ベリリウム （4Be ）には11の既知の同位体 と3つの既知の異性体 がありますが、これらの同位体のうち1つ（9 原始核種 です。そのため、ベリリウムは単一同位体元素 とみなされます。また、他の同位体の半減期が非常に短いため、原始核種はなく、存在量も非常に少ないため、単一核種元素でもあります。ベリリウムは、 偶数 個の陽子（偶数原子番号 ）を持ち、奇数個 の中性子を持つ唯一の単一同位体元素であるという点で独特です。[ 2 ]
ベリリウムの10種類の放射性同位体 のうち、最も安定なのは10である。 万 7千年で、7 ある。他のすべての放射性同位体は、半減期が15秒未満である。
多くの軽元素（酸素 まで、および偶数原子番号の元素（カルシウム まで））の安定同位体に見られる1:1の中性子-陽子比は、ベリリウムでは 8 へ 4 アルファ崩壊 またはある種の核分裂 のいずれかで観察される可能性があります。いずれの場合も半減期はわずかです。× 10 −17 秒と非常に短く、通常は非結合状態とみなされる。これは、リチウム、ベリリウム、ホウ素のすべての同位体の相対的な不安定性と同様に、ヘリウム4 原子核の極めて強い結合によって促進される。
ベリリウムは、その軽元素としては中性子と陽子の比率が極めて偏っているため、陽子4個と中性子6個からなる安定同位体を持つことができない。しかしながら、この同位体であるベリリウム10は、半減期が100万年以上、崩壊エネルギーが1MeV未満であり、この条件を考えると異例の安定性を示している。
宇宙に存在するベリリウムのほとんどは、ビッグバン から太陽系形成までの期間に宇宙線核破砕反応による宇宙線核合成によって生成されたと考えられている。同位体 7 宇宙線生成核種 です。なぜなら、太陽系では核破砕によって継続的に生成されるからです。[ 4 ] 炭素14 も同様です。
同位体のリスト 1 2 また、自発的核分裂 と みなすこともできる。8 4 に分割されます ↑ m Be – 励起核異性体 。 ↑ （－ 不確かさ（1σ） ↑ # – # でマークされた原子質量: 値と不確実性は、純粋に実験データからではなく、少なくとも部分的には質量表面 (TMS) の傾向から導き出されています。 ↑ 崩壊の様式： ↑ 太字記号は 娘を表します– 娘製品は安定しています。 ↑ （– 弱い割り当て引数を持つスピンを示します。 ↑ プロトン-プロトン連鎖 の中間体（PP Iの最終段階）。 ↑ ビッグバン原子核合成 で生成されたが、すべてすぐに7Li に崩壊したため、原始元素ではない。 1 2 宇宙線 生成核種↑ 恒星核合成 における トリプルアルファ過程 の中間生成物 ↑ ボロメオ核 ↑ ハロ 中性子 を1つ持つ ↑ ハロ中性子を4個持つ
ベリリウム7 ベリリウム7は半減期53.22日の同位体で、宇宙線生成核種として自然に生成されます。[ 4 ]また、原子炉や加速器における厄介な副産物でもあります。短寿命の 7 ベリリウムの移動は、部分的には天候によって制御される 。7 、 ホーム ステーク実験 で初めて検出されたタイプである。2回の半減期未満であることを示すためによく使用されます。 [ 8 ]
配達率7 へ [ 8 ]
ベリリウム10 太陽活動の変動を示すグラフ。太陽活動と反比例して変動する<sup> 10 </sup>Be濃度の変動も示されている。（ベリリウムの目盛りは反転しているため、この目盛りの増加は<sup>10</sup>Be濃度の低下を示すことに注意。） ベリリウム10（10Be ）の半減期 は138万7000年で、ベータ崩壊 により安定なホウ素10 に変化し、その最大エネルギーは556.0keVです。
10 Be → 10 B + e − 。 ベリリウム10は、主に宇宙線による窒素と酸素の核破砕 によって地球の大気中で生成される。 [ 9 ] [ 10 ] [ 4 ]
ベリリウムはpH 約5.5以下の溶液 中に存在する傾向があるため（多くの工業地帯の雨水はpHが5未満になることがある）、雨水に溶けて地表に運ばれます。降水が急速 にアルカリ性 になると、ベリリウムは溶液から沈殿します。こうして宇宙線生成核種であるベリリウム10は 地表 に蓄積され、その比較的長い半減期 は地表での滞留時間を制限することはありません。
10Be とその娘核種は、地表露出年代 測定法で土壌侵食 、レゴリス からの土壌形成、 ラテライト土壌 の発達、氷床コア の年代を調べるため に使用されてきました。[ 11 ] また、高速中性子 と空気中の二酸化炭素中の 13C 宇宙線生成核種 の代理データ 尺度として使用される重要な同位体です。 [ 12 ]
ベリリウム10の生成速度は太陽活動に依存します。太陽活動が低いとき（黒 点数が少なく、太陽風が弱いとき）、 終端衝撃波 の先に存在する宇宙線に対する障壁が弱まります（宇宙線#宇宙線フラックス を参照）。これは、より多くのベリリウム10が生成され、数千年後に検出される可能性があることを意味します。したがって、ベリリウム10は、774～775年の炭素14の急増 などの三宅イベント のマーカーとして使用できます。気候に影響を与える可能性があります[ 13 ] ホメロス極小期 を参照）。他の宇宙線生成同位体も同様のサイクルを経験しますが、高い生成速度、長い半減期、および環境中での相対的な不動性により、この目的に最も適しています。
崩壊連鎖 安定同位体である9Be より重いベリリウム同位体は、ベータ崩壊 またはベータ崩壊と中性子放出の組み合わせによって崩壊する。しかし、 8Be は 4 になる 7 電子捕獲 によってのみ崩壊し、このような軽い元素では例外的な現象です。このため、内包 構造 ( 7 Be@C 60 )によって半減期を 0.83% 人為的に短縮することができます。[ 14 ] 最後に、さらに軽い同位体は陽子 を放出することによってのみ崩壊し、( 8 Beのように) 非結合状態です。既知のすべてのベリリウム同位体の崩壊は、次のようにまとめられます。
なれ 4 6 → 5 zs 彼 2 4 + 2 1 1 H なれ 4 7 + e − → 53.22 d リー 3 7 なれ 4 8 → 81.9 として 2 2 4 彼 なれ 4 10 → 1.387 マ B 5 10 + e − なれ 4 11 → 13.76 s B 5 11 + e − なれ 4 11 → 13.76 s リー 3 7 + 彼 2 4 + e − なれ 4 12 → 21.46 MS B 5 12 + e − なれ 4 12 → 21.46 MS B 5 11 + n 0 1 + e − なれ 4 13 → 1 zs なれ 4 12 + n 0 1 なれ 4 14 → 4.53 MS B 5 13 + n 0 1 + e − なれ 4 14 → 4.53 MS B 5 14 + e − なれ 4 14 → 4.53 MS B 5 12 + 2 0 1 n + e − なれ 4 15 → 790 ys なれ 4 14 + n 0 1 なれ 4 16 → 650 ys なれ 4 14 + 2 0 1 n {\displaystyle {\begin{array}{l}{}\\{\ce {^{6}_{4}Be->[5\ {\ce {zs}}]{^{4}_{2}He}+{2_{1}^{1}H}}}\\{\ce {{^{7}_{4}Be}+e^{-}->[53.22\ {\ce {d}}]{^{7}_{3}Li}}}\\{\ce {^{8}_{4}Be->[81.9\ {\ce {as}}]{2_{2}^{4}彼}}}\\{\ce {^{10}_{4}Be->[1.387\ {\ce {Ma}}]{^{10}_{5}B}+e^{-}}}\\{\ce {^{11}_{4}Be->[13.76\ {\ce {s}}]{^{11}_{5}B}+e^{-}}}\\{\ce {^{11}_{4}Be->[13.76\ {\ce {s}}]{^{7}_{3}Li}+{^{4}_{2}He}+e^{-}}}\\{\ce {^{12}_{4}Be->[21.46\ {\ce {ms}}]{^{12}_{5}B}+e^{-}}}\\{\ce {^{12}_{4}Be->[21.46\ {\ce {ms}}]{^{11}_{5}B}+{^{1}_{0}n}+e^{-}}}\\{\ce {^{13}_{4}Be->[1\ {\ce {zs}}]{^{12}_{4}Be}+{^{1}_{0}n}}}\\{\ce {^{14}_{4}Be->[4.53\ {\ce {ms}}]{^{13}_{5}B}+{^{1}_{0}n}+e^{-}}}\\{\ce {^{14}_{4}Be->[4.53\ {\ce {ms}}]{^{14}_{5}B}+e^{-}}}\\{\ce {^{14}_{4}Be->[4.53\ {\ce {ms}}]{^{12}_{5}B}+{2_{0}^{1}n}+e^{-}}}\\{\ce {^{15}_{4}Be->[790\ {\ce {ys}}]{^{14}_{4}Be}+{^{1}_{0}n}}}\\{}{\ce {^{16}_{4}Be->[650\ {\ce {ys}}]{^{14}_{4}Be}+{2_{0}^{1}n}}}\\{}\end{array}}}
注記 ↑ NUBASE2020では、グレゴリオ暦ではなく、 熱帯 年を使用して年とその他の時間単位を変換することに。NUBASE2020における年とその他の時間単位の関係は次のとおりです。 1年 = 365.2422日 = 31,556,926秒
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![{\displaystyle {\begin{array}{l}{}\\{{\vphantom {A}}_{\hphantom {4}}^{\hphantom {6}}{\mkern {-1.5mu}}{\vphantom {A}}_{{\vphantom {2}}{\llap {\smash[{t}]{4}}}}^{{\smash[{t}]{\vphantom {2}}}{\llap {6}}}\mathrm {Be} {}\mathrel {\longrightarrow } {}[5\ \mathrm {zs} ]~{\mathrm {^{4}_{2}彼} }{}+{}{\mathrm {2_{1}^{1}H} }}\\{{\mathrm {^{7}_{4}Be} }{}+{}\mathrm {e} {\vphantom {A}}^{-}{}\mathrel {\longrightarrow } {}[53.22\ \mathrm {d} ]~{\mathrm {^{7}_{3}Li} }}\\{{\vphantom {A}}_{\hphantom {4}}^{\hphantom {8}}{\mkern {-1.5mu}}{\vphantom {A}}_{{\vphantom {2}}{\llap {\smash[{t}]{4}}}}^{{\smash[{t}]{\vphantom {2}}}{\llap {8}}}\mathrm {Be} {}\mathrel {\longrightarrow } {}[81.9\ \mathrm {as} ]~{\mathrm {2_{2}^{4}He} }}\\{{\vphantom {A}}_{\hphantom {4}}^{\hphantom {10}}{\mkern {-1.5mu}}{\vphantom {A}}_{{\vphantom {2}}{\llap {\smash[{t}]{4}}}^{{\smash[{t}]{\vphantom {2}}}{\llap {10}}}\mathrm {Be} {}\mathrel {\longrightarrow } {}[1.387\ \mathrm {Ma} ]~{\mathrm {^{10}_{5}B} }{}+{}\mathrm {e} {\vphantom {A}}^{-}}\\{{\vphantom {A}}_{\hphantom {4}}^{\hphantom {11}}{\mkern {-1.5mu}}{\vphantom {A}}_{{\vphantom {2}}{\llap {\smash[{t}]{4}}}}^{{\smash[{t}]{\vphantom {2}}}{\llap {11}}}\mathrm {Be} {}\mathrel {\longrightarrow } {}[13.76\ \mathrm {s} ]~{\mathrm {^{11}_{5}B} }{}+{}\mathrm {e} {\vphantom {A}}^{-}}\\{{\vphantom {A}}_{\hphantom {4}}^{\hphantom {11}}{\mkern {-1.5mu}}{\vphantom {A}}_{{\vphantom {2}}{\llap {\smash[{t}]{4}}}^{{\smash[{t}]{\vphantom {2}}}{\llap {11}}}\mathrm {Be} {}\mathrel {\longrightarrow } {}[13.76\ \mathrm {s} ]~{\mathrm {^{7}_{3}李} }{}+{}{\mathrm {^{4}_{2}彼} }{}+{}\mathrm {e} {\vphantom {A}}^{-}}\\{{\vphantom {A}}_{\hphantom {4}}^{\hphantom {12}}{\mkern {-1.5mu}}{\vphantom {A}}_{{\vphantom {2}}{\llap {\smash[{t}]{4}}}}^{{\smash[{t}]{\vphantom {2}}}{\llap {12}}}\mathrm {Be} {}\mathrel {\longrightarrow } {}[21.46\ \mathrm {ms} ]~{\mathrm {^{12}_{5}B} }{}+{}\mathrm {e} {\vphantom {A}}^{-}}\\{{\vphantom {A}}_{\hphantom {4}}^{\hphantom {12}}{\mkern {-1.5mu}}{\vphantom {A}}_{{\vphantom {2}}{\llap {\smash[{t}]{4}}}}^{{\smash[{t}]{\vphantom {2}}}{\llap {12}}}\mathrm {Be} {}\mathrel {\longrightarrow } {}[21.46\ \mathrm {ms} ]~{\mathrm {^{11}_{5}B} }{}+{}{\mathrm {^{1}_{0}n} }{}+{}\mathrm {e} {\vphantom {A}}^{-}}\\{{\vphantom {A}}_{\hphantom {4}}^{\hphantom {13}}{\mkern {-1.5mu}}{\vphantom {A}}_{{\vphantom {2}}{\llap {\smash[{t}]{4}}}}^{{\smash[{t}]{\vphantom {2}}}{\llap {13}}}\mathrm {Be} {}\mathrel {\longrightarrow } {}[1\ \mathrm {zs} ]~{\mathrm {^{12}_{4}Be} }{}+{}{\mathrm {^{1}_{0}n} }}\\{{\vphantom {A}}_{\hphantom {4}}^{\hphantom {14}}{\mkern {-1.5mu}}{\vphantom {A}}_{{\vphantom {2}}{\llap {\smash[{t}]{4}}}}^{{\smash[{t}]{\vphantom {2}}}{\llap {14}}}\mathrm {Be} {}\mathrel {\longrightarrow } {}[4.53\ \mathrm {ms} ]~{\mathrm {^{13}_{5}B} }{}+{}{\mathrm {^{1}_{0}n} }{}+{}\mathrm {e} {\vphantom {A}}^{-}}\\{{\vphantom {A}}_{\hphantom {4}}^{\hphantom {14}}{\mkern {-1。5mu}}{\vphantom {A}}_{{\vphantom {2}}{\llap {\smash[{t}]{4}}}}^{{\smash[{t}]{\vphantom {2}}}{\llap {14}}}\mathrm {Be} {}\mathrel {\longrightarrow } {}[4.53\ \mathrm {ms} ]~{\mathrm {^{14}_{5}B} }{}+{}\mathrm {e} {\vphantom {A}}^{-}}\\{{\vphantom {A}}_{\hphantom {4}}^{\hphantom {14}}{\mkern {-1.5mu}}{\vphantom {A}}_{{\vphantom {2}}{\llap {\smash[{t}]{4}}}}^{{\smash[{t}]{\vphantom {2}}}{\llap {14}}}\mathrm {Be} {}\mathrel {\longrightarrow } {}[4.53\ \mathrm {ms} ]~{\mathrm {^{12}_{5}B} }{}+{}{\mathrm {2_{0}^{1}n} }{}+{}\mathrm {e} {\vphantom {A}}^{-}}\\{{\vphantom {A}}_{\hphantom {4}}^{\hphantom {15}}{\mkern {-1.5mu}}{\vphantom {A}}_{{\vphantom {2}}{\llap {\smash[{t}]{4}}}}^{{\smash[{t}]{\vphantom {2}}}{\llap {15}}}\mathrm {Be} {}\mathrel {\longrightarrow } {}[790\ \mathrm {ys} ]~{\mathrm {^{14}_{4}Be} }{}+{}{\mathrm {^{1}_{0}n} }}\\{}{{\vphantom {A}}_{\hphantom {4}}^{\hphantom {16}}{\mkern {-1.5mu}}{\vphantom {A}}_{{\vphantom {2}}{\llap {\smash[{t}]{4}}}}^{{\smash[{t}]{\vphantom {2}}}{\llap {16}}}\mathrm {Be} {}\mathrel {\longrightarrow } {}[650\ \mathrm {ys} ]~{\mathrm {^{14}_{4}Be} }{}+{}{\mathrm {2_{0}^{1}n} }}\\{}\end{array}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a497c0c3df361fb9d2c670e9871797b5a61b4615)