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氙的同位素（Xe同位素）來源及應用！


    氙氣為無色，無味，不燃燒的惰性壓縮氣體，在空氣中含量為90ppm。氙氣能溶于細胞質(zhì)的油脂里，引起細胞的麻醉和膨脹，從而使神經(jīng)末梢作用暫時停止。人們曾試用80%氙氣和20%氧氣組成的混合氣體，作為無副作用的麻醉劑。在原子能工業(yè)上，氙氣可以用來檢驗高速粒子、粒子、介子等的存在。

   氙的同位素被用于測量腦血流量與研究肺功能、計算胰島素分泌量等。

   已知的氙的同位素有32種，包括氙113、氙115至氙145。

氙的同位素

   

    氙與其他同族元素，本來稱為惰性氣體(現(xiàn)改作稀有氣體)，不易與其他物質(zhì)產(chǎn)生化學作用，但自從1962年起，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了氙的化合物。已知氙有80多種化合物，包括氟化物（二氟化氙、四氟化氙、六氟化氙）、氫化物及氘化物、以及高氙酸鈉。三氧化氙具有高度爆炸性。除了個別化合物外，氙化合物都是無色的。

   自然形成的氙共由8種穩(wěn)定同位素組成，在各元素中排第二位。第一位是錫，其穩(wěn)定同位素共有10個。穩(wěn)定同位素數(shù)量高于7個的元素只有氙和錫。同位素氣體124Xe和134Xe根據(jù)預測能夠進行雙重β衰變，但這未經(jīng)實驗證明，因此這兩種氙氣同位素仍被認為是穩(wěn)定的。除這些穩(wěn)定同位素之外，氙還有40多種不穩(wěn)定同位素。其中壽命最長的為136Xe，它會進行雙β衰變，半衰期為2.11×1021年。129I在β衰變后，會產(chǎn)生129Xe同位素。該反應的半衰期為1600萬年。另外131mXe、133Xe、133mXe和135Xe都是235U和239Pu的核裂變產(chǎn)物，因此被用作探測核爆炸的發(fā)生。

    氙的其中兩種穩(wěn)定同位素129Xe和131Xe具有非零的固有角動量（自旋，可用于核磁共振）。利用圓極化光和銣氣體，氙的核自旋對齊可以超越普通的極化。如此產(chǎn)生的自旋極化能夠超過其最高可能值的50%，遠遠大于玻爾茲曼分布的平衡值（在室溫下通常不超過最高值的0.001%）。這種非平衡態(tài)的自旋對齊是短暫的，稱為超極化現(xiàn)象。對氙進行超極化的過程叫做光抽運（但不同于激光抽運）。

    由于129Xe原子核的自旋為1/2，所以其電四極矩為零，故129Xe核在與其他原子撞擊時，不會有任何四極相互作用。這使得它的超極化狀態(tài)能夠持續(xù)更長的時間，甚至在激光束關閉及堿氣體在室溫表面冷凝后，仍能保留該狀態(tài)。129Xe的自旋極化在血液中能持續(xù)數(shù)秒，在氣態(tài)下持續(xù)數(shù)小時，并在深度冷凍的固態(tài)下持續(xù)數(shù)天。相比之下，131Xe的核自旋為3/2，四極矩不為零，其T1弛豫時間位于毫秒至秒?yún)^(qū)間內(nèi)。

   氙的某些同位素，如133Xe和135Xe，可在核反應爐中對可以裂變物質(zhì)進行中子照射產(chǎn)生。135Xe在核裂變反應爐中具有重要的作用。135Xe的熱中子截面很高（2.6×106靶恩），因此可用作中子吸收劑或中子毒物，從而減慢或停止連鎖反應。美國曼哈頓計劃中用來產(chǎn)生钚元素的最早期反應爐就用到了氙的這一作用。135Xe在反應爐中作為中子毒物，對切爾諾貝爾核事故有著重要的影響。反應爐的關閉或功率的降低可以造成135Xe的積聚，使反應爐進入所謂的碘坑（或稱氙坑）狀態(tài)。

   在不利條件下，高濃度的放射性氙同位素可以從核反應爐中釋放出來，來源包括裂變產(chǎn)物從開裂的燃料棒中釋出，或冷卻水中的鈾進行裂變。

   隕石中的氙同位素比例可以用來研究太陽系的形成和演化。碘氙放射性定年法可以測定核合成至太陽星云中固體物體縮合之間的時間。1960年，物理學家約翰·雷諾（John H. Reynolds）發(fā)現(xiàn)某些隕石中的氙129含量異常高。他推斷這是碘-129的衰變產(chǎn)物。這一同位素可經(jīng)宇宙射線散裂和核裂變緩慢產(chǎn)生，但只有在超新星爆炸中才能大量產(chǎn)生。由于129I的半衰期（1600萬年）相對宇宙時長來說非常短，因此可推論從超新星爆炸到隕石凝固之間經(jīng)過的時間很短。一顆超新星在太陽系形成前不久爆炸，產(chǎn)生129xe同位素之余，可能也導致了前太陽氣體云的收縮。

   利用類似的方法，其他氙同位素比例也可以用來研究行星分化和氣體釋放過程，包括129Xe/130Xe和136Xe/130Xe。例如，火星大氣層的氙含量與地球相似，約為百萬分之0.08，但其129Xe比例比地球和太陽高。這一同位素是由放射性衰變產(chǎn)生的，所以火星很可能在形成后約1億年以內(nèi)喪失了大部份的原始大氣。美國新墨西哥州二氧化碳井氣中所發(fā)現(xiàn)的高比例129Xe是地球形成不久后經(jīng)地幔核衰變產(chǎn)生的氣體之一。

最穩(wěn)定同位素

主條目：氙的同位素

同位素 豐度 半衰期 方式 能量（MeV） 產(chǎn)物
124Xe 0.095% >4.8×1016年 β+β+ 0.825 124Te
125Xe 人造 16.9小時 ε 1.652 125I
126Xe 0.089% 穩(wěn)定，帶72個中子
127Xe 人造 36.345天 ε 0.662 127I
128Xe 1.91% 穩(wěn)定，帶74個中子
129Xe 26.4% 穩(wěn)定，帶75個中子
130Xe 4.07% 穩(wěn)定，帶76個中子
131Xe 21.2% 穩(wěn)定，帶77個中子
132Xe 26.9% 穩(wěn)定，帶78個中子
133Xe 人造 5.247天 β− 0.427 133Cs
134Xe 10.4% >1.1×1016年 β−β− 2.864 134Ba
135Xe 人造 9.14小時 β− 1.16 135Cs
136Xe 8.86% 2.11×1021年[4] β−β− 2.45783[5] 136Ba


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