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Helium-Isotope

Liste, Daten und Eigenschaften aller bekannten natürlichen und künstlichen Isotope des Heliums sowie radioaktive Zerfallsprodukte bzw. Zwischenprodukte.



Helium Isotope

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.

 

Natürlich auftretende Helium-Isotope

Atommasse ArAnteilHalbwertszeitSpin
Helium
Isotopengemisch
4,002602 u100 %
Isotop 3He3,01602932(2) u0,0002(2) %stabil1/2+
Isotop 4He4,0026032541(4) u99,9998(2)stabil0+

 

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
Nuklid
ZANNameAtommasse
[Kernmasse]
{Massenüberschuss}
Spin I
(h/2π)
μA-Nuk
123456789
3He231Helium-33,01602932(2) u
[3,0149322 u]
{14,93122 MeV}
1/2+- 2,12762531(3)3H
4Li
4He242Helium-44,0026032541(4) u
[4,0015061 u]
{2,42492 MeV}
0+5He
5Li
6Be
5He253Helium-55,012057(21) u
[5,0109598 u]
{11,23102 MeV}
3/2-
6He264Helium-66,01888589(6) u
[6,0177887 u]
{17,59209 MeV}
0+7He
11Li
7He275Helium-77,027991(8) u
[7,0268938 u]
{26,07345 MeV}
(3/2)-
8He286Helium-88,03393439(9) u
[8,0328372 u]
{31,60968 MeV}
0+9He
10He
9He297Helium-99,04395(5) u
[9,0428528 u]
{40,93916 MeV}
1/2+
10He2108Helium-1010,05282(10) u
[10,0517228 u]
{49,20151 MeV}
(0+)

 

 

IsotopZerfall (radioaktiver Zerfall)AEMehr
HalbwertszeitZerfallsartAnteilEnergieInfo
1101112131415
He-3stabilAL
He-4stabilAL
He-57,61833 × 10-22 sn ? zu 4He0,290(71) MeVAL
He-60,8067(15) sβ- zu 6Li3,50522(5) MeVAL
He-72,85688 × 10-21 sn zu 6He11,166(8) MeVAL
He-80,1191(12) sβ- zu 8Li
β-, n zu 7Li
84 %
16 %
10,66388(10) MeV
8,63126(9) MeV
AL
He-97,03231 × 10-21 sn zu 8He100 %14,816(60) MeVAL
He-102,68882 × 10-21 sn zu 9He100 %15,759(71) MeVAL

 

Erläuterungen zu den einzelnen Spalten:

1 - Symbol mit Nukleonenzahl.
2 - Z = Anzahl der Protonen (Ordnungszahl).
3 - Massenzahl A.
4 - N = Anzahl der Neutronen.
5 - Bezeichnung des Helium-Isotops; gegebenenfalls Trivialnamen.
6 - Relative Atommasse des Helium-Isotops (Isotopenmasse inklusive Elektronen) und in eckigen Klammern die Masse des Atomkerns (Kernmasse, Nuklidmasse ohne Elektronen), jeweils bezogen auf 12C = 12,00000 [2]. Zusätzlich ist der Massenüberschuss (Massenexzess) in MeV angegeben.
7 - Kernspin I, Einheit: h/2π.
8 - Kernmagnetisches Moment μmag.
9 - Ausgangsnuklide: Mögliche, angenommene oder tatsächliche Ausgangs-Nuklide (Mutternuklide, Elternnuklide). Die entsprechenden Zerfalls-Modi sind gegebenenfalls bei den Daten des jeweiligen Ausgangsnuklids zu finden.
10 - Zerfall: Halbwertszeiten des Helium-Isotops mit a = Jahre; ; d = Tage; h = Stunden; min = Minuten; s = Sekunden.
11 - 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.
12 - Zerfall: Zerfallsanteil in Prozent (%).
13 - Zerfall: Zerfallsenergie; Partikelenergie bezogen auf Zerfallsart.
14 - AE = Anregungsenergie für metastabile Kerne.
15 - Sonstige Informationen und Hinweise: AL = Weitere Niveaus, so genannte Adopted Levels (Verlinkung auf externe Daten [1]).

Sonstige:

()- Eingeklammerte Ziffern: 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
Anteil
Spin I
Kernmagnetisches
Moment
μ/μN
Gyromagnetisches
Verhältnis
107 rad T-1 s-1
Quadrupol-
Moment
Q fm-2
Resonanz-
Frequenz
v0 bei 1 T
Relative
Empfindlichkeit
H0 = const.
v0 = const. *
3He
0,0002(2) %
1/2+
- 2,12762531(3)- 20,3832,43800,44220
0,7619

*) bezogen auf 1H = 1,000

 

Kernisobare Nuklide des Heliums

Zu den Helium-Nukliden isobare Atomkerne befinden sich in der jeweiligen Tabellenzeile; Z = Ordnungszahl; A = Nukleonenzahl (Massenzahl).

Z:1234567
AHHeLiBeBCN
33H3He
44H4He4Li
55H5He5Li5Be
66H6He6Li6Be6B
77H7He7Li7Be7B
88He8Li8Be8B8C
99He9Li9Be9B9C
1010He10Li10Be10B10C10N

 

Kernisotone Nuklide des Heliums

Die zu den Helium-Kernen isotonen Nuklide befinden sich in der jeweiligen Tabellenzeile; N = Anzahl der Neutronen.


12345678
2H3H4H5H6H7H
3He4He5He6He7He8He9He10He
4Li5Li6Li7Li8Li9Li10Li11Li
5Be6Be7Be8Be9Be10Be11Be12Be
6B7B8B9B10B11B12B13B
8C9C10C11C12C13C14C
10N11N12N13N14N15N
12O13O14O15O16O
14F15F16F17F
15Ne16Ne17Ne18Ne
18Na19Na
19Mg20Mg
21Al
22Si

 

Literatur und Hinweise

Eigenschaften der Helium-Isotope

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

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

[3] - Live Chart of Nuclides. Nuclear structure and decay data.

Helium: Kernmagnetische Eigenschaften - 3He-NMR

[4] - 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.

[5] - Pekka Pyykkö: Year-2008 nuclear quadrupole moments. Molecular Physics, (2008), DOI 10.1080/00268970802018367.

[6] - Pekka Pyykkö: Year-2017 nuclear quadrupole moments. Molecular Physics, (2018), DOI 10.1080/00268976.2018.1426131.

[7] - N. J. Stone: Table of recommended nuclear magnetic dipole moments. IAEA, (2019).

Weitere Quellen:

[8] - Isotopenhäufigkeiten, Atommassen und Isotopenmassen: Siehe unter dem jeweiligen Stichwort.

 


Kategorie: Chemische Elemente

Letzte Änderung am 05.07.2020.



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