Isotop samarium

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]

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 (t_1/2 22,6 menit), ^143m1Sm (t_1/2 66 detik) dan ^139mSm (t_1/2 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.

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 β⁻β⁻ menjadi ¹⁵⁴Gd dengan waktu paruh lebih dari 2,3×10¹⁸ tahun

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 (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 (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.

• Massa isotop dari:
  • Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties", Nuclear Physics A, 729: 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729....3A, doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 
• Komposisi isotop dan massa atom standar dari:
  • de Laeter, John Robert; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroshi; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin J. R.; Taylor, Philip D. P. (2003). "Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 75 (6): 683–800. doi:10.1351/pac200375060683 . 
  • Wieser, Michael E. (2006). "Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 78 (11): 2051–2066. doi:10.1351/pac200678112051 . 
• "News & Notices: Standard Atomic Weights Revised". International Union of Pure and Applied Chemistry. 19 Oktober 2005. 
• Data waktu paruh, spin, dan isomer dipilih dari sumber-sumber berikut.
  • Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties", Nuclear Physics A, 729: 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729....3A, doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 
  • National Nuclear Data Center. "NuDat 2.x database". Laboratorium Nasional Brookhaven. 
  • Holden, Norman E. (2004). "11. Table of the Isotopes". Dalam Lide, David R. CRC Handbook of Chemistry and Physics (edisi ke-85). Boca Raton, Florida: CRC Press. ISBN 978-0-8493-0485-9.