Isotop samarium

nuklida dengan nomor atom 62 tetapi dengan nomor massa berbeda
(Dialihkan dari Samarium-151)

Samarium (62Sm) yang terbentuk secara alami terdiri dari lima isotop stabil, 144Sm, 149Sm, 150Sm, 152Sm dan 154Sm, serta dua radioisotop yang berumur sangat panjang, 147Sm (waktu paruh: 1,06×1011 tahun) dan 148Sm (7×1015 tahun), dengan 152Sm menjadi yang paling melimpah (26,75% kelimpahan alami). 146Sm juga berumur cukup panjang (6,8×107 tahun), tetapi tidak cukup panjang untuk bertahan dalam jumlah yang signifikan dari pembentukan Tata Surya di Bumi, meskipun tetap berguna dalam penanggalan radiometrik di Tata Surya sebagai radionuklida punah.[2][3]

Isotop utama samarium
Iso­top Peluruhan
kelim­pahan waktu paruh (t1/2) mode pro­duk
144Sm 3,08% stabil
145Sm sintetis 340 hri ε 145Pm
146Sm sintetis 6,8×107 thn α 142Nd
147Sm 15,00% 1,06×1011 thn α 143Nd
148Sm 11,25% 7×1015 thn α 144Nd
149Sm 13,82% stabil
150Sm 7,37% stabil
151Sm sintetis 88,8 thn β 151Eu
152Sm 26,74% stabil
153Sm sintetis 46,284 jam β 153Eu
154Sm 22,74% stabil
Berat atom standar Ar°(Sm)
  • 150,36±0,02
  • 150,36±0,02 (diringkas)[1]

Selain isotop alami, radioisotop berumur paling panjang adalah 151Sm, yang memiliki waktu paruh 88,8 tahun,[4] dan 145Sm, yang memiliki waktu paruh 340 hari. Semua radioisotop yang tersisa memiliki waktu paruh kurang dari dua hari, dan sebagian besar memiliki waktu paruh kurang dari 48 detik. Unsur ini juga memiliki dua belas isomer yang diketahui dengan yang paling stabil adalah 141mSm (t1/2 22,6 menit), 143m1Sm (t1/2 66 detik) dan 139mSm (t1/2 10,7 detik).

Isotop yang berumur panjang, 146Sm, 147Sm, dan 148Sm, meluruh terutama melalui peluruhan alfa menjadi isotop neodimium. Isotop samarium yang lebih ringan dan tidak stabil meluruh terutama dengan menangkap elektron menjadi isotop prometium, sedangkan yang lebih berat meluruh melalui peluruhan beta menjadi isotop europium.

Samarium merupakan unsur paling ringan yang seluruh isotop stabilnya stabil secara pengamatan, artinya diperkirakan bersifat radioaktif dan meluruh, tetapi peluruhan sebenarnya belum teramati. Jika seluruh isotop stabil samarium ditemukan menjadi radioaktif, maka samarium akan menjadi unsur tanpa isotop stabil paling ringan ketiga, setelah teknesium (Z = 43) dan prometium (Z = 61).

Isotop samarium digunakan dalam penanggalan samarium–neodimium untuk menentukan hubungan usia batuan dan meteorit.

151Sm adalah sebuah produk fisi berumur menengah dan bertindak sebagai racun neutron dalam siklus bahan bakar nuklir. Produk fisi yang stabil, 149Sm, juga merupakan racun neutron.

Daftar isotop sunting

Nuklida
[n 1]
Z N Massa isotop (Da)
[n 2][n 3]
Waktu paruh
[n 4][n 5]
Mode
peluruhan

[n 6]
Isotop
anak

[n 7][n 8]
Spin dan
paritas
[n 9][n 5]
Kelimpahan alami (fraksi mol)
Energi eksitasi[n 5] Proporsi normal Rentang variasi
128Sm 62 66 127,95808(54)# 0,5# dtk 0+
129Sm 62 67 128,95464(54)# 550(100) mdtk 5/2+#
130Sm 62 68 129,94892(43)# 1# dtk β+ 130Pm 0+
131Sm 62 69 130,94611(32)# 1,2(2) dtk β+ 131Pm 5/2+#
β+, p (langka) 130Nd
132Sm 62 70 131,94069(32)# 4,0(3) dtk β+ 132Pm 0+
β+, p 131Nd
133Sm 62 71 132,93867(21)# 2,90(17) dtk β+ 133Pm (5/2+)
β+, p 132Nd
134Sm 62 72 133,93397(21)# 10(1) dtk β+ 134Pm 0+
135Sm 62 73 134,93252(17) 10,3(5) dtk β+ (99,98%) 135Pm (7/2+)
β+, p (0,02%) 134Nd
135mSm 0(300)# keV 2,4(9) dtk β+ 135Pm (3/2+, 5/2+)
136Sm 62 74 135,928276(13) 47(2) dtk β+ 136Pm 0+
136mSm 22647(11) keV 15(1) μdtk (8−)
137Sm 62 75 136,92697(5) 45(1) dtk β+ 137Pm (9/2−)
137mSm 180(50)# keV 20# dtk β+ 137Pm 1/2+#
138Sm 62 76 137,923244(13) 3,1(2) mnt β+ 138Pm 0+
139Sm 62 77 138,922297(12) 2,57(10) mnt β+ 139Pm 1/2+
139mSm 457,40(22) keV 10,7(6) dtk IT (93,7%) 139Sm 11/2−
β+ (6,3%) 139Pm
140Sm 62 78 139,918995(13) 14,82(12) mnt β+ 140Pm 0+
141Sm 62 79 140,918476(9) 10,2(2) mnt β+ 141Pm 1/2+
141mSm 176,0(3) keV 22,6(2) mnt β+ (99,69%) 141Pm 11/2−
IT (0,31%) 141Sm
142Sm 62 80 141,915198(6) 72,49(5) mnt β+ 142Pm 0+
143Sm 62 81 142,914628(4) 8,75(8) mnt β+ 143Pm 3/2+
143m1Sm 753,99(16) keV 66(2) dtk IT (99,76%) 143Sm 11/2−
β+ (0,24%) 143Pm
143m2Sm 27938(13) keV 30(3) mdtk 23/2(−)
144Sm 62 82 143,911999(3) Stabil Secara Pengamatan[n 10][5] 0+ 0,0307(7)
144mSm 2323,60(8) keV 880(25) ndtk 6+
145Sm 62 83 144,913410(3) 340(3) hri EC 145Pm 7/2−
145mSm 8786,2(7) keV 990(170) ndtk
[0,96(+19−15) μdtk]
(49/2+)
146Sm 62 84 145,913041(4) 6,8(7)×107 thn α 142Nd 0+ Renik
147Sm[n 11][n 12][n 13] 62 85 146,9148979(26) 1,06(2)×1011 thn α 143Nd 7/2− 0,1499(18)
148Sm[n 11] 62 86 147,9148227(26) 7(3)×1015 thn α 144Nd 0+ 0,1124(10)
149Sm[n 12][n 14] 62 87 148.9171847(26) Stabil Secara Pengamatan[n 15][5][6] 7/2− 0,1382(7)
150Sm 62 88 149,9172755(26) Stabil Secara Pengamatan[n 16][6] 0+ 0,0738(1)
151Sm[n 12][n 14] 62 89 150,9199324(26) 88,8(24) thn β 151Eu 5/2−
151mSm 261,13(4) keV 1,4(1) μdtk (11/2)−
152Sm[n 12] 62 90 151,9197324(27) Stabil Secara Pengamatan[n 17][6] 0+ 0,2675(16)
153Sm[n 12] 62 91 152,9220974(27) 46,284(4) jam β 153Eu 3/2+
153mSm 98,37(10) keV 10,6(3) mdtk IT 153Sm 11/2−
154Sm[n 12] 62 92 153,9222093(27) Stabil Secara Pengamatan[n 18][5] 0+ 0,2275(29)
155Sm 62 93 154,9246402(28) 22,3(2) mnt β 155Eu 3/2−
156Sm 62 94 155,925528(10) 9,4(2) jam β 156Eu 0+
156mSm 1397,55(9) keV 185(7) ndtk 5−
157Sm 62 95 156,92836(5) 8,03(7) mnt β 157Eu (3/2−)
158Sm 62 96 157,92999(8) 5,30(3) mnt β 158Eu 0+
159Sm 62 97 158,93321(11) 11,37(15) dtk β 159Eu 5/2−
160Sm 62 98 159,93514(21)# 9,6(3) dtk β 160Eu 0+
161Sm 62 99 160,93883(32)# 4,8(8) dtk β 161Eu 7/2+#
162Sm 62 100 161,94122(54)# 2,4(5) dtk β 162Eu 0+
163Sm 62 101 162,94536(75)# 1# dtk β 163Eu 1/2−#
164Sm 62 102 163,94828(86)# 500# mdtk β 164Eu 0+
165Sm 62 103 164,95298(97)# 200# mdtk β 165Eu 5/2−#
Header & footer tabel ini:  view 
  1. ^ mSm – Isomer nuklir tereksitasi.
  2. ^ ( ) – Ketidakpastian (1σ) diberikan dalam bentuk ringkas dalam tanda kurung setelah digit terakhir yang sesuai.
  3. ^ # – Massa atom bertanda #: nilai dan ketidakpastian yang diperoleh bukan dari data eksperimen murni, tetapi setidaknya sebagian dari tren dari Permukaan Massa (trends from the Mass Surface, TMS).
  4. ^ Waktu paruh tebal – hampir stabil, waktu paruh lebih lama dari umur alam semesta.
  5. ^ a b c # – Nilai yang ditandai # tidak murni berasal dari data eksperimen, tetapi setidaknya sebagian dari tren nuklida tetangga (trends of neighboring nuclides, TNN).
  6. ^ Mode peluruhan:
    IT: Transisi isomerik


    p: Emisi proton
  7. ^ Simbol miring tebal sebagai anak – Produk anak hampir stabil.
  8. ^ Simbol tebal sebagai anak – Produk anak stabil.
  9. ^ ( ) nilai spin – Menunjukkan spin dengan argumen penempatan yang lemah.
  10. ^ Diyakini mengalami peluruhan β+β+ menjadi 144Nd
  11. ^ a b Radionuklida primordial
  12. ^ a b c d e f Produk fisi
  13. ^ Digunakan dalam penanggalan samarium–neodimium
  14. ^ a b Racun neutron dalam reaktor
  15. ^ Diyakini mengalami peluruhan α menjadi 145Nd dengan waktu paruh lebih dari 2×1015 tahun
  16. ^ Diyakini mengalami peluruhan α menjadi 146Nd
  17. ^ Diyakini mengalami peluruhan α menjadi 148Nd
  18. ^ Diyakini mengalami peluruhan ββ menjadi 154Gd dengan waktu paruh lebih dari 2,3×1018 tahun

Samarium-149 sunting

Samarium-149 (149Sm) adalah sebuah isotop samarium yang stabil secara pengamatan (diprediksi akan meluruh, tetapi tidak ada peluruhan yang pernah teramati, memberinya waktu paruh setidaknya beberapa kali lipat lebih lama daripada usia alam semesta), dan sebuah produk fisi (hasil 1,0888%), yang juga merupakan racun nuklir penyerap neutron dengan efek yang signifikan pada operasi reaktor nuklir, kedua setelah 135Xe. Penampang neutronnya adalah 40140 barn untuk neutron termal.

Konsentrasi kesetimbangan (dan efek pengracunan) mencapai nilai kesetimbangan dalam waktu sekitar 500 jam (sekitar 20 hari) operasi reaktor, dan karena 149Sm itu stabil, konsentrasi pada dasarnya tetap konstan selama operasi reaktor lebih lanjut. Ia kontras dengan 135Xe, yang terakumulasi dari peluruhan beta 135I (sebuah produk fisi berumur pendek) dan memiliki penampang neutron yang tinggi, tetapi ia sendiri meluruh dengan waktu paruh 9,2 jam (jadi tidak tetap dalam konsentrasi konstan lama setelah reaktor dimatikan), menyebabkan apa yang disebut biji xenon.

Samarium-151 sunting

Produk fisi berumur menengah
t½
(tahun)
Hasil
(%)
Q
(keV)
βγ
155Eu 4,76 0,0803 252 βγ
85Kr 10,76 0,2180 687 βγ
113mCd 14,1 0,0008 316 β
90Sr 28,9 4,505 2826 β
137Cs 30,23 6,337 1176 βγ
121mSn 43,9 0,00005 390 βγ
151Sm 88,8 0,5314 77 β
Hasil, % per fisi[7]
Termal Cepat 14 MeV
232Th tidak fisil 0,399 ± 0,065 0,165 ± 0,035
233U 0,333 ± 0,017 0,312 ± 0,014 0,49 ± 0,11
235U 0,4204 ± 0,0071 0,431 ± 0,015 0,388 ± 0,061
238U tidak fisil 0,810 ± 0,012 0,800 ± 0,057
239Pu 0,776 ± 0,018 0,797 ± 0,037 ?
241Pu 0,86 ± 0,24 0,910 ± 0,025 ?

Samarium-151 (151Sm) memiliki waktu paruh 88,8 tahun, mengalami peluruhan beta berenergi rendah, dan memiliki hasil produk fisi sebesar 0,4203% untuk neutron termal dan 235U, sekitar 39% dari hasil 149Sm. Hasilnya agak lebih tinggi untuk 239Pu.

Penampang serapan neutronnya untuk neutron termal tergolong tinggi di angka 15200 barn, sekitar 38% dari penampang serapan 149Sm atau sekitar 20 kali dari 235U. Karena rasio antara produksi dan tingkat penyerapan 151Sm dan 149Sm hampir sama, kedua isotop ini harus mencapai konsentrasi kesetimbangan yang sama pula. Karena 149Sm mencapai kesetimbangan dalam waktu sekitar 500 jam (20 hari), 151Sm akan mencapai kesetimbangan dalam waktu sekitar 50 hari.

Karena bahan bakar nuklir digunakan selama beberapa tahun (pembakaran) dalam pembangkit listrik tenaga nuklir, jumlah akhir dari 151Sm dalam bahan bakar nuklir bekas saat pelepasan hanya sebagian kecil dari total 151Sm yang dihasilkan selama penggunaan bahan bakar. Menurut sebuah penelitian, fraksi massa 151Sm dalam bahan bakar bekas adalah sekitar 0,0025 untuk pemuatan berat bahan bakar MOX dan sekitar setengahnya untuk bahan bakar uranium, yang kira-kira dua kali lipat lebih kecil dari fraksi massa sekitar 0,15 untuk bahan bakar sebuah produk fisi berumur menengah, 137Cs.[8] Energi peluruhan 151Sm juga sekitar satu urutan besaran lebih kurang dari 137Cs. Hasil yang rendah, tingkat sintasan yang rendah, dan energi peluruhan yang rendah berarti bahwa 151Sm memiliki dampak limbah nuklir yang tidak signifikan bila dibandingkan dengan dua produk fisi berumur menengah utama, 137Cs dan 90Sr.[9]

Samarium-153 sunting

Samarium-153 (153Sm) memiliki waktu paruh 46,3 jam, mengalami peluruhan β menjadi 153Eu. Sebagai komponen dari samarium leksidronam, ia digunakan dalam paliatif kanker tulang.[10] Ia diperlakukan oleh tubuh dengan cara yang mirip dengan kalsium, dan secara selektif melokalisasi ke dalam tulang.

Referensi sunting

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". Pure Appl. Chem. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ Samir Maji; et al. (2006). "Separation of samarium and neodymium: a prerequisite for getting signals from nuclear synthesis". Analyst. 131 (12): 1332–1334. Bibcode:2006Ana...131.1332M. doi:10.1039/b608157f. PMID 17124541. 
  3. ^ Kinoshita, N.; Paul, M.; Kashiv, Y.; Collon, P.; Deibel, C. M.; DiGiovine, B.; Greene, J. P.; Henderson, D. J.; Jiang, C. L.; Marley, S. T.; Nakanishi, T.; Pardo, R. C.; Rehm, K. E.; Robertson, D.; Scott, R.; Schmitt, C.; Tang, X. D.; Vondrasek, R.; Yokoyama, A. (30 March 2012). "A Shorter 146Sm Half-Life Measured and Implications for 146Sm-142Nd Chronology in the Solar System". Science (dalam bahasa Inggris). 335 (6076): 1614–1617. arXiv:1109.4805 . Bibcode:2012Sci...335.1614K. doi:10.1126/science.1215510. ISSN 0036-8075. PMID 22461609. 
  4. ^ He, M.; Shen, H.; Shi, G.; Yin, X.; Tian, W.; Jiang, S. (2009). "Half-life of 151Sm remeasured". Physical Review C. 80 (6). Bibcode:2009PhRvC..80f4305H. doi:10.1103/PhysRevC.80.064305. 
  5. ^ a b c Kondev, F.G.; Wang, M.; Huang, W.J.; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties" (PDF). Chinese Physics C. 45 (3): 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae. 
  6. ^ a b c Belli, P.; Bernabei, R.; Danevich, F. A.; Incicchitti, A.; Tretyak, V. I. (2019). "Experimental searches for rare alpha and beta decays". European Physical Journal A. 55 (140): 4–6. arXiv:1908.11458 . doi:10.1140/epja/i2019-12823-2. 
  7. ^ https://www-nds.iaea.org/sgnucdat/c3.htm Cumulative Fission Yields, IAEA
  8. ^ Christophe Demazière. "Reactor Physics Calculations on MOX Fuel in Boiling Water Reactors (BWRs)" (PDF). OECD Nuclear Energy Agency.  Gambar 2, halaman 6
  9. ^ ANL factsheet
  10. ^ Ballantyne, Jane C; Fishman, Scott M; Rathmell, James P. (1 Oktober 2009). Bonica's Management of Pain. Lippincott Williams & Wilkins. hlm. 655–. ISBN 978-0-7817-6827-6. Diakses tanggal 9 Juli 2022.