Изото́пы лития — разновидности атомов (и ядер) химического элемента лития, имеющие разное содержание нейтронов в ядре. На данный момент известны 9 изотопов лития и ещё 2 возбуждённых изомерных состояний некоторых его нуклидов, 10m1Li − 10m2Li.

В природе встречаются два стабильных изотопа лития: 6Li (7,5 %) и 7Li (92,5 %).

Наиболее устойчивый искусственный изотоп, 8Li, имеет период полураспада 0,8403 с.

Экзотический изотоп 3Li (трипротон), по-видимому, не существует как связанная система.

Происхождение 7Li является одним из немногих изотопов, возникших при первичном нуклеосинтезе (то есть в период от 1 секунды до 3 минут после Большого ВзрываBD Fields, The Primordial Lithium Problem , Annual Reviews of Nuclear and Particle Science 2011 ) в количестве не более 10−9 от всех элементов.; см Рис. 11.1 Некоторое количество изотопа 6Li, как минимум в десять тысяч раз меньшее, чем 7Li, также образовано в первичном нуклеосинтезе.

Примерно в десять раз больше 7Li образовались в звёздном нуклеосинтезе. Литий является промежуточным продуктом реакции ppII, но при высоких температурах активно преобразуется в гелийLecture 27: Stellar Nucleosynthesis // Университет Toledo — «The Destruction of Lithium in Young Convective Stars» slide 28Greg Ruchti, Lithium in the Cosmos  — «Lithium is Fragile» slide 10.

Наблюдаемые соотношения 7Li и 6Li не сходятся с предсказанием стандартной модели первичного нуклеосинтеза (). Данное расхождение известно как «».Karsten JEDAMZIK, Big Bang Nucleosynthesis and the Cosmic Lithium Problem

Разделение Литий-6 имеет большее сродство с ртутью, чем литий-7. На этом основан процесс обогащения COLEX. Альтернативный процесс — вакуумная дистилляция, происходящая при температурах около 550 °C.

Обычно разделение изотопов лития требовалось для военных ядерных программ (СССР, США, Китая). В настоящее время функционирующими мощностями по разделению обладают лишь Россия и Китай.

Так, в США в 1954 году (по другим данным, в 1955 году) на военном заводе Y-12 был построен цех для разделения изотопов лития. Обогащённый по изотопу 6Li направлялся для производства термоядерного оружия, а обогащённый по 7Li — на нужды гражданской атомной программы США.

Применение Изотопы 6Li и 7Li обладают разными ядерными свойствами (сечение поглощения тепловых нейтронов, продукты реакций) и сфера их применения различна. Гафниат лития входит в состав специальной эмали, предназначенной для захоронения высокоактивных ядерных отходов, содержащих плутоний.

Литий-6 Применяется в термоядерной энергетике.

При облучении нуклида 6Li тепловыми нейтронами получается радиоактивный тритий 3H:

Благодаря этому литий-6 может применяться как замена радиоактивного, нестабильного и неудобного в обращении трития как в военных (термоядерное оружие), так и в мирных (управляемый термоядерный синтез) целях. В термоядерном оружии обычно применяется дейтерид лития-6 6LiD.

Перспективно также использование лития-6 для получения гелия-3 (через тритий) с целью дальнейшего использования в дейтерий-гелиевых термоядерных реакторах.

Литий-7 Применяется в ядерных реакторахManaging Critical Isotopes: Stewardship of Lithium-7 Is Needed to Ensure a Stable Supply, GAO-13-716 // U.S. Government Accountability Office, 19 September 2013; pdf . Благодаря очень высокой удельной теплоёмкости и низкому сечению захвата тепловых нейтронов (45 миллибарн) жидкий литий-7 (часто в виде сплава с натрием или цезием) служит эффективным теплоносителем. Фторид лития-7 в сплаве с фторидом бериллия (66 % LiF + 34 % BeF2) носит название «флайб» (FLiBe) и применяется как высокоэффективный теплоноситель и растворитель фторидов урана и тория в высокотемпературных жидкосолевых реакторах, и для производства трития.

Соединения лития, обогащённые по изотопу лития-7, применяются на реакторах PWR для поддержания водно-химического режима, а также в деминерализаторе первого контура. Ежегодная потребность США оценивается в , производством обладают лишь Россия и Китай.

Таблица изотопов лития Символ нуклида Z(p) N(n) Масса изотопаДанные приведены по (а. е. м.) Период полураспадаДанные приведены по (T1/2)Канал распадаПродукт распада Спин и чётность ядра Распространённость изотопа в природе Диапазон изменения изотопной распространённости в природе Энергия возбуждения 3LiОткрытие этого изотопа не подтверждено 3 0 3,03078(215)# p 2He 3/2−# 4Li 3 1 4,02719(23) 9,1(9) с[5,06(52) МэВ] p 3He 2− 5Li 3 2 5,012540(50) 3,7(3) с[1,24(10) МэВ] p 4He 3/2− 6Li 3 3 6,0151228874(15)стабилен 1+ [0,019, 0,078] 6mLi 3562,88(10) кэВ 5,6(14) с ИП 6Li 0+ 7Li 3 4 7,016003434(4)стабилен 3/2− [0,922, 0,981] 8Li 3 5 8,02248624(5) 838,7(3) мс β− 8BeНемедленно распадается на две α-частицы для реакции 8Li → 24He + e− 2+9Li 3 69,02679019(20)178,2(4) мс β−, n (50,5(1,0)%) 8BeНемедленно распадается на две α-частицы для реакции 9Li → 24He + 1n + e−3/2− β− (49,5(1,0)%) 9Be 10Li 3 7 10,035483(14) 2,0(5) с[0,2(1,2) МэВ] n 9Li (1−, 2−) 10m1Li 200(40) кэВ 3,7(1,5) с ИП10Li 1+ 10m2Li 480(40) кэВ 1,35 с[0,350(70) МэВ] ИП10Li 2+11Li 3 811,0437236(7)8,75(6) мс β−, n (86,3(9)%) 10Be3/2− β− (6,0(1,0)%) 11Be β−, 2n (4,1(4)%) 9Be β−, 3n (1,9(2)%) 8BeНемедленно распадается на две α-частицы для реакции 11Li → 24He + 31n + e− β−, α (1,7(3)%) 7He β−, деление (0,0130(13)%) 9Li, 2H β−, деление (0,0093(8)%) 8Li, 3H 12Li 3 9 12,052610(30) n 11Li (1−,2−) 13Li 3 10 13,061170(80) 3,3 с[0,2(9,2) МэВ] 2n 11Li 3/2−# ← Изотопы гелия | Изотопы бериллия →

Пояснения к таблице Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.

Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.

Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада. Символами, выделенными жирным курсивом, обозначены радиоактивные продукты распада, имеющие периоды полураспада, сравнимые с возрастом Земли или превосходящие его и вследствие этого присутствующие в природной смеси.

Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями и ). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.

Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК, для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.

Примечания

Категория:Изотопы Категория:Литий