Isotopen van helium

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Het chemisch element helium (He), met een atoommassa van 4,002602(2) u, bezit 2 natuurlijk voorkomende isotopen: 3He en 4He. De overige radio-isotopen zijn zeer onstabiel en hebben een korte halveringstijd, waarbij 6He nog het langst in stand blijft, met een halfwaardetijd van 806,7 milliseconden. De radio-isotopen worden synthetisch in het laboratorium bereid.

De meest voorkomende heliumisotoop is 4He, dat een kern heeft die uit twee protonen en twee neutronen bestaat. Dit is een ongebruikelijk stabiele nucleaire configuratie omdat de kern een volle schil heeft met een zogenaamd magisch aantal kerndeeltjes.

Veel zwaardere kernen vervallen door emissie van een 4He-kern, een proces dat alfaverval wordt genoemd. Deze heliumkernen worden daarom ook wel alfadeeltjes genoemd. Een groot deel van het op aarde aanwezige helium is zo ontstaan. Een tweede heliumisotoop, 3He, heeft slechts een neutron. Er zijn ook zwaardere isotopen, maar deze zijn radioactief. 3He komt op Aarde relatief minder voor, doordat verval van zwaardere elementen alleen 4He produceert en atmosferisch helium relatief snel naar het heelal weglekt. De verhouding tussen de twee isotopen (3He/4He) is in de Zon (gemeten in de zonnewind[1][2]) ongeveer vier keer hoger dan in meteorieten[3] en 300 keer hoger dan in de aardatmosfeer.[3]

In de geochemie wordt de verhouding 3He/4He gebruikt om de oorsprong van lava en magma te bepalen. Het idee is dat de bovenmantel door convectiestroming alle oorspronkelijk erin aanwezige gassen is kwijtgeraakt, maar dat de ondermantel nog relatief veel van de uit de Zonnenevel afkomstige 3He bevat. Lava's en magma's met een hogere 3He/4He, zoals bij hotspotvulkanisme voorkomen, worden verondersteld uit een relatief ongemengd reservoir afkomstig te zijn. Het vermoeden is dat dit reservoir zich in de D"-laag of nabij de kern-mantelgrens bevindt. Dat betekent dat deze magma's afkomstig zijn van relatief veel grotere diepte dan gebruikelijk.

De isotopen 3He en 4He werden beide in grote hoeveelheden gevormd in oerknal-nucleosynthese tijdens de oerknal.

Overzicht[bewerken]

Nuclide Z (p) N (n) Isotopische massa (u) Halveringstijd Verval VE VP Kernspin Isotopische verhouding
(molfractie)
Natuurlijk voorkomen
(molfractie)
3He 2 1 3,0160293191(26) stabiel 1/2+ 1,34(3)×10−6 4,6×10−10-4,1×10−5
4He 2 2 4,00260325415(6) stabiel 0+ 0,99999866(3) 0,999959-1
5He 2 3 5,01222(5) 700(30)×10−24 s n 0,60(2) MeV 4He 3/2
6He 2 4 6,0188891(8) 806,7(15) ms β (99,99%) 6Li 0+
β, splijting (0,00028%) 4He, 2H
7He 2 5 7,028021(18) 2,9(5)×10 −21 s n 6He (3/2)
8He 2 6 8.033922(7) 119.0(15) ms β (83.1%) 8Li 0+
β, n (16,0%) 7Li
β, splijting (0,9%) 5He, 3H
9He 2 7 9.04395(3) 7(4)×10−21 s n 0,10(6) MeV 8He 1/2
10He 2 8 10,05240(8) 2,7(18)×10−21 s 2n 0,17(11) MeV 8He 0+

Overzicht van isotopen per element[bewerken]

1H 2He 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar 19K
20Ca 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr 37Rb 38Sr 39Y
40Zr 41Nb 42Mo 43Tc 44Ru 45Rh 46Pd 47Ag 48Cd 49In 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe 55Cs 56Ba 57La 58Ce 59Pr
60Nd 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho 68Er 69Tm 70Yb 71Lu 72Hf 73Ta 74W 75Re 76Os 77Ir 78Pt 79Au
80Hg 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn 87Fr 88Ra 89Ac 90Th 91Pa 92U 93Np 94Pu 95Am 96Cm 97Bk 98Cf 99Es
100Fm 101Md 102No 103Lr 104Rf 105Db 106Sg 107Bh 108Hs 109Mt 110Ds 111Rg 112Cn 113Nh 114Fl 115Mc 116Lv 117Ts 118Og