b-10

10	B
5	B

Bor-10 ist eines der beiden Isotope, aus denen die natürlichen Bor-Vorkommen bestehen. Der Atomkern besteht aus 5 Neutronen und den elementspezifischen 5 Protonen.

Das stabile Nuklid besitzt einen sehr hohen Einfangquerschnitt (3837 Barn) für thermische Neutronen niedriger Energie (< 0,5 MeV). Nach einem Neutroneneinfang geht der ¹⁰B-Kern in einen angeregten Bor-11-Kern (¹¹B*; t_1/2 = 10^-12 s) über, der sofort zu Lithium-7 und einem α-Teilchen (Helium-4) zerfällt:

¹⁰B + ⁰n → ¹¹B* → ⁴He + ⁷Li + 2,31 MeV.

Auf Grund dieser Eigenschaft wird das stabile ¹⁰B-Isotop in angereicherter Form zum Beispiel bei der Bor-Neutroneneinfangtherapie (BNCT) zur experimentellen Behandlung einiger Hirntumoren eingesetzt. Die emittierte Strahlung weist hierbei die Besonderheit auf, dass sie auf ihrem sehr kurzen Weg (< 10 μm; vergleichbar mit dem Durchmesser einer Zelle) eine relativ hohe Energie abgeben [2].

In der Kerntechnik findet Bor-10 als Absorptionsmaterial in Steuerstäben für Kernreaktoren Verwendung.

Siehe auch: Übersicht über die Bor-Isotope.

Allgemeine Daten

Bezeichnung des Isotops:Bor-10, B-10Englische Bezeichnung:Boron-10Symbol:¹⁰BMassenzahl A:10Kernladungszahl Z:5 (= Anzahl der Protonen)Neutronenzahl N:5Isotopenmasse:10,012937(3) u (Atommasse)Nuklidmasse:10,0101941 u (berechnete Kernmasse ohne Elektronen)Massenexzess:12,05074 MeV (Massenüberschuss)Massendefekt:0,069512739999999 u (pro Atomkern)Kernbindungsenergie:64,75070023 MeV (pro Atomkern)
6,47507002 MeV (Bindungsenergie im ∅ pro Nukleon)Separationsenergie:S_N = 8,4372(9) MeV (Trennungsenergie 1. Neutron)
S_P = 6,58681(8) MeV (Trennungsenergie 1. Proton)Halbwertszeit:stabilKernspin:3+Isobarer Spin:0Kernmagnetisches Moment:μ(μ_N) = 1,8004636(8)Ladungsradius:2,4277(499) Femtometer fmEntdeckungsjahr:1920

Ausgangsnuklide

Direkte Mutternuklide sind: ¹⁰Be, ¹⁰C.

Natürliches Vorkommen

Vergleich der natürlichen Bor-Isotope inklusive Isotopenhäufigkeit (Stoffmengenanteil am Isotopengemisch in Prozent):

	Atommasse A_r	Anteil	Halbwertszeit	Spin
Bor Isotopengemisch	10,81 u	100 %
Isotop ¹¹B	11,009305(3) u	80,35 %	stabil	3/2-
Isotop ¹⁰B	10,012937(3) u	19,65 %	stabil	3+

NMR-Daten

Nuklearmagnetische Eigenschaften und Daten für das NMR-aktive Nuklid ¹⁰B.

Bezeichnung:¹⁰B-NMRAnteil:19,65 % [18,9 - 20,4 %]Kernspin:3+Kernmagnetisches Moment
μ/μ_N:1,8004636(8)Gyromagnetisches Verhältnis γ:2,875 · 10⁷ rad T^-1 s^-1Nuklearer g-Faktor:g_l = 0,60015453333333Quadrupol-Moment Q:+0,0846(2) barn (100 fm²)Resonanz-Frequenz:v₀ = 4,5752 bei 1 TFrequenzverhältnis:Ξ(¹⁰B) = 10,743(658) % %Relative Empfindlichkeit:0,01985 (H₀ = const.)
1,7193 (v₀ = const.)
[bezogen auf ¹H = 1,000]Referenzsubstanz:Bortrifluorid-Etherat BF₃ × OEt₂ in Chloroform-d als Lösungsmittel.

Beide natürlich vorkommenden Bor-Isotope sind NMR-aktiv und quadrupolar. Die ¹⁰B-NMR-Spektroskopie wird jedoch nur selten eingesetzt. Der ¹⁰B-Kern ist gegenüber ¹¹B weniger empfindlich und zeigt im NMR-Spektrum breitere Signale.

Isotone und Isobare Kerne

Die folgende Tabelle zeigt zum Nuklid Bor-10 isotone (gleiche Neutronenzahl N = 5) und isobare (gleiche Nukleonenzahl A = 10) Atomkerne. Natürlich auftretende Isotope sind grün markiert; hellgrün = Radionuklide.

OZ	Isotone N = 5	Isobare A = 10
1	⁶H
2	⁷He	¹⁰He
3	⁸Li	¹⁰Li
4	⁹Be	¹⁰Be
5	¹⁰B	¹⁰B
6	¹¹C	¹⁰C
7	¹²N	¹⁰N
8	¹³O
9	¹⁴F
10	¹⁵Ne

Externe Daten und Identifikatoren

CAS-Nummer:14798-12-0InChI Key:ZOXJGFHDIHLPTG-BJUDXGSMSA-NSMILES:[10B]PubChem:ID 6337058Energieniveaus:NuDat 10B (Adopted Levels, Gammas)

Literatur und Quellen

[1] - Shuang Song, Yujun Mu, Xiaofeng Li, Peng Bai:
Advances in boron-10 isotope separation by chemical exchange distillation.
In: Annals of Nuclear Energy, 27(1), (2010), DOI 10.1016/j.anucene.2009.10.008.

[2] - Mayya Alexandrovna Dymova et al.:
Boron neutron capture therapy: Current status and future perspectives.
In: Cancer Communications, 40(9), (2020), DOI 10.1002/cac2.12089.

[3] - A. V. Khoroshilov, P. I. Ivanov:
Boron isotope separation by extraction method: features of the phase composition and flow reflux.
In: Journal of Physics: Conference Series, 2147, 012018, (2022), DOI 10.1088/1742-6596/2147/1/012018.

Letzte Änderung am 25.09.2024.

Permalink: https://www.internetchemie.info/isotop.php?Kern=b-10.

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