Helium-Isotope

Liste und Eigenschaften aller bekannten natürlichen und künstlichen Helium-Isotope.




Allgemeines

Helium

 

Vom leichtesten Edelgas Helium sind 8 Isotope bekannt, von denen lediglich zwei stabil sind: 3He und 4He treten als Isotopengemisch in einem Verhältnis von ca. 1 : 1000000 in der Natur auf. Daraus ergibt sich eine relative Atommasse für Helium von durchschnittlich 4,002602(2) u.

 

Natürliches Helium
Isotopengemisch:
He-Isotop 3He He-Isotop 4He
Atommasse [u]: 4,002602(2) 3,01602932(2) 4,0026032541(4)
Anteile: 100 % 0,0002(2) % 99,9998(2) %

Die Isotopenzusammensetzung in der Natur unterliegt großen Schwankungen und ist stark vom Vorhandensein von 3H-Quellen abhängig. So tritt Helium-3 im interstellaren Medium ca. 100 mal häufiger auf, als auf der Erde, und selbst irdische Vorkommen unterliegen großen Schwankungen (Faktor 10).

3He und 4He zeigen sehr unterschiedliche physikalische Eigenschaften: Wegen der Symmetrieunterschiede zählt Helium-3 zu den Fermionen, Helium-4 zu den Bosonen. Durch unterschiedliche Quanteneigenschaften sind die beiden Isotope im flüssigen Zusand nicht mischbar (2 Phasen).

 

Helium-4

Helium-4 Vorkommen auf der Erde sind hauptächlich auf den α-Zerfall radioaktiver Elemente zurückzuführen.

Bei einem Druck von 5036 Pa und einer Temperatur < 2,1768 K (Lambda-Punkt) geht Helium-4 in den so genannten suprafluiden Zustand über, der als Helium II bezeichnet wird. Oberhalb des Lambdapunkts und unterhalb einer Temperatur von 4,21 K bildet Helium eine farblose Flüssigkeit: Helium I.

 

Exotische Isotope

* Diproton ist ein hypothetisches Heliumisotop (Helium-2, 2He) aus zwei Protonen und ohne Neutronen im Kern.

* [[Halokerne]]: Helium-6 (2-Neutronen-Halo); Helium-8 (4-Neutronen-Halo).

 

Isotopentabelle: Helium

 

Isotop Z A N Name Nuklidmasse Zerfall (radioaktiver Zerfall) Spin μ AE Mehr A-Nuk
Nu Isotopenmasse Halbwertszeit Zerfallsart Anteil Energie I (h/2π) Info
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
3He 2 3 1 Helium-3
(Helion)
3,01602932(2) stabil 1/2+ - 2,12762485(7) AL 3H
4Li
4He 2 4 2 Helium-4 4,0026032541(4) stabil 0+ AL 5He
5Li
Be6
5He 2 5 3 Helium-5 5,012057225(21470) 7,61833 × 10-22 s n ? zu 4He 0,290(71) MeV 3/2- AL
6He 2 6 4 Helium-6 6,018886648(450) 806,7(15) ms β- zu 6Li 3,505921(419) MeV 0+ AL 7He
11Li
7He 2 7 5 Helium-7 7,027984203(8777) 2,85688 × 10-21 s ~n zu 6He 11,202(30) MeV (3/2)- AL
8He 2 8 6 Helium-8 8,033934307(190) 119,1(12) ms β- zu 8Li
β-, n zu 7Li
84 %
16 %
10,651(7) MeV
8,619 MeV
0+ AL 9He
10He
9He 2 9 7 Helium-9 9,042706578(64412) 7,03231 × 10-21 s n zu 8He 100 % 14,816(60) MeV 1/2+ AL
10He 2 10 8 Helium-10 10,052399602(75148) 2,68882 × 10-21 s n zu 9He 100 % 15,759(71) MeV 0+ AL

 

Erläuterungen zu den einzelnen Spalten:

# Symbol mit Nukleonenzahl.

# Z = Anzahl der Protonen (Ordnungszahl).

# Massenzahl A.

# N = Anzahl der Neutronen.

# Bezeichnung des Helium-Isotops.

# Relative Nuklidmasse bzw. Atomgewicht des Helium-Nuklids bezogen auf 12C = 12,00000 [2].

# Zerfall: Halbwertszeiten des Helium-Isotops mit a = Jahre; ; d = Tage; h = Stunden; min = Minuten; s = Sekunden.

# Zerfall: Zerfallsart in die jeweiligen Tochternuklide mit n = Neutronenemission; p = Protonenemission; α = Alpha-Zerfall; ß- = Beta-Minus-Zerfall unter Elektronenemission; EE = Elektroneneinfang; ß+ = Positronenemission; ε = ß+ und/oder EE; Iso = [[Isomerieübergang]]; CZ = Cluster-Zerfall; SZ = Spontanzerfall.

# Zerfall: Zerfallsart in Prozent (%).

# Zerfall: Zerfallsenergie; Partikelenergie bezogen auf Zerfallsart.

# Kernspin I, Einheit: h/2π.

# Kernmagnetisches Moment μmag.

# AE = Anregungsenergie für metastabile Kerne.

# Sonstige Informationen und Hinweise: AL = Weitere Niveaus, so genannte Adopted Levels (Verlinkung auf externe Daten [1]).

# Ausgangsnuklide: Mögliche, angenommene oder tatsächliche Ausgangs-Nuklide (Mutternuklide, Elternnuklide). Die entsprechenden Zerfalls-Modi sind gegebenenfalls bei den jeweiligen Ausgangsnukliden zu finden.

 

Sonstige:

* ()- Eingeklammerte Ziffern: [[Unsicherheiten|Unsicherheit]] zur Darstellung der Streubreite des angegebenen Wertes.

* ~ - Theoretische Werte oder systematische Trends.

* -ungelistet-: Nuklide, die in der Literatur bereits erwänhnt wurden, aber aus irgendwelchen Gründen in den aktuellen Nuklidtabellen nicht mehr zu finden sind, weil sich deren Entdeckung z. B. nicht bestätigt hat.

 

NMR-aktive Helium-Nuklide

Nuklid Natürlicher Spin Kernmagnetisches Gyromagnetisches Quadrupol Resonanz- Relative Empfindlichkeit Anmerkung
Symbol Anteil Moment Verhältnis Moment frequenz bezogen auf 1H = 1,000
in % I μ/μN 107 rad T-1 s-1 Q fm-2 v0 bei 1 T H0 = const. v0 = const.
3He 0,0002(2) % 1/2+ - 2,12762485(7) - 20,38 32,4380 0,44220 0,7619

 

Kernisobare Nuklide des Heliums

Zu den Heliumkernen [[isobare]] Nuklide befinden sich in der jeweiligen Tabellenzeile; Z = Ordnungszahl; A = Nukleonenzahl (Massenzahl).

 

Z:1234567
AHHeLiBeBCN
33H3He
44H4He4Li
55H5He5Li5Be
66H6He6Li6Be6B
77He7Li7Be7B
88He8Li8Be8B8C
99He9Li9Be9B9C
1010He10Li10Be10B10C10N

 

Kernisotone Nuklide des Heliums

Zu den Helium-Kernen [[isotone]] Nuklide befinden sich in der jeweiligen Tabellenzeile; N = Anzahl der Neutronen.

Z:1234567891011121314
NHHeLiBeBCNOFNeNaMgAlSi
12H3He4Li5Be6B
23H4He5Li6Be7B8C
34H5He6Li7Be8B9C10N
45H6He7Li8Be9B10C11N12O
56H7He8Li9Be10B11C12N13O14F
68He9Li10Be11B12C13N14O15F16Ne
79He10Li11Be12B13C14N15O16F17Ne18Na19Mg
810He11Li12Be13B14C15N16O17F18Ne19Na20Mg21Al22Si

 

Quellen und Hinweise

[a] - G. N. Zastenker et al.: Isotopic Composition and Abundance of Interstellar Neutral Helium Based on Direct Measurements, 2002, DOI 10.1023/A:1016057812964.

[b] - G. Audi et. al.: The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties. Nuclear Physics, 2003, DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.

[c] - NuDat: National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory, based on ENSDF and the Nuclear Wallet Cards.

[d] - Michael E. Wieser, Tyler B. Coplen: Atomic weights of the elements 2009 (IUPAC Technical Report). Online veröffentlicht am 12.12.2010, DOI 10.1351/PAC-REP-10-09-14.

[e] - Korsheninnikov et al.: Experimental Evidence for the Existence of 7H and for a Specific Structure of 8He. Physical Review Letters, 2003, DOI 10.1103/PhysRevLett.90.082501.

 

Helium NMR Eigenschaften: 3He-NMR

* [j] - N. J. Stone: Table of nuclear magnetic dipole and electric quadrupole moments. Atomic Data and Nuclear Data Tables, 2005, DOI 10.1016/j.adt.2005.04.001].

* [k] - Pekka Pyykkö: Year-2008 nuclear quadrupole moments. Molecular Physics, 2008, DOI 10.1080/00268970802018367.

 

Isotopenhäufigkeiten, Atommassen und Isotopenmassen:

Siehe unter dem jeweiligen Stichwort.


Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 18. Dezember 2016.







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