113I(5/2+)# β+, p (7%) 112Te α (0,011%) 109Te β+, α (0,007%) 109Sb 114Xe 54 60 113,927980(12) 10,0(4) s β+ 114I 0+115Xe 54 61114,926294(13)18(4) s β+ (99,65%) 115I(5/2+) β+, p (0,34%) 114Te β+, α (3%) 111Sb 116Xe 54 62 115,921581(14) 59(2) s β+ 116I 0+117Xe 54 63116,920359(11)61(2) s β+ (99,99%) 117I5/2(+) β+, p (0,0029%) 116Te 118Xe 54 64 117,916179(11) 3,8(9) perc β+ 118I 0+ 119Xe 54 65 118,915411(11) 5,8(3) perc β+ 119I 5/2(+) 120Xe 54 66 119,911784(13) 40(1) perc β+ 120I 0+ 121Xe 54 67 120,911462(12) 40,1(20) perc β+ 121I (5/2+) 122Xe 54 68 121,908368(12) 20,1(1) óra β+ 122I 0+ 123Xe 54 69 122,908482(10) 2,08(2) óra EC 123I 1/2+ 123mXe 185,18(22) keV 5,49(26) µs 7/2(−) 124Xe 54 70 123,905893(2)Látszólag stabilA feltételezések szerint β+β+-bomlással 124Te-gyé alakul több mint 4,8 felezési idővel 0+ 9,52(3) 125Xe 54 71 124,9063955(20) 16,9(2) óra β+ 125I 1/2(+) 125m1Xe 252,60(14) keV 56,9(9) s IT 125Xe 9/2(−) 125m2Xe 295,86(15) keV 0,14(3) µs 7/2(+) 126Xe 54 72 125,904274(7)Látszólag stabilA feltételezések szerint β+β+-bomlással 126Te-gyé alakul 0+ 8,90(2) 127Xe 54 73 126,905184(4) 36,345(3) nap EC 127I 1/2+ 127mXe 297,10(8) keV 69,2(9) s IT 127Xe 9/2− 128Xe 54 74 127,9035313(15)StabilElméletileg spontán maghasadásra képes 0+ 0,019102(8) 129XeFelhasználják felszín alatt vizek radiometrikus kormeghatározására és a Naprendszer történetének bizonyos eseményeinek igazolására 54 75 128,9047794(8)Stabil 1/2+ 0,264006(82) 129mXe 236,14(3) keV 8,88(2) nap IT 129Xe 11/2− 130Xe 54 76 129,9035080(8)Stabil 0+ 0,040710(13) 131XeHasadási termék 54 77 130,9050824(10)Stabil 3/2+ 0,212324(30) 131mXe 163,930(8) keV 11,934(21) nap IT 131Xe 11/2− 132Xe 54 78 131,9041535(10)Stabil 0+ 0,269086(33) 132mXe 2752,27(17) keV 8,39(11) ms IT 132Xe (10+) 133XeA nukleáris medicinában használják 54 79 132,9059107(26) 5,2475(5) nap β− 133Cs 3/2+ 133mXe 233,221(18) keV 2,19(1) nap IT 133Xe 11/2− 134Xe 54 80 133,9053945(9)Látszólag stabilA feltételezések szerint β−β−-bomlással 134Ba-gyé alakul több mint 1,1 felezési idővel 0+ 0,104357(21) 134m1Xe 1965,5(5) keV 290(17) ms IT 134Xe 7− 134m2Xe 3025,2(15) keV 5(1) µs (10+) 135XeA leghatékonyabb ismert neutronelnyelő, atomerőművekben a hasadási termékként keletkező 135Te bomlásából származó 135I-ből keletkezik. A nagy neutronfluxusú környezetben neutront elnyelve 136Xe-tá alakul (jódgödör) 54 81 134,907227(5) 9,14(2) óra β− 135Cs 3/2+ 135mXe 526,551(13) keV15,29(5) perc IT (99,99%) 135Xe11/2− β− (0,004%) 135Cs 136XePrimordiális radionuklid 54 82 135,907219(8) 2,165(0,016 (stat), 0,059 (sys)) évβ−β− 136Ba 0+ 0,088573(44) 136mXe 1891,703(14) keV 2,95(9) µs 6+ 137Xe 54 83 136,911562(8) 3,818(13) perc β− 137Cs 7/2− 138Xe 54 84 137,91395(5) 14,08(8) perc β− 138Cs 0+ 139Xe 54 85 138,918793(22) 39,68(14) s β− 139Cs 3/2− 140Xe 54 86 139,92164(7) 13,60(10) s β− 140Cs 0+141Xe 54 87140,92665(10)1,73(1) s β− (99,45%) 141Cs5/2(−#) β−, n (0,043%) 140Cs142Xe 54 88141,92971(11)1,22(2) s β− (99,59%) 142Cs0+ β−, n (0,41%) 141Cs 143Xe 54 89 142,93511(21)# 0,511(6) s β− 143Cs 5/2−144Xe 54 90143,93851(32)#0,388(7) s β− 144Cs0+ β−, n 143Cs 145Xe 54 91 144,94407(32)# 188(4) ms β− 145Cs (3/2−)# 146Xe 54 92 145,94775(43)# 146(6) ms β− 146Cs 0+147Xe 54 93146,95356(43)#130(80) ms[0,10(+10−5) s] β− 147Cs3/2−# β−, n 146Cs
Megjegyzések Az izotóp-összetétel a levegőbeli előfordulásra vonatkozik. Ismeretesek olyan geológiai minták, amelyek izotóp-összetétele a szokásos értékeken kívül van. Az atomtömeg bizonytalansága ezeknél meghaladhatja a jelzett hibahatárt. A kereskedelmileg hozzáférhető anyagok esetén előfordulhat nem közölt vagy nem szándékos izotópelválasztás. A megadott értékektől lényeges eltérések adódhatnak. A # jel a nem kizárólag kísérletekből, hanem részben szisztematikus trendekből származó értéket jelöl. A nem kellő megalapozottsággal asszignált spinek zárójelben szerepelnek. A bizonytalanságokat rövid formában – a megfelelő utolsó számjegy után zárójelben – adjuk meg. A bizonytalanság értéke egy standard deviációnak felel meg, kivéve, ahol az izotóp-összetételt és standard atomtömeget a IUPAC nagyobb bizonytalansággal adja csak meg.
Hivatkozások
Fordítás
Források Izotóptömegek: Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003). Izotóp-összetétel és standard atomtömegek:
A felezési időkre, a spinekre és az izomer adatokra vonatkozó információk az alábbi forrásokból származnak:
Xenon