Isótopos de samario
El samario de origen natural (62Sm) se compone de cinco isótopos estables, 144Sm, 149Sm, 150Sm, 152Sm y 154Sm, y dos radioisótopos de vida extremadamente larga, 147Sm (vida media: 1.06 × 1011 y) y 148Sm (7 × 1015 y), siendo 152Sm el más abundante (26,75% de abundancia natural). El 146Sm también es bastante longevo (6.8 × 107 y), pero no es lo suficientemente longevo como para haber sobrevivido en cantidades significativas de la formación del Sistema Solar en la Tierra, aunque sigue siendo útil en datación radiométrica en el Sistema Solar como un radionucleido extinto.
Aparte de los isótopos naturales, los radioisótopos de vida más larga son 151Sm, que tiene una vida media de 88,8 años, y 145Sm, que tiene una vida media de 340 días. Todos los radioisótopos restantes tienen vidas medias que son menores a dos días, y la mayoría de ellos tienen vidas medias que menores a 48 segundos. Este elemento también tiene doce isómeros conocidos, siendo el más estable 141mSm (t1/2 22,6 minutos), 143m1Sm (t1/2 66 segundos) y 139mSm (t1/2 10,7 segundos).
Los isótopos de larga vida, 146Sm, 147Sm y 148Sm, se descomponen principalmente por desintegración alfa a isótopos de neodimio. Los isótopos inestables más ligeros decaen principalmente por captura electrónica a isótopos de prometio, mientras que los más pesados se descomponen por desintegración beta a isótopos de europio.
Los isótopos de samario se usan en la datación samario-neodimio para determinar las relaciones de edad de rocas y meteoritos.
El 151Sm es un producto de fisión de vida media y actúa como un veneno de neutrones en el ciclo del combustible nuclear. El producto de la fisión nuclear estable 149Sm también es un veneno de neutrones.
Samario 149
El 149Sm es un isótopo estable de samario (se predice que se descompondrá, pero no aún no se han observado desintegraciones, dándole una vida media de varios órdenes de magnitud más larga que la edad del universo) y un producto de fisión (rendimiento del 1,0888%), además de ser un veneno nuclear que absorbe neutrones teniendo el segundo mayor efecto en el funcionamiento de reactores nucleares, solo después del 135Xe. Su sección de neutrones es de 40140 barns para neutrones térmicos.
La concentración de equilibrio (y por lo tanto el efecto de envenenamiento) aumenta hasta un valor de equilibrio en aproximadamente 500 horas (aproximadamente 20 días) de operación del reactor, y como 149Sm es estable, la concentración permanece esencialmente constante durante el funcionamiento adicional del reactor.
Samario 151
El 151Sm tiene una vida media de 88,8 años, sufre una desintegración beta de baja energía, y tiene un rendimiento de producto de fisión del 0,4203% para neutrones térmicos y 235U, de alrededor del 39% del rendimiento del 149Sm. El rendimiento es algo mayor para el 239Pu.
Su sección transversal de captura neutrónica para neutrones térmicos es alta en 15200 barns, alrededor del 38% de la sección transversal de absorción del 149Sm, o aproximadamente 20 veces la de 235U. Dado que las proporciones entre las velocidades de producción y absorción de 151Sm y 149Sm son casi iguales, los dos isótopos deben alcanzar concentraciones de equilibrio similares. Como 149Sm alcanza el equilibrio en aproximadamente 500 horas (20 días), 151Sm debe alcanzar el equilibrio en aproximadamente 50 días.
Dado que el combustible nuclear se utiliza durante varios años (grado de combustión nuclear) en una central nuclear, la cantidad final de 151Sm en el combustible nuclear gastado es solo una pequeña fracción del total de 151Sm producido durante el uso del combustible. Según un estudio, la fracción masiva de 151Sm en combustible gastado es de aproximadamente 0,0025 para la carga pesada de combustible MOX y aproximadamente la mitad para el combustible de uranio, que es aproximadamente dos órdenes de magnitud menor que la fracción de masa de aproximadamente 0.15 para el producto de fisión de vida media de 137Cs. La energía de desintegración de 151Sm también tiene un orden de magnitud menor que la de 137Cs. El bajo rendimiento, la baja tasa de supervivencia y la baja energía de desintegración hacen que 151Sm tenga un impacto insignificante en los desechos nucleares en comparación con los dos principales productos de fisión de vida media, 137Cs y 90Sr.
Samario 153
153Sm tiene una vida media de 46,3 horas, experimentando una desintegración beta en 153Eu. Como componente del samario lexidronam, se usa en la paliación del cáncer de hueso. Es tratado por el cuerpo de manera similar al calcio, y se localiza selectivamente al hueso.
Tabla de isótopos
| Símbolo del nucleido |
Z(p) | N(n) | Masa isotópica (u) |
Vida media | Método(s) de decaimiento |
Isótopo(s) hijo(s) |
Espín nuclear |
Composición isotópica representativa (fracción molar) |
Rango de variación natural (fracción molar) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Energía de excitación | |||||||||
| 128Sm | 62 | 66 | 127.95808(54)# | 0.5# s | 0+ | ||||
| 129Sm | 62 | 67 | 128.95464(54)# | 550(100) ms | 5/2+# | ||||
| 130Sm | 62 | 68 | 129.94892(43)# | 1# s | β+ | 130P. m. | 0+ | ||
| 131Sm | 62 | 69 | 130.94611(32)# | 1.2(2) s | β+ | 131P. m. | 5/2+# | ||
| β+, p (raro) | 130Nd | ||||||||
| 132Sm | 62 | 70 | 131.94069(32)# | 4.0(3) s | β+ | 132Pm | 0+ | ||
| β+, p | 131Nd | ||||||||
| 133Sm | 62 | 71 | 132.93867(21)# | 2.90(17) s | β+ | 133Pm | (5/2+) | ||
| β+, p | 132Nd | ||||||||
| 134Sm | 62 | 72 | 133.93397(21)# | 10(1) s | β+ | 134Pm | 0+ | ||
| 135Sm | 62 | 73 | 134.93252(17) | 10.3(5) s | β+ (99.98%) | 135Pm | (7/2+) | ||
| β+, p (.02%) | 134Nd | ||||||||
| 135mSm | 0(300)# keV | 2.4(9) s | β+ | 135Pm | (3/2+,5/2+) | ||||
| 136Sm | 62 | 74 | 135.928276(13) | 47(2) s | β+ | 136Pm | 0+ | ||
| 136mSm | 2264.7(11) keV | 15(1) µs | (8−) | ||||||
| 137Sm | 62 | 75 | 136.92697(5) | 45(1) s | β+ | 137Pm | (9/2−) | ||
| 137mSm | 180(50)# keV | 20# s | β+ | 137Pm | 1/2+# | ||||
| 138Sm | 62 | 76 | 137.923244(13) | 3.1(2) min | β+ | 138Pm | 0+ | ||
| 139Sm | 62 | 77 | 138.922297(12) | 2.57(10) min | β+ | 139Pm | 1/2+ | ||
| 139mSm | 457.40(22) keV | 10.7(6) s | TI (93.7%) | 139Sm | 11/2− | ||||
| β+ (6.3%) | 139Pm | ||||||||
| 140Sm | 62 | 78 | 139.918995(13) | 14.82(12) min | β+ | 140Pm | 0+ | ||
| 141Sm | 62 | 79 | 140.918476(9) | 10.2(2) min | β+ | 141Pm | 1/2+ | ||
| 141mSm | 176.0(3) keV | 22.6(2) min | β+ (99.69%) | 141Pm | 11/2− | ||||
| TI (.31%) | 141Sm | ||||||||
| 142Sm | 62 | 80 | 141.915198(6) | 72.49(5) min | β+ | 142Pm | 0+ | ||
| 143Sm | 62 | 81 | 142.914628(4) | 8.75(8) min | β+ | 143Pm | 3/2+ | ||
| 143m1Sm | 753.99(16) keV | 66(2) s | TI (99.76%) | 143Sm | 11/2− | ||||
| β+ (.24%) | 143Pm | ||||||||
| 143m2Sm | 2793.8(13) keV | 30(3) ms | 23/2(−) | ||||||
| 144Sm | 62 | 82 | 143.911999(3) | Isótopo observablemente estable | 0+ | 0.0307(7) | |||
| 144mSm | 2323.60(8) keV | 880(25) ns | 6+ | ||||||
| 145Sm | 62 | 83 | 144.913410(3) | 340(3) d | CE | 145P. m. | 7/2− | ||
| 145mSm | 8786.2(7) keV | 990(170) ns [0.96(+19−15) µs] |
(49/2+) | ||||||
| 146Sm | 62 | 84 | 145.913041(4) | 6.8(7)×107 y | α | 142Nd | 0+ | Trace | |
| 147Sm | 62 | 85 | 146.9148979(26) | 1.06(2)×1011 y | α | 143Nd | 7/2− | 0.1499(18) | |
| 148Sm | 62 | 86 | 147.9148227(26) | 7(3)×1015 y | α | 144Nd | 0+ | 0.1124(10) | |
| 149Sm | 62 | 87 | 148.9171847(26) | Isótopo observablemente estable | 7/2− | 0.1382(7) | |||
| 150Sm | 62 | 88 | 149.9172755(26) | Isótopo observablemente estable | 0+ | 0.0738(1) | |||
| 151Sm | 62 | 89 | 150.9199324(26) | 88.8(24) y | β− | 151Eu | 5/2− | ||
| 151mSm | 261.13(4) keV | 1.4(1) µs | (11/2)− | ||||||
| 152Sm | 62 | 90 | 151.9197324(27) | Isótopo observablemente estable | 0+ | 0.2675(16) | |||
| 153Sm | 62 | 91 | 152.9220974(27) | 46.284(4) h | β− | 153Eu | 3/2+ | ||
| 153mSm | 98.37(10) keV | 10.6(3) ms | TI | 153Sm | 11/2− | ||||
| 154Sm | 62 | 92 | 153.9222093(27) | Isótopo observablemente estable | 0+ | 0.2275(29) | |||
| 155Sm | 62 | 93 | 154.9246402(28) | 22.3(2) min | β− | 155Eu | 3/2− | ||
| 156Sm | 62 | 94 | 155.925528(10) | 9.4(2) h | β− | 156Eu | 0+ | ||
| 156mSm | 1397.55(9) keV | 185(7) ns | 5− | ||||||
| 157Sm | 62 | 95 | 156.92836(5) | 8.03(7) min | β− | 157Eu | (3/2−) | ||
| 158Sm | 62 | 96 | 157.92999(8) | 5.30(3) min | β− | 158Eu | 0+ | ||
| 159Sm | 62 | 97 | 158.93321(11) | 11.37(15) s | β− | 159Eu | 5/2− | ||
| 160Sm | 62 | 98 | 159.93514(21)# | 9.6(3) s | β− | 160Eu | 0+ | ||
| 161Sm | 62 | 99 | 160.93883(32)# | 4.8(8) s | β− | 161Eu | 7/2+# | ||
| 162Sm | 62 | 100 | 161.94122(54)# | 2.4(5) s | β− | 162Eu | 0+ | ||
| 163Sm | 62 | 101 | 162.94536(75)# | 1# s | β− | 163Eu | 1/2−# | ||
| 164Sm | 62 | 102 | 163.94828(86)# | 500# ms | β− | 164Eu | 0+ | ||
| 165Sm | 62 | 103 | 164.95298(97)# | 200# ms | β− | 165Eu | 5/2−# | ||
Notas
- Se conocen muestras geológicamente excepcionales en las que la composición isotópica se encuentra fuera del intervalo indicado. La incertidumbre en la masa atómica puede exceder el valor declarado para tales especímenes.
- Los valores marcados con # no se derivan puramente de los datos experimentales, sino de las tendencias sistemáticas. Los espines de asignación débiles se incluyen entre paréntesis.
- Las incertidumbres se dan en forma concisa entre paréntesis después de los últimos dígitos. Los valores de incertidumbre indican una desviación estándar, excepto la composición isotópica y el peso atómico atómico estándar del IUPAC, que utilizan incertidumbres expandidas.
- Masas de isótopos de:
- 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.
- Composición isotópica y masas atómicas estándar de:
- 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 elements. 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 elements 2005 (IUPAC Technical Report)». Pure and Applied Chemistry 78 (11): 2051-2066. doi:10.1351/pac200678112051. Resumen divulgativo.
- Vida media, Espín, y datos de isómeros seleccionados de las siguientes fuentes.
- 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. Consultado el September 2005.
- N. E. Holden (2004). «Table of the Isotopes». En D. R. Lide, ed. CRC Handbook of Chemistry and Physics (85th edición). CRC Press. Section 11. ISBN 978-0-8493-0485-9.