하프늄 동위 원소

자연계에 존재하는 하프늄의 동위 원소는 ¹⁷⁴Hf, ¹⁷⁶Hf, ¹⁷⁷Hf, ¹⁷⁸Hf, ¹⁷⁹Hf, ¹⁸⁰Hf이 존재한다. 이들 중 ¹⁷⁴Hf은 반감기가 2.0x10¹⁵년인 방사성 핵자이지만 반감기가 매우 길어 안정 동위 원소로 취급한다.

¹⁷⁴Hf, ¹⁷⁷Hf, ¹⁷⁹Hf는 열중성자 흡수율이 매우 높다. 따라서 하프늄이 원자로의 제어봉의 연료로 쓰이는데 주요한 역할을 하는 동위체이다.

¹⁸⁰Hf은 하프늄의 안정 동위 원소들 중 존재비가 가장 풍부하다.

¹⁸²Hf은 반감기가 890만년이나 되기 때문에 태양계 초창기에 존재했었지만 반감기가 짧아 이른 시기에 사라졌다. 하지만 현재도 자연계에 발견하기조차 어려울 만큼의 극미량이 존재할 것으로 예상된다. 왜냐하면 현재는 안정 동위 원소로 분류되는 ¹⁸⁶W이 혹시나 붕괴한다면 ¹⁸²Hf이 매우 극미량 존재할 수도 있기 때문이다. 하지만 ¹⁸⁶W은 안정 동위 원소로 분류되며, 현재까지 붕괴되는 모습은 관측되지 않았다. 어쩌면 예측과 다르게 ¹⁸⁶W은 붕괴하지 않으며, 이 예측은 틀릴 수도 있다.

표

핵자 수	Z(p)	N(n)	동위 원소 질량 (u)	반감기^{[n 1]}	붕괴 방식^{[n 2]}	붕괴 생성 동위 원소^{[n 3]}	핵 스핀	자연계에 존재하는 동위 원소 범위 (몰 분율)	자연계에 존재하는 최대 범위 (몰 분율)
핵자 수	들뜬 에너지			반감기^{[n 1]}	붕괴 방식^{[n 2]}	붕괴 생성 동위 원소^{[n 3]}	핵 스핀	자연계에 존재하는 동위 원소 범위 (몰 분율)	자연계에 존재하는 최대 범위 (몰 분율)
¹⁵³Hf	72	81	152.97069(54)#	400# ms [>200 ns]			1/2+#
^153mHf	750(100)# keV			500# ms			11/2-#
¹⁵⁴Hf	72	82	153.96486(54)#	2(1) sec	β⁺	¹⁵⁴Lu	0+
¹⁵⁴Hf	72	82	153.96486(54)#	2(1) sec	α (드묾)	¹⁵⁰Yb	0+
¹⁵⁵Hf	72	83	154.96339(43)#	890(120) ms	β⁺	¹⁵⁵Lu	7/2-#
¹⁵⁵Hf	72	83	154.96339(43)#	890(120) ms	α (드묾)	¹⁵¹Yb	7/2-#
¹⁵⁶Hf	72	84	155.95936(22)	23(1) ms	α (97%)	¹⁵²Yb	0+
¹⁵⁶Hf	72	84	155.95936(22)	23(1) ms	β⁺ (3%)	¹⁵⁶Lu	0+
^156mHf	1959.0(10) keV			480(40) µs			8+
¹⁵⁷Hf	72	85	156.95840(21)#	115(1) ms	α (86%)	¹⁵³Yb	7/2-
¹⁵⁷Hf	72	85	156.95840(21)#	115(1) ms	β⁺ (14%)	¹⁵⁷Lu	7/2-
¹⁵⁸Hf	72	86	157.954799(19)	2.84(7) sec	β⁺ (55%)	¹⁵⁸Lu	0+
¹⁵⁸Hf	72	86	157.954799(19)	2.84(7) sec	α (45%)	¹⁵⁴Yb	0+
¹⁵⁹Hf	72	87	158.953995(18)	5.20(10) sec	β⁺ (59%)	¹⁵⁹Lu	7/2-#
¹⁵⁹Hf	72	87	158.953995(18)	5.20(10) sec	α (41%)	¹⁵⁵Yb	7/2-#
¹⁶⁰Hf	72	88	159.950684(12)	13.6(2) sec	β⁺ (99.3%)	¹⁶⁰Lu	0+
¹⁶⁰Hf	72	88	159.950684(12)	13.6(2) sec	α (0.7%)	¹⁵⁶Yb	0+
¹⁶¹Hf	72	89	160.950275(24)	18.2(5) sec	β⁺ (99.7%)	¹⁶¹Lu	3/2-#
¹⁶¹Hf	72	89	160.950275(24)	18.2(5) sec	α (0.3%)	¹⁵⁷Yb	3/2-#
¹⁶²Hf	72	90	161.94721(1)	39.4(9) sec	β⁺ (99.99%)	¹⁶²Lu	0+
¹⁶²Hf	72	90	161.94721(1)	39.4(9) sec	α (0.008%)	¹⁵⁸Yb	0+
¹⁶³Hf	72	91	162.94709(3)	40.0(6) sec	β⁺	¹⁶³Lu	3/2-#
¹⁶³Hf	72	91	162.94709(3)	40.0(6) sec	α (10⁻⁴%)	¹⁵⁹Yb	3/2-#
¹⁶⁴Hf	72	92	163.944367(22)	111(8) sec	β⁺	¹⁶⁴Lu	0+
¹⁶⁵Hf	72	93	164.94457(3)	76(4) sec	β⁺	¹⁶⁵Lu	(5/2-)
¹⁶⁶Hf	72	94	165.94218(3)	6.77(30) min	β⁺	¹⁶⁶Lu	0+
¹⁶⁷Hf	72	95	166.94260(3)	2.05(5) min	β⁺	¹⁶⁷Lu	(5/2)-
¹⁶⁸Hf	72	96	167.94057(3)	25.95(20) min	β⁺	¹⁶⁸Lu	0+
¹⁶⁹Hf	72	97	168.94126(3)	3.24(4) min	β⁺	¹⁶⁹Lu	(5/2)-
¹⁷⁰Hf	72	98	169.93961(3)	16.01(13) hr	ε	¹⁷⁰Lu	0+
¹⁷¹Hf	72	99	170.94049(3)	12.1(4) hr	β⁺	¹⁷¹Lu	7/2(+)
^171mHf	21.93(9) keV			29.5(9) sec	IT	¹⁷¹Hf	1/2(-)
¹⁷²Hf	72	100	171.939448(26)	1.87(3) yr	ε	¹⁷²Lu	0+
^172mHf	2005.58(11) keV			163(3) ns			(8-)
¹⁷³Hf	72	101	172.94051(3)	23.6(1) hr	β⁺	¹⁷³Lu	1/2-
¹⁷⁴Hf^{[n 4]}	72	102	173.940046(3)	2.0(4)×10¹⁵ yr	α	¹⁷⁰Yb	0+	0.0016(1)	0.001619-0.001621
^174m1Hf	1549.3 keV			138(4) ns			(6+)
^174m2Hf	1797.5(20) keV			2.39(4) µs			(8-)
^174m3Hf	1797.5 keV			2.39(4) µs			(8-)
^174m4Hf	3311.7 keV			3.7(2) µs			(14+)
¹⁷⁵Hf	72	103	174.941509(3)	70(2) days	β⁺	¹⁷⁵Lu	5/2-
¹⁷⁶Hf^{[n 5]}	72	104	175.9414086(24)	안정^{[n 6]}			0+	0.0526(7)	0.05206-0.05271
¹⁷⁷Hf	72	105	176.9432207(23)	안정^{[n 7]}			7/2-	0.1860(9)	0.18593-0.18606
^177m1Hf	1315.4504(8) keV			1.09(5) sec			23/2+
^177m2Hf	1342.38(20) keV			55.9(12) µs			(19/2-)
^177m3Hf	2740.02(15) keV			51.4(5) min			37/2-
¹⁷⁸Hf	72	106	177.9436988(23)	안정^{[n 8]}			0+	0.2728(7)	0.27278-0.27297
^178m1Hf	1147.423(5) keV			4.0(2) sec			8-
^178m2Hf	2573.5(5) keV			68(2) µs			(14-)
^178m3Hf	2445.69(11) keV			31(1) yr			16+
¹⁷⁹Hf	72	107	178.9458161(23)	안정^{[n 9]}			9/2+	0.1362(2)	0.13619-0.1363
^179m1Hf	375.0367(25) keV			18.67(4) sec			1/2-
^179m2Hf	1105.84(19) keV			25.05(25) days			25/2-
¹⁸⁰Hf	72	108	179.9465500(23)	안정^{[n 10]}			0+	0.3508(16)	0.35076-0.351
^180m1Hf	1141.48(4) keV			5.47(4) hr			8-
^180m2Hf	1374.15(4) keV			0.57(2) µs			(4-)
^180m3Hf	2425.8(10) keV			15(5) µs			(10+)
^180m4Hf	2486.3(9) keV			10(1) µs			12+
^180m5Hf	2538.3(12) keV			>10 µs			(14+)
^180m6Hf	3599.3(18) keV			90(10) µs			(18-)
¹⁸¹Hf	72	109	180.9491012(23)	42.39(6) days	β^-	¹⁸¹Ta	1/2-
^181m1Hf	595(3) keV			80(5) µs			(9/2+)
^181m2Hf	1040(10) keV			~100 µs			(17/2+)
^181m3Hf	1738(10) keV			1.5(5) ms			(27/2-)
¹⁸²Hf^{[n 11]}	72	110	181.950554(7)	8.90(9)×10⁶ yr	β^-	¹⁸²Ta	0+
^182mHf	1172.88(18) keV			61.5(15) min	β^- (58%)	¹⁸²Ta	8-
^182mHf	1172.88(18) keV			61.5(15) min	IT (42%)	¹⁸²Hf	8-
¹⁸³Hf	72	111	182.95353(3)	1.067(17) hr	β^-	¹⁸³Ta	(3/2-)
¹⁸⁴Hf	72	112	183.95545(4)	4.12(5) hr	β^-	¹⁸⁴Ta	0+
^184mHf	1272.4(4) keV			48(10) sec	β^-	¹⁸⁴Ta	8-
¹⁸⁵Hf	72	113	184.95882(21)#	3.5(6) min	β^-	¹⁸⁵Ta	3/2-#
¹⁸⁶Hf	72	114	185.96089(32)#	2.6(12) min	β^-	¹⁸⁶Ta	0+
¹⁸⁷Hf	72	115	186.96459(43)#	30# s [>300 ns]
¹⁸⁸Hf	72	116	187.96685(54)#	20# s [>300 ns]			0+

↑ 안정 동위 원소는 굵은 글씨로 표기, 우주의 나이보다 반감기가 긴 동위 원소의 반감기는 굵은 흘림체로 표기
↑ 약어:
ε: 전자 포획
IT: 이성질핵 전이
↑ 안정 동위 원소는 굵은 글씨로 표기.
↑ 태양계 초창기부터 존재해 왔었던 방사성 핵자.
↑ 루테튬-하프늄 방사성 연대 측정에 이용.
↑ α 붕괴를 통해 ¹⁷²Yb으로 붕괴할 수 있다.
↑ α 붕괴를 통해 ¹⁷³Yb으로 붕괴할 수 있다.
↑ α 붕괴를 통해 ¹⁷⁴Yb으로 붕괴할 수 있다.
↑ α 붕괴를 통해 ¹⁷⁵Yb으로 붕괴할 수 있다.
↑ α 붕괴를 통해 ¹⁷⁶Yb으로 붕괴할 수 있다.
↑ ¹⁸⁶W의 α 붕괴 후의 생성물로써 자연계에 존재할 수 있다고 믿고 있다.(하지만 현재 ¹⁸⁶W은 안정 동위 원소에 포함되어 있으므로 예상과 다르게 틀릴 수도 있다.)

[1] 안정 동위 원소는 굵은 글씨로 표기, 우주의 나이보다 반감기가 긴 동위 원소의 반감기는 굵은 흘림체로 표기

[2] 약어:
ε: 전자 포획
IT: 이성질핵 전이

[3] 안정 동위 원소는 굵은 글씨로 표기.

[4] 태양계 초창기부터 존재해 왔었던 방사성 핵자.

[5] 루테튬-하프늄 방사성 연대 측정에 이용.

[6] α 붕괴를 통해 ¹⁷²Yb으로 붕괴할 수 있다.

[7] α 붕괴를 통해 ¹⁷³Yb으로 붕괴할 수 있다.

[8] α 붕괴를 통해 ¹⁷⁴Yb으로 붕괴할 수 있다.

[9] α 붕괴를 통해 ¹⁷⁵Yb으로 붕괴할 수 있다.

[10] α 붕괴를 통해 ¹⁷⁶Yb으로 붕괴할 수 있다.

[11] ¹⁸⁶W의 α 붕괴 후의 생성물로써 자연계에 존재할 수 있다고 믿고 있다.(하지만 현재 ¹⁸⁶W은 안정 동위 원소에 포함되어 있으므로 예상과 다르게 틀릴 수도 있다.)

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