Изото́пы бо́ра — разновидности атомов (и ядер) химического элемента бора, имеющие разное содержание нейтронов в ядре.

Природный бор состоит из двух стабильных изотопов, — бора-10 с концентрацией около 20 ат.% и остальное — бора-11. Соотношение этих двух изотопов варьируется в различных природных источниках в результате естественных природных процессов обогащения тем или иным изотопом. Усреднённые по разным природным источникам бора концентрации бора−10 и бора-11 составляют 19,97 ат.% и 80,17 ат.% соответственно с вариацией в пределах 18,929—20,386 и 79,614—81,071 ат.% соответственно.

Все остальные изотопы бора радиоактивны, самый долгоживущий из них — бор-8 с периодом полураспада 770 мс.

Таблица изотопов бора Символ нуклида Z(p) N(n) Масса изотопаДанные приведены по (а. е. м.) Период полураспадаДанные приведены по (T1/2)Канал распадаПродукт распада Спин и чётность ядра Распространённость изотопа в природе Диапазон изменения изотопной распространённости в природе Энергия возбуждения 5 2 [] p (3/2−) 5 3 β+, α 2+ 0+ 5 4 p 3/2− 5 5 стабилен 3+ [, ] 5 6 стабилен 3/2− [, ] 1/2+, (3/2+) 5 7 β− (%) 1+ β−, α (%) 5 8 β− (%) 3/2− β−, n (%) 5 9 β− (%) 2− β−, n (%) 0+ 5 10 β−, n (> %) 3/2− β− (< 1,3%) β−, 2n (< 1,5%) 5 11 > n 0− 5 12 β−, n (%) (3/2−) β− (%) β−, 2n (%) β−, 3n (%) β−, 4n (%) 5 13 < n (2−) 5 14 β−, n (%) (3/2−) β−, 2n (%) β−, 3n (< 9,1%) β− (> 2,9%) 5 15 > n (1−, 2−) 5 16 > 2n (3/2−) ← Изотопы бериллия | Изотопы углерода →

Пояснения к таблице Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.

Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.

Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада. Символами, выделенными жирным курсивом, обозначены радиоактивные продукты распада, имеющие периоды полураспада, сравнимые с возрастом Земли или превосходящие его и вследствие этого присутствующие в природной смеси.

Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями и ). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.

Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК, для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.

Применение

Бор-10 имеет очень высокое сечение захвата тепловых нейтронов, равное 3837 барн (для большинства изотопов других элементов это сечение близко к единицам или долям барна), причём при захвате нейтрона образуется возбуждённое ядро бора-11 (11B*) сразу распадающееся на два стабильных ядра (альфа-частицу и ядро лития-7), эти ядра очень быстро тормозятся в среде, а проникающая радиация (гамма-излучение и нейтроны) при этом отсутствуют, в отличие от аналогичных реакций захвата нейтронов другими изотопами:

^{10}B + n -> ^{11}{B^{\ast}} -> ^{4}{He} + ^{7}{Li} + 2,31 МэВ.

Поэтому 10В в составе раствора борной кислоты и других химических соединений, например, карбида бора применяется в атомных реакторах для регулирования реактивности, а также для биологической защиты персонала от тепловых нейтронов. Для повышения эффективности поглощения нейтронов бор, применяемый в реакторах, иногда специально обогащают изотопом бор-10.

Кроме того, соединения бора применяются в нейтрон-захватной терапии некоторых видов рака мозга, пробег ионизирующих быстрых ядер гелия-4 и лития-7 в тканях организма очень мал и поэтому при этом не поражаются ионизирующим излучением здоровые ткани.

Газообразное химическое соединение бора BF3 используется в качестве рабочей среды в ионизационных камерах детекторов тепловых нейтронов.

В 2015 году в опубликованной в журнале Science статьеClarkson, M. O. et al. (2015) Science 348, 229—232. было предложено применить измерение соотношения изотопов бора в древних осадочных породах позднего пермского периода и начала триасового периодов для определения изменения кислотности воды (pH) палеоокеанов в те эпохи, для объяснения возможных причин массового пермского вымирания в основном водных организмов, вызванное, вероятно, глобальным усилением вулканической деятельности, сопровождающейся выбросом углекислого газа в атмосферу. Этот метод определения кислотности древних океанов, по-видимому, более точен, чем ранее применявшийся метод определения кислотности по соотношению изотопов кальцияWitze, Alexandra (2015) Acidic oceans linked to greatest extinction ever; Rocks from 252 million years ago suggest that carbon dioxide from volcanoes made sea water lethal. Journal Nature; News publiée le 09 avril 2015 и изотопов углерода.

Примечания

Категория:Изотопы Категория:Бор (элемент)