최근 수정 시각 : 2024-06-07 17:09:20

동위원소


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1. 개요2. 특성3. 분리4. 생성5. 용어
5.1. 핵종5.2. 원시 핵자5.3. 절멸 핵종5.4. 안정 동위원소와 방사성 동위원소5.5. 평균 원자량
6. 활용7. 동위원소 목록8. 관련 문서
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1. 개요

同位元素 / isotope

원자의 양성자 수는 같으나 중성자 수가 달라 질량이 다른 원소들을 말한다. 특정 원자번호에 해당하는 원소의 원자는 딱 원자번호만큼의 양성자를 가지지만, 중성자 수는 달라질 수 있다. 달라지는 중성자 수는 원자마다 다르다.

서로 다른 원자 간에, 중성자 수가 달라도 양성자 수만 같으면 원소명은 같다. 따라서 같은 원소라 하더라도 원자핵(nucleus)[1]의 핵자(nucleon)[2]의 숫자는(질량수라 한다) 동위원소마다 서로 다르다. 예를 들어 탄소-12와 탄소-13과 탄소-14는 탄소라는 원소의 3가지 동위원소인데, 질량수가 각각 12, 13, 14다. 탄소의 원자번호는 6(모든 탄소 원자는 6개의 양성자를 가짐)이므로, 중성자 수는 각각 6, 7, 8이다.

원자핵은 양성자와 중성자가 핵력으로 결합하여 만들어진 것이다. 양성자는 양전하를 띠기 때문에 서로를 밀어낸다. 중성자는 전기적으로 중성이라 밀어내는 척력이 없고, 오히려 다음과 같은 이유로 원자핵을 안정화시키는 역할을 한다. 우선, 중성자가 끼어들면 양성자 간의 거리가 약간 벌어지게 되고, 따라서 양성자 간 전기적 척력이 약간 약해진다. 그리고 중성자는 다른 중성자 및 양성자에게 끌어당기는 힘인 핵력을 미쳐서 안정화시킨다. 이러한 이유로, 2개 이상의 양성자가 원자핵에 결합하기 위해서는 중성자가 필요해진다. 양성자 수가 늘어남에 따라 양성자 수에 대비한 중성자의 비율도 늘어나는데, 그래야 원자핵이 안정되기 때문이다. 칼슘-40보다 무거운 원소는 모두 양성자보다 중성자가 더 많다. 그렇지만 중성자가 너무 많으면 불안정한 이유는 중성자 자체가 불안정하기 때문이다.

2. 특성

같은 원소의 동위원소들은 서로 거의 같은 화학적 성질을 가진다. 원자는 양성자 수와 같은 수의 전자를 가지는데, 같은 원소의 동위원소들은 같은 수의 양성자를 가진다. 따라서 동위원소들은 비슷한 전자구조를 가진다. 화학적 성질은 주로 전자 구조에 의해 결정되니까, 결국 동위원소들의 화학 성질이 거의 같게 되는 것이다. 다만 이론에 따르면 동위원소 간 핵질량 차이가 큰 경우 무시할 수 없을 정도의 동위원소 효과(isotopic effect)가 발생할 수 있으며, 가장 두드러지게 이 현상이 나타나는 것이 수소(1H)와 중수소(D)이다.[3]

그러나 대부분의 동위원소들[4]에서는 동위원소 간의 화학적 차이를 무시할 수 있다. 전자들의 질량에 비해 핵 질량이 훨씬 크고, 동위원소 간의 질량 차이가 비율로 따질 때 비교적 작기 때문이다. 비슷한 이유로, 동위원소로 이루어진 분자도 같은 전자 구조를 가지고, 물리적/화학적 특성도 거의 같게 된다. 다만, 분자의 관성 모멘트와 진동 형태는 구성 원자의 모양과 질량에 의해 결정되므로, 이 경우는 서로 다른 진동 형태를 가지게 된다. 빛의 흡수는 관성 모멘트와 진동 형태에 따라 달라지므로 동위원소 화합물은 적외선이나 전파 영역에서 서로 다른 광학적 특성을 가진다.[5]

또한 전자 구조 가운데 초미세구조는 원자핵의 자기모멘트와 질량의 영향을 받기 때문에, 전자 천이 중 초미세구조 간의 천이에서 나오는 분광선의 파장도 달라진다. 가령 수소원자의 바닥상태 초미세구조[6] 간 천이에 의한 분광선은 경수소의 경우 1.4 GHz의 주파수를 갖지만, 중수소에서 일어나는 동일한 천이에 따른 분광선은 327 MHz의 주파수를 갖는다.

3. 분리

경수소와 중수소는 화학적 성질이 다르다. 수소의 양성자가 하나밖에 없기 때문이다. 두 원소를 분리하기 위해서는 화학적 성질을 이용한다.

그 외의 동위원소들은 화학적 특성이 거의 같기 때문에, 동위원소를 분리해내는 것은 기술적으로 어려운 일이다. 특히 우라늄이라든가 플루토늄 같은 무거운 원소의 경우는 더 그렇다. 리튬이나 탄소 같은 가벼운 원소는 기체 확산법이라고 해서 기체 원소와 화합물 상태로 만든 후 기체의 확산을 사용해서 분리하는 방법을 쓴다. 질량이 가볍기 때문에 동위원소 간의 질량 차이가 비교적 큰 비율로 나기 때문이다. 무거운 원소는 동위원소가 질량 비율이 별로 차이가 없어서 절대적 우위를 가진 방법이 없다. 예를 들어 우라늄 동위원소에는 기체 확산법, 기체 원심분리법, 레이저 이온화 분리, 맨해튼 계획에서 사용된 전자기력 분리법 같은 방법들이 사용되었다.

4. 생성

원소는 하나 혹은 그 이상의 자연적으로 발생한 동위원소로 구성된다. 애초 지구가 탄생할 때 동위원소가 생성이 된 원소도 있고, 우주 복사선에 의해 나중에 생성된 것도 있다. 우주론에 의하면, 수소와 헬륨의 동위원소와, 미량의 리튬과 베릴륨의 동위원소 및 붕소 일부만이 빅뱅에서 생성되었다고 한다. 나머지 원소들은 그 이후에 항성과 초신성, 우주방사선에 의해 초기 원소로부터 합성되었다고 한다. 핵합성 참고.

5. 용어

5.1. 핵종

동위원소와 비슷한 용어로 핵종(nuclide)이 있다. 핵종은 핵자(양성자+중성자)가 특정 수의 양성자와 중성자를 가지는 원자를 뜻한다. 예를 들어 6개의 양성자와 딱 7개의 중성자를 가지는 탄소-13만을 정확히 지칭하고자 하면, 핵종이란 용어를 쓴다. 핵종 개념은 화학적 특성보다 핵 특성을 강조하는 것이고, 동위원소 개념은 핵 특성보다는 화학적 특성을 강조한다. 현실적으로는, 동위원소가 더 오래된 용어라서 핵종보다 더 잘 알려져 있고, 핵종이란 말이 더 적합한 경우에도 동위원소라 칭하는 경우가 많다.

동위원소나 핵종은 특정 원소의 이름 뒤에 하이픈+질량수를 붙여서 표기한다. 예를 들어 탄소-12, 우라늄-235... 원소 기호를 쓸 때에는 하이픈 표기 대신 원소 기호의 왼쪽 위에 작은 숫자를 쓰는 방식으로 표기한다. 14C 처럼. 원자번호를 왼쪽 아래에 추가하여 쓰기도 하는데, 어차피 원소 기호를 보면 원자번호를 알 수 있으니 생략하는 경우가 많다. 안정 상태가 아닌 물질에는 질량수 뒤에 'm'을 붙이기도 한다. 수소의 경우에는 과학적 표기가 아니라 경수소/중수소/삼중수소로 따로 부르기도 한다.

5.2. 원시 핵자

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플루토늄까지 90종의 원소, 288개의 핵종이 지각에서 유의미한 양으로 발견된다.[7] 이들을 원시핵자라고 부른다.

5.3. 절멸 핵종

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원시핵자와 달리 반감기가 지구 나이의 1/90(=5 × 108년) 보다 짧아 자연에서는 찾아볼 수 없고 실험실 환경에서만 그 존재를 입증할 수 있는 핵종을 뜻한다.

자연 상태에는 없는 3,000여 개의 동위원소들이 핵 반응로와 입자가속기에 의해 인공적으로 만들어졌다. 여기에는 안정적이거나 혹은 60분 이상의 반감기를 가지는 905개의 핵종이 포함된다.

5.4. 안정 동위원소와 방사성 동위원소

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방사성 붕괴를 하지 않는 핵종들을 안정 동위원소라고 부르는데, 안정 동위원소는 이론상으로 절대 붕괴하지 않는 90개 핵종[8]과 이론상으로는 방사성 붕괴가 가능하나 붕괴를 실질적으로 관측한 적이 없는 161개 핵종[9]으로 구분된다. 후자를 관측상 안정 동위원소라고 하며, 보통 안정 동위원소라고 하면 이 251개 핵종을 말한다. 원시핵자 중 나머지 37개 핵종[10]은 우라늄-235 등 방사성 동위원소에 해당하나 반감기가 무지막지하게 길어 자연에서 찾아볼 수 있는 핵종이다.

안정 동위원소가 아닌 핵종은 방사선을 뿜으면서 자연적으로 붕괴한다. 이를 방사성 동위원소라고 한다. 탄소를 예를 들면 12C와 13C는 안정 동위원소이고, 14C는 방사성 동위원소다.

테크네튬과 프로메튬을 빼고 수소에서 납까지 80종의 원소만이 안정 동위원소를 가진다. 이 중 가장 많은 안정 동위원소를 가지는 것은 주석으로 10개를 가진다. 제논이 8개의 안정 동위원소를 가져서 2위. 루테늄, 텔루륨, 바륨, 디스프로슘, 이터븀, 수은이 각각 7개로 공동 3위이다. 반면 26종의 원소는 딱 하나의 안정 동위원소를 가진다.[11]

그러나 앞서 살펴본 대로 이론적으로 완전한 안정 동위원소는 40종의 원소, 90개의 핵종에 불과하며 나머지 '관측상' 안정 동위원소와 방사성 동위원소의 경계는 불분명하다. 즉 90개를 제외한 모든 동위원소들은 방사성 동위원소이며, 붕괴하지 않는 것이 아니라 단지 아주 긴 반감기를 가졌을 뿐이라는 것이다. 이러한 "이론적 붕괴"에 소요되는 반감기는 우주의 나이와 비교할 수 없이 길다. 밝혀진 핵종 중 가장 긴 반감기를 가진 텔루륨-128의 반감기는 2.23 × 1024년으로 우주의 나이보다 160조 배나 더 길다.

5.5. 평균 원자량

특정 원소에 대해 질량이 서로 다른 동위원소들이 존재하므로, 원소의 질량을 규정할 원칙이 필요하다. 원소의 원자 질량은 서로 다른 질량을 가지는 여러 동위원소의 평균값으로 정의된다. 동위원소의 존재 비율에 따라 평균을 내므로 소수점이 나온다. 예를 들어 염소는 75.8%의 염소-35와 24.2%의 염소-37로 구성되어 평균 원자량은 35.5 AMU(원자 질량 단위)다.

6. 활용

동위원소는 여러 가지에 사용된다. 동위원소 분석법은 동위원소의 특징을 측정하는 것인데, 고고학, 환경생태학, 범죄감식 등 다양한 분야에서 활용된다.

동위원소의 또 다른 흔한 용도는 동위원소 표지법이다. 이것은 드물게 존재하는 동위원소를 추적용 물질로 집어넣고, 질량 분석법이나 적외선 분광법을 통해 화학반응의 흐름을 추적하는 것이다. 방사능 동위원소 표지법과 비슷한 것으로 방사능 연대 측정법이 있다. 불안정한 동위원소의 양을 측정하고, 그 물질의 반감기 값을 이용해서 지나간 시간을 역산하는 것이다. 방사성 탄소 연대측정법이 가장 흔하다. 그 밖에 몇몇 분광법이 특정 동위원소의 핵 특성을 이용하기도 하고, 원자력 발전과 핵무기 제조에는 대량의 방사성 동위원소가 사용된다.

7. 동위원소 목록

동위원소 표
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0 1H2He3Li Be B 6 7
1 1n2H3He4Li5Be6B C N 8
2 2n3H4He5Li6Be7B8C9N O 9
3 3n4H5He6Li7Be8B9C10N11O F 10
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8 19Na20Mg21Al22Si P 16
9 20Na21Mg22Al23Si24P S 17 18
10 21Na22Mg23Al24Si25P26S Cl Ar 19
11 22Na23Mg24Al25Si26P27S28Cl29Ar K 20
12 23Na24Mg25Al26Si27P28S29Cl30Ar31K Ca
13 24Na25Mg26Al27Si28P29S30Cl31Ar32K33Ca
14 25Na26Mg27Al28Si29P30S31Cl32Ar33K34Ca
15 26Na27Mg28Al29Si30P31S32Cl33Ar34K35Ca
16 27Na28Mg29Al30Si31P32S33Cl34Ar35K36Ca
17 28Na29Mg30Al31Si32P33S34Cl35Ar36K37Ca
18 29Na30Mg31Al32Si33P34S35Cl36Ar37K38Ca
19 30Na31Mg32Al33Si34P35S36Cl37Ar38K39Ca
20 31Na32Mg33Al34Si35P36S37Cl38Ar39K40Ca
21 32Na33Mg34Al35Si36P37S38Cl39Ar40K41Ca
22 33Na34Mg35Al36Si37P38S39Cl40Ar41K42Ca
23 34Na35Mg36Al37Si38P39S40Cl41Ar42K43Ca
24 35Na36Mg37Al38Si39P40S41Cl42Ar43K44Ca
25 36Na37Mg38Al39Si40P41S42Cl43Ar44K45Ca
26 37Na38Mg39Al40Si41P42S43Cl44Ar45K46Ca
27 38Na39Mg40Al41Si42P43S44Cl45Ar46K47Ca
28 39Na40Mg41Al42Si43P44S45Cl46Ar47K48Ca
29 41Mg42Al43Si44P45S46Cl47Ar48K49Ca
30 43Al44Si45P46S47Cl48Ar49K50Ca
31 45Si46P47S48Cl49Ar50K51Ca
32 47P48S49Cl50Ar51K52Ca
33 49S50Cl51Ar52K53Ca
<colbgcolor=#ccc,#333> 34 51Cl52Ar53K54Ca
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<colbgcolor=#ccc,#333> 36 54Ar55K56Ca
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40 59K60Ca
<colbgcolor=#ccc,#333> 41 61Ca
42
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n ↓ Sc 22
14 35Sc Ti 23
15 36Sc37Ti V 24
16 37Sc38Ti39V Cr 25
17 38Sc39Ti40V41Cr Mn 26
18 39Sc40Ti41V42Cr43Mn Fe 27 28
19 40Sc41Ti42V43Cr44Mn45Fe Co Ni
20 41Sc42Ti43V44Cr45Mn46Fe47Co48Ni
21 42Sc43Ti44V45Cr46Mn47Fe48Co49Ni 29
22 43Sc44Ti45V46Cr47Mn48Fe49Co50Ni Cu 30
23 44Sc45Ti46V47Cr48Mn49Fe50Co51Ni52Cu Zn
24 45Sc46Ti47V48Cr49Mn50Fe51Co52Ni53Cu54Zn
25 46Sc47Ti48V49Cr50Mn51Fe52Co53Ni54Cu55Zn
26 47Sc48Ti49V50Cr51Mn52Fe53Co54Ni55Cu56Zn
27 48Sc49Ti50V51Cr52Mn53Fe54Co55Ni56Cu57Zn
28 49Sc50Ti51V52Cr53Mn54Fe55Co56Ni57Cu58Zn
29 50Sc51Ti52V53Cr54Mn55Fe56Co57Ni58Cu59Zn
30 51Sc52Ti53V54Cr55Mn56Fe57Co58Ni59Cu60Zn
31 52Sc53Ti54V55Cr56Mn57Fe58Co59Ni60Cu61Zn
32 53Sc54Ti55V56Cr57Mn58Fe59Co60Ni61Cu62Zn
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268Db 1 d-10 d251Cf 10 y-10 ky208Pb 안정
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[include(틀:문서 가져옴,
title=틀:동위원소 표/0-10, version=7,
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title13=틀:동위원소 표/반감기, version13=12)]
안정한 동위원소의 목록은 다음과 같다. 반감기는 측정된 하한값을 나타낸다. 출처: 국가핵데이터센터(NNDC)
핵종 원자번호 스핀과 패리티 존재비(%) 질량(μ AMU) 반감기 붕괴 방식
1H 1 1/2+ 99.9885(70) 1007825.03224(9)
2H 1 1+ 0.0115(70) 2014101.77811(12)
3He 2 1/2+ 0.000134(3) 3016029.32265(22)
4He 2 0+ 99.999866(3) 4002603.25413(6)
6Li 3 1+ 7.59(4) 6015122.8874(15)
7Li 3 3/2- 92.41(4) 7016003.437(5)
9Be 4 3/2- 100 9012183.07(8)
10B 5 3+ 19.9(7) 10012936.862(16)
11B 5 3/2- 80.1(7) 11009305.166(13)
12C 6 0+ 98.93(8) 12000000(0)
13C 6 1/2- 1.07(8) 13003354.83521(23)
14N 7 1+ 99.636(20) 14003074.00446(21)
15N 7 1/2- 0.364(20) 15000108.8989(5)
16O 8 0+ 99.757(16) 15994914.6196(17)
17O 8 5/2+ 0.038(1) 16999131.7566(7)
18O 8 0+ 0.205(14) 17999159.6128(8)
19F 9 1/2+ 100 18998403.1629(9)
20Ne 10 0+ 90.48(3) 19992440.1762(17)
21Ne 10 3/2+ 0.27(1) 20993846.68(4)
22Ne 10 0+ 9.25(3) 21991385.109(18)
23Na 11 3/2+ 100 22989769.282(19)
24Mg 12 0+ 78.99(4) 23985041.697(14)
25Mg 12 5/2+ 10.00(1) 24985836.96(5)
26Mg 12 0+ 11.01(3) 25982592.97(3)
27Al 13 5/2+ 100 26981538.41(5)
28Si 14 0+ 92.223(19) 27976926.535(5)
29Si 14 1/2+ 4.685(8) 28976494.6652(5)
30Si 14 0+ 3.092(11) 29973770.136(23)
31P 15 1/2+ 100 30973761.9986(7)
32S 16 0+ 94.99(26) 31972071.1744(14)
33S 16 3/2+ 0.75(2) 32971458.9098(14)
34S 16 0+ 4.25(24) 33967867.01(5)
36S 16 0+ 0.01(1) 35967080.7(20)
35Cl 17 3/2+ 75.76(10) 34968852.69(4)
37Cl 17 3/2+ 24.24(10) 36965902.58(5)
36Ar 18 0+ 0.3336(21) 35967545.105(28)
38Ar 18 0+ 0.0629(7) 37962732.1(21)
40Ar 18 0+ 99.6035(25) 39962383.1238(23)
39K 19 3/2+ 93.2581(44) 38963706.487(5)
41K 19 3/2+ 6.7302(44) 40961825.258(4)
40Ca 20 0+ 96.94(16) 39962590.865(22)
42Ca 20 0+ 0.647(23) 41958617.83(16)
43Ca 20 7/2- 0.135(10) 42958766.43(24)
44Ca 20 0+ 2.09(11) 43955481.5(3)
46Ca 20 0+ 0.004(3) 45953688.0(24)
45Sc 21 7/2- 100 44955907.5(7)
46Ti 22 0+ 8.25(3) 45952626.86(18)
47Ti 22 5/2- 7.44(2) 46951757.75(12)
48Ti 22 0+ 73.72(3) 47947940.93(12)
49Ti 22 7/2- 5.41(2) 48947864.63(12)
50Ti 22 0+ 5.18(2) 49944785.84(13)
51V 23 7/2- 99.75(4) 50943956.9(4)
50Cr 24 0+ 4.345(13) 49946041.4(5) 1.3 × 1018 y 2ec ?
52Cr 24 0+ 83.789(18) 51940505.0(4)
53Cr 24 3/2- 9.501(17) 52940647.0(4)
54Cr 24 0+ 2.365(7) 53938878.0(4)
55Mn 25 5/2- 100 54938043.2(3)
54Fe 26 0+ 5.845(35) 53939608.3(4)
56Fe 26 0+ 91.754(36) 55934935.6(3)
57Fe 26 1/2- 2.119(10) 56935392.1(3)
58Fe 26 0+ 0.282(4) 57933273.7(4)
59Co 27 7/2- 100 58933193.7(4)
58Ni 28 0+ 68.077(19) 57935341.8(4)
60Ni 28 0+ 26.223(15) 59930785.3(4)
61Ni 28 3/2- 1.1399(13) 60931054.9(4)
62Ni 28 0+ 3.6346(40) 61928344.9(5)
64Ni 28 0+ 0.9255(19) 63927966.3(5)
63Cu 29 3/2- 69.15(15) 62929597.2(5)
65Cu 29 3/2- 30.85(15) 64927789.5(7)
64Zn 30 0+ 49.17(75) 63929141.8(7)
66Zn 30 0+ 27.73(98) 65926033.7(8)
67Zn 30 5/2- 4.04(16) 66927127.5(8)
68Zn 30 0+ 18.45(63) 67924844.3(8)
70Zn 30 0+ 0.61(10) 69925319.2(21) 3.8 × 1018 y 2β- ?
69Ga 31 3/2- 60.108(9) 68925573.5(13)
71Ga 31 3/2- 39.892(9) 70924702.5(9)
70Ge 32 0+ 20.57(27) 69924248.7(9)
72Ge 32 0+ 27.45(32) 71922075.83(8)
73Ge 32 9/2+ 7.75(12) 72923458.96(6)
74Ge 32 0+ 36.5(20) 73921177.762(13)
76Ge 32 0+ 7.73(12) 75921402.726(19)
75As 33 3/2- 100 74921594.6(9)
74Se 34 0+ 0.89(4) 73922475.935(15)
76Se 34 0+ 9.37(29) 75919213.704(17)
77Se 34 1/2- 7.63(16) 76919914.15(7)
78Se 34 0+ 23.77(28) 77917309.24(19)
80Se 34 0+ 49.61(41) 79916521.8(10) 2β- ?
79Br 35 3/2- 50.69(7) 78918337.6(11)
81Br 35 3/2- 49.31(7) 80916288.2(10)
78Kr 36 0+ 0.355(3) 77920366.3(3)
80Kr 36 0+ 2.286(10) 79916378.0(7)
82Kr 36 0+ 11.593(31) 81913481.155(6)
83Kr 36 9/2+ 11.5(19) 82914126.518(9)
84Kr 36 0+ 56.987(15) 83911497.729(4)
86Kr 36 0+ 17.279(41) 85910610.626(4)
85Rb 37 5/2- 72.17(2) 84911789.738(5)
84Sr 38 0+ 0.56(1) 83913419.1(13)
86Sr 38 0+ 9.86(1) 85909260.726(6)
87Sr 38 9/2+ 7(1) 86908877.496(5)
88Sr 38 0+ 82.58(1) 87905612.256(6)
89Y 39 1/2- 100 88905841.2(17)
90Zr 40 0+ 51.45(40) 89904698.76(13)
91Zr 40 5/2+ 11.22(5) 90905640.22(11)
92Zr 40 0+ 17.15(8) 91905035.32(11)
94Zr 40 0+ 17.38(28) 93906312.52(17)
93Nb 41 9/2+ 100 92906373.2(16)
92Mo 42 0+ 14.53(30) 91906807.15(17)
94Mo 42 0+ 9.15(9) 93905083.59(15)
95Mo 42 5/2+ 15.84(11) 94905837.44(13)
96Mo 42 0+ 16.67(15) 95904674.77(13)
97Mo 42 5/2+ 9.6(14) 96906016.9(18)
98Mo 42 0+ 24.39(37) 97905403.61(19)
96Ru 44 0+ 5.54(14) 95907588.91(18)
98Ru 44 0+ 1.87(3) 97905287(7)
99Ru 44 5/2+ 12.76(14) 98905930.3(4)
100Ru 44 0+ 12.6(7) 99904210.5(4)
101Ru 44 5/2+ 17.06(2) 100905573.1(4)
102Ru 44 0+ 31.55(14) 101904340.3(4)
104Ru 44 0+ 18.62(27) 103905425.4(27)
103Rh 45 1/2- 100 102905494.1(25)
102Pd 46 0+ 1.02(1) 101905632.1(6)
104Pd 46 0+ 11.14(8) 103904030.4(14)
105Pd 46 5/2+ 22.33(8) 104905079.5(12)
106Pd 46 0+ 27.33(3) 105903480.3(12)
108Pd 46 0+ 26.46(9) 107903891.8(12)
110Pd 46 0+ 11.72(9) 109905172.9(7)
107Ag 47 1/2- 51.839(8) 106905091.5(26)
109Ag 47 1/2- 48.161(8) 108904755.8(14)
106Cd 48 0+ 1.25(6) 105906459.8(12) 2β+
108Cd 48 0+ 0.89(3) 107904183.6(12)
110Cd 48 0+ 12.49(18) 109903007.5(4)
111Cd 48 1/2+ 12.8(12) 110904183.8(4)
112Cd 48 0+ 24.13(21) 111902763.88(27)
114Cd 48 0+ 28.73(42) 113903365.0(3) 2β- 100 0
113In 49 9/2+ 4.29(5) 112904060.45(20)
112Sn 50 0+ 0.97(1) 111904824.9(3)
114Sn 50 0+ 0.66(1) 113902780.13(3)
115Sn 50 1/2+ 0.34(1) 114903344.697(16)
116Sn 50 0+ 14.54(9) 115901742.82(10)
117Sn 50 1/2+ 7.68(7) 116902954(5)
118Sn 50 0+ 24.22(9) 117901606.6(5)
119Sn 50 1/2+ 8.59(4) 118903311.2(8)
120Sn 50 0+ 32.58(9) 119902201.9(10)
122Sn 50 0+ 4.63(3) 121903444.0(26)
124Sn 50 0+ 5.79(5) 123905276.7(11)
121Sb 51 5/2+ 57.21(5) 120903810.1(28)
123Sb 51 7/2+ 42.79(5) 122904214.0(16)
120Te 52 0+ 0.09(1) 119904060(3)
122Te 52 0+ 2.55(12) 121903043.4(16)
123Te 52 1/2+ 0.89(3) 122904269.7(16) 9.2 × 1016 y ec 100
124Te 52 0+ 4.74(14) 123902817.1(16)
125Te 52 1/2+ 7.07(15) 124904429.9(16)
126Te 52 0+ 18.84(25) 125903310.9(16)
130Te 52 0+ 34.08(62) 129906222.747(12) 7.9 × 1020 y 2β- 100
127I 53 5/2+ 100 126904472(4)
124Xe 54 0+ 0.0952(3) 123905891.6(19) 1.6 × 1014 y 2β+ ?
126Xe 54 0+ 0.089(2) 125904297(4)
128Xe 54 0+ 1.9102(8) 127903531.0(11)
129Xe 54 1/2+ 26.4006(82) 128904780.859(6)
130Xe 54 0+ 4.071(13) 129903509.349(10)
131Xe 54 3/2+ 21.2324(30) 130905084.136(9)
132Xe 54 0+ 26.9086(33) 131904155.087(6)
134Xe 54 0+ 10.4357(21) 133905393.033(10) 5.8 × 1022 y 2β- ≥ 0
133Cs 55 7/2+ 100 132905451.961(8)
130Ba 56 0+ 0.106(1) 129906320.9(27)
132Ba 56 0+ 0.101(1) 131905061.1(11) 3.0 × 1021 y 2β+ ?
134Ba 56 0+ 2.417(18) 133904508.4(3)
135Ba 56 3/2+ 6.592(12) 134905688.6(3)
136Ba 56 0+ 7.854(24) 135904576.0(3)
137Ba 56 3/2+ 11.232(24) 136905827.4(3)
138Ba 56 0+ 71.698(42) 137905247.2(3)
139La 57 7/2+ 99.91119(71) 138906358.8(22)
136Ce 58 0+ 0.185(2) 135907129.4(4) 2ec ?
138Ce 58 0+ 0.251(2) 137905989(5) 4.4 × 1016 y 2ec 100
140Ce 58 0+ 88.45(51) 139905446.4(17)
142Ce 58 0+ 11.114(51) 141909249.9(27) 5 × 1016 y α ? 2β- ?
141Pr 59 5/2+ 100 140907658.4(18)
142Nd 60 0+ 27.152(40) 141907728.9(15)
143Nd 60 7/2- 12.174(26) 142909819.9(15)
145Nd 60 7/2- 8.293(12) 144912579.2(15)
146Nd 60 0+ 17.189(32) 145913122.5(15)
148Nd 60 0+ 5.756(21) 147916899.1(23) 2β-
144Sm 62 0+ 3.07(7) 143912006.4(17)
149Sm 62 7/2- 13.82(7) 148917191.4(14)
150Sm 62 0+ 7.38(1) 149917282.2(14)
152Sm 62 0+ 26.75(16) 151919739.0(13)
154Sm 62 0+ 22.75(29) 153922216.2(16)
151Eu 63 5/2+ 47.81(6) 150919856.9(14) 1.7 × 1018 y α ?
153Eu 63 5/2+ 52.19(6) 152921237.0(14)
154Gd 64 0+ 2.18(3) 153920873.4(13)
155Gd 64 3/2- 14.8(12) 154922629.8(13)
156Gd 64 0+ 20.47(9) 155922130.6(13)
157Gd 64 3/2- 15.65(2) 156923967.9(13)
158Gd 64 0+ 24.84(7) 157924111.6(13)
160Gd 64 0+ 21.86(19) 159927061.5(14)
159Tb 65 3/2+ 100 158925353.9(13)
156Dy 66 0+ 0.056(3) 155924284.0(13) 2ec
158Dy 66 0+ 0.095(3) 157924414.6(25)
160Dy 66 0+ 2.329(18) 159925203.2(8)
161Dy 66 5/2+ 18.889(42) 160926939.1(8) α
162Dy 66 0+ 25.475(36) 161926804.2(8)
163Dy 66 5/2- 24.896(42) 162928736.9(8)
164Dy 66 0+ 28.26(54) 163929180.5(8)
165Ho 67 7/2- 100 164930328.0(11)
162Er 68 0+ 0.139(5) 161928787.0(9)
164Er 68 0+ 1.601(3) 163929207.4(8)
166Er 68 0+ 33.503(36) 165930299.0(13)
167Er 68 7/2+ 22.869(9) 166932054.1(13)
168Er 68 0+ 26.978(18) 167932376.2(13)
170Er 68 0+ 14.91(36) 169935470.7(17)
169Tm 69 1/2+ 100 168934218.3(9)
168Yb 70 0+ 0.123(3) 167933889.1(13)
170Yb 70 0+ 2.982(39) 169934767.245(11)
171Yb 70 1/2- 14.09(14) 170936331.517(14)
172Yb 70 0+ 21.68(13) 171936386.658(14)
173Yb 70 5/2- 16.103(63) 172938216.215(12)
174Yb 70 0+ 32.026(80) 173938867.548(11)
176Yb 70 0+ 12.996(83) 175942574.708(15)
175Lu 71 7/2+ 97.401(13) 174940777.3(13)
176Hf 72 0+ 5.26(7) 175941409.9(16)
177Hf 72 7/2- 18.6(9) 176943230.3(15)
178Hf 72 0+ 27.28(7) 177943708.5(15)
179Hf 72 9/2+ 13.62(2) 178945825.8(15)
180Hf 72 0+ 35.08(16) 179946559.7(15)
180mTa 73 9- 0.0001201(32) 179947468.4(21) 7.1 × 1015 y β- ?
181Ta 73 7/2+ 99.98799(32) 180947999.3(15)
182W 74 0+ 26.5(16) 181948205.7(8)
183W 74 1/2- 14.31(4) 182950224.5(8) 6.7 × 1020 y α ?
184W 74 0+ 30.64(2) 183950933.3(8)
186W 74 0+ 28.43(19) 185954365.2(13)
185Re 75 5/2+ 37.4(2) 184952958.3(9)
184Os 76 0+ 0.02(1) 183952492.9(9) 5.6 × 1013 y α ? 2β+ ?
187Os 76 1/2- 1.96(2) 186955749.6(8)
188Os 76 0+ 13.24(8) 187955837.4(8)
189Os 76 3/2- 16.15(5) 188958146.0(7)
190Os 76 0+ 26.26(2) 189958445.5(7)
192Os 76 0+ 40.78(19) 191961478.9(25)
191Ir 77 3/2+ 37.3(2) 190960591.5(14)
193Ir 77 3/2+ 62.7(2) 192962923.8(14)
192Pt 78 0+ 0.782(24) 191961042.7(28)
194Pt 78 0+ 32.86(40) 193962683.5(5)
195Pt 78 1/2- 33.78(24) 194964794.4(5)
196Pt 78 0+ 25.21(34) 195964954.7(5)
198Pt 78 0+ 7.36(13) 197967896.7(23) 2β- 2β- ?
197Au 79 3/2+ 100 196966570.1(6)
196Hg 80 0+ 0.15(1) 195965833(3)
198Hg 80 0+ 9.97(20) 197966769.2(5)
199Hg 80 1/2- 16.87(22) 198968281.0(6)
200Hg 80 0+ 23.1(19) 199968326.9(6)
201Hg 80 3/2- 13.18(9) 200970303.0(8)
202Hg 80 0+ 29.86(26) 201970643.6(8)
204Hg 80 0+ 6.87(15) 203973494.0(5)
203Tl 81 1/2+ 29.52(1) 202972344.0(13)
205Tl 81 1/2+ 70.48(1) 204974427.2(13)
204Pb 82 0+ 1.4(1) 203973043.4(12) 1.4 × 1017 y α ?
206Pb 82 0+ 24.1(1) 205974465.1(12)
207Pb 82 1/2- 22.1(1) 206975896.7(12)
208Pb 82 0+ 52.4(1) 207976651.9(12)

8. 관련 문서

[1] 원자 중심의 핵자로 이루어진 작고 밀도가 높은 부분.[2] 양성자와 중성자를 합쳐 부르는 말. 핵자의 숫자는 양성자 수 + 중성자 수이다.[3] 이 문제 때문에 2018년 이전까지는 온도를 정의하기 위해 빈 표준 평균 바닷물이라는 물의 동위원소 표준을 따로 만들어 썼다.[4] 보통 Z>4 부터의 동위원소들[5] 달리 설명하자면 분자의 관성 모멘트와 진동 형태에 따라 분자가 갖는 회전 에너지 준위와 진동 에너지 준위가 달라 이 준위들 사이의 천이에서 나오는 방출선이나 흡수선의 파장이 달라지기 때문에, 서로 다른 동위원소로 구성된 분자는 각자 다른 분광선을 만든다.[6] 전자와 수소 핵(양성자)의 스핀이 같을 때의 에너지 준위가 스핀 방향이 반대일 때보다 약간 높고, 이 두 상태 사이의 천이에 의해 복사 방출이 일어날 수 있다. 천문관측에서 중성수소를 관측하기 위해 이 천이에서 방출되는 전파를 관측한다.[7] 사마륨-146과 플루토늄-244를 제외해서 286개로 보는 견해도 있다.[8] 수소부터 지르코늄까지[9] 나이오븀부터 납까지[10] 비스무트부터 플루토늄까지[11] 원자 번호가 홀수인 원소는 칼륨을 제외하고는 모두 안정 동위원소가 1개 또는 2개고, 원자 번호가 짝수인 원소는 헬륨, 베릴륨, 탄소, 토륨, 우라늄을 제외한 모든 원소가 안정 동위원소를 3개 이상 가진다. 이 이유는 원자 번호가 짝수인 원소들은 양성자-양성자 짝짓기로 인하여 안정되어 있어, 안정 동위원소를 많이 가질 수 있기 때문이다. 특히 주석 주변으로 갈수록 안정 동위 원소의 수가 증가하는데, 이는 50이 양성자의 마법 수(magic number)이기 때문이다.

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