Isòtops del liti

El liti (Li) (massa atòmica estàndard: 6.941(2) u) presenta dos isòtops estables ⁶Li i ⁷Li, sent aquest últim el més abundant (92,5% d'abundància natural). S'han caracteritzar 7 radioisòtops, el més estable dels quals és ⁸Li amb un període de semidesintegració de 838 ms i el ⁹Li amb un període de semidesintegració de 178,3 ms. Tota la resta d'isòtops radioactius tenen un període de semidesintegració menar que 8,6 ms. L'isòtop de liti amb la vida més curta és ⁴Li que es desintegra per emissió de protons i té un període de semidesintegració de 7.580429×10^-23 s.

El ⁷Li és un dels elements primordials o, més concretament, isòtops primordials produïts durant la nucleosíntesi del big-bang (una petita quantitat de ⁶Li també es produeix en les estrelles). Els isòtops de liti es fraccionen supstancialement durant un àmplia varietat de processos naturals, incloent formació mineral (precipitació química), metabolisme, i intercanvi d'ions. L'ió de liti substitueix el magnesi i el ferro en llocs octaèdrics en l'argila mineral, on es prefereix el ⁶Li al ⁷Li, resultant en un enriquiment de la llum de l'isòtop en processos d'hiperfiltració i d'alteració de les roques.

Isòtops

Separació COLEX (intercanvi de columna)

El Liti-6 té una afinitat més gran pel mercuri que el liti-7. Quan l'amalgama liti-mercuri està en contacte amb una solució d'hidròxid de liti, el liti-6 es concentra principalment en l'amalgama, i el liti-7 en l'hidròxid. Aquesta és la base del mètode de separació COLEX (intercanvi de columna), en el qual un flux contrari d'amalgama i hidròxid passa a través d'una cascada d'etapes. La fracció de liti-6 es drena preferencialment pel mercuri, la fracció de liti-7 flueix preferentment amb l'hidròxid.

Al final de la columna, el liti (enriquit en liti-6) se separa de l'amalgama, el mercuri es recupera i es torna a usar amb noves matèries primeres. A dalt, la solució d'hidròxid de liti s'electrolitza per alliberar la fracció de liti-7 enriquit. L'enriquiment obtingut amb aquest mètode varia amb la longitud de la columna i la velocitat del flux.

Aquest mètode condueix a la pèrdua de contaminació per mercuri en residus, abocaments i a través de l'evaporació.

Destil·lació en buit

El liti s'escalfa fins a una temperatura d'un 550 °C en el buit. Els àtoms de liti s'evaporen de la superfície del líquid, i es recullen en una superfície freda situad a uns pocs centímetres per sobre de la superfície del líquid. Els àtoms de liti-6 tenen un recorregut principal lliure més gran, i es recullen primer.

L'eficiència teòrica de la separació és sobre el 8%. El procés multi etapa es pot usar per a obtenir graus més alts de separació.

Liti-4

El Liti-4 conté 3 protons i un neutró. És l'isòtop de liti amb la vida més curta. Es desintegra per emissió de protons i té un període de semidesintegració de 9,1×10^-23 s. Es pot formar coma intermedi en algunes reaccions de fusió nuclear.

Liti-6

El Liti-6 és apreciat com a font material per a la producció de triti i com a absorbidor de neutrons en la fusió nuclear. El liti natural conté un 7,5% de liti-6. Quantitats més grans de liti-6 s'han fraccionat isotòpicament per al seu ús en armes nuclears.

Liti-7

Part del material sobrer de la producció de liti-6, que és reduït a liti-6 i enriquit a liti-7, es troba disponible comercialment, i part ha estat abocat al medi ambient. L'abundància relativa de liti-7 és un 35,4% més gran que el valor natural que s'ha mesurat en l'aigua del sòl provinent d'un aqüífer carbònic de West Valley Creek, Pennsylvania (USA), sota gradient d'una planta processadora de liti. En material reduït, l'abundància relativa de liti-6 es pot reduir fins al 80% del seu valor normal, donant a la massa atòmica un rang des de 6,94 u fins a 6,99 u. Com a resultat, la composició isotòpica del liti és altament variable depenent de la seva font. Un massa atòmica relativa precisa no es pot donar representativament per a totes les mostres.

El liti-7 és molt útil com a constituent del solvent del flourur de liti en reactors nuclears de flourur líquid. De fet, la gran secció eficaç d'absorció de neutrons del liti-6 i la petita secció eficaç d'absorció de liti-7 fa una separació isotòpica estricta del liti, una condició necessària per a l'ús en reactors de flourur.

Taula

símbol del núclid	Z(p)	N(n)	massa isotòpica (u)	període de semidesintegració	Espín nuclear	composició isotòpica representativa (fracció molar)	rang de variació natural (fracció molar)
	energia d'excitació
4Li	3	1	4.027 19(23)	(9) x 10-24 [6.03 MeV]	2-
⁵Li	3	2	(5)	370(30)x 10-24 [1.5 MeV]	3/2-
⁶Li	3	3	6.015 122 795(16)	ESTABLE	1+	[0.0759(4)]	0.07225
7Li	3	4	7.0160 04 55(8)	ESTABLE	3/2-	[0.9241(4)]	0.92275-0.92786
8Li	3	5	8.022 487 36(10)	840.3(9)ms	2+
⁹Li	3	6	9.026 7895(21	178.3(4) ms	3/2-
¹⁰Li	3	7	10.035 481(16)	2.0(5)x 10-21 [1.2(3) MeV]	(1-,2-)
10m1Li	200(40) keV			3.7 (15)x 10-21s	1+
10 m²Li	480(40)keV			1.35(24)x 10-21s	2+
11Li	3	8	11.043 798 (21)	8.75(14) ms	3/2-
12Li	3	9	12.053 78(107)#	<10 ns

Notes

• La precisió de les abundàncies dels isòtops i de la massa atòmica està limitada a través de variacions. Els rangs donats haurien de ser aplicables a qualsevol material terrestre.
• Es coneixen mostres geològicament excepcionals en les que la composició isotòpica està fora del rangs referits. La incertesa de la massa atòmica pot excedir el valor ofert.
• Els materials disponibles comercialment poden estar subjectes a fraccionament isotòpic inadvertit. Poden produir-se desviacions substancials de la massa i la composició donada.
• En material reduït, l'abundància de ⁶Li es pot reduir fins al 80% del seu valor normal, donant a la massa atòmica un rang des de 6,94 u fins a 6,99 u.
• Els valors marcats amb # no procedeixen totalment de dades experimentals, però almenys una part són sistemàtiques.. Els espins amb assignacions febles estan entre parèntesis.
• Les incerteses es donen entre parèntesis després dels últims dígits corresponents. Els valors de les incerteses denota una desviació de l'estàndard, excepte en la composició isotòpica i la massa atòmica de la IUPAC que usen incerteses expandides.
• ¹¹Li té un halo nuclear de dos neutrons enllaçats feblement, el que explica una important diferència en el radi.

Referències

• Masses isotòpiques de Ame2003 Atomic Mass Evaluation Arxivat 2008-09-23 a Wayback Machine. by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
• Composicions isotòpiques i masses atòmiques estàndard de Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report). Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) i Atomic Weights Revised (2005) Arxivat 2008-03-05 a Wayback Machine..
• Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
• National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database (retrieved Sept. 2005).
• David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.

Index de pàgines d'isòtops · Taula de núclids
Isòtop més lleuger	Isòtop actual	Isòtop més pesant
Isòtops d'heli	Isòtops de liti	Isòtops de beril·li