主要的钍同位素
同位素
衰变
丰度
半衰期 (t1/2)
方式
能量（MeV）
产物
227Th
痕量
18.693 天
α
6.147
223Ra
228Th
痕量
1.9125 年
α
5.520
224Ra
CD
44.723
208Pb
229Th
痕量
7916 年
α
5.168
225Ra
229mTh
人造
7 微秒
IT
0.0000082
229Th
230Th
0.02%
7.54×104 年
α
4.770
226Ra
231Th
痕量
25.52 小时
β−
0.391
231Pa
232Th
99.98%
1.40×1010 年
α
4.082
228Ra
SF
—
—
233Th
痕量
21.83 分钟
β−
1.242
233Pa
234Th
痕量
24.107 天
β−
0.274
234Pa
标准原子质量（英语：Standard atomic weight） (Ar, 标准)7002232037700000000♠232.0377(4)[1]
←Ac（89）
Pa（91）→
查看讨论编辑
钍（标准原子质量（英语：Standard atomic weight）：232.0377
[1]）有6种天然存在的同位素，但没有任何一种是稳定的。其中，232Th最为稳定，半衰期长达140.56亿年（1.4056×1010）[2]，比地球的年龄和普遍接受的宇宙年龄还要长。天然的钍元素样本几乎都是由这个同位素构成，因此，钍曾经被认为是单核素元素（仅有一种稳定同位素的元素）。然而，2013年，发现深海中230Th的含量较高，因此IUPAC将钍归类为双核素元素。由于天然钍元素样本中，232Th和230Th存在一定的比例，因此可以给出钍的标准原子质量（英语：Standard atomic weight），约为7002232037700000000♠232.0377
[1]。
目前已观测到的钍同位素中，最轻的为207Th[3]、最重的为238Th。
锕系元素与裂变产物[编辑]
许多钍同位素是锕系元素的裂变产物之一，其余锕系元素的裂变产物列出如下表，其中钍-232为当中半衰期十分长的一个核素：
锕系元素和裂变产物的半衰期查论编
依衰变链分类的锕系元素[4]
半衰期范围
依裂变产额（英语：Fission product yield）分类的裂变产物[5]
4n
4n + 1
4n + 2
4n + 3
4.5–7%
0.04–1.25%
<0.001%
228Ra
4～10年
155Eu þ
244Cm
241Pu ƒ
250Cf
227Ac
10～29年
90Sr
85Kr
113mCd þ
232U ƒ
238Pu
243Cm ƒ
29～100年
137Cs
151Sm þ
121mSn
248Bk[6]
249Cf ƒ
242mAm ƒ
100～400年
↑中等寿命裂变产物没有半衰期为100年至21万年的裂变产物↓长寿命裂变产物
241Am
251Cf ƒ[7]
400～1000年
226Ra
247Bk
1000～2000年
240Pu
229Th
246Cm
243Am
2000～8000年
245Cm ƒ
250Cm
239Pu ƒ
8000～3万年
230Th
231Pa
3～10万年
236Np ƒ
233U ƒ
234U
10～30万年
99Tc
126Sn
248Cm
242Pu
30～140万年
135Cs
79Se
237Np
140～700万年
93Zr
107Pd
236U
247Cm ƒ
700～3000万年
129I
244Pu
3000万～1亿年
也没有半衰期超过2000万年的裂变产物[8]
232Th
238U
235U ƒ
1～150亿年
ƒ 易裂变材料þ 中子毒物（热中子截面超过3000靶恩）
值得注意的同位素[编辑]
钍-228[编辑]
钍-228是带138个中子的钍同位素。由于其位于在钍-232的分裂链中，因此曾被认为是新元素，并命名为“镭钍元素”（Radiothorium, Rt）[9]，其半衰期约为一年又十一个月（1.9116年），会透过阿法衰变，衰变成镭-206。有少数的钍-228会发生集团衰变，并衰变为氧-20和铅-208。此外，钍-228是铀-232的子体同位素（daughter isotope）。
钍-229[编辑]
钍-229是钍的放射性同位素之一，由90个质子和139个中子构成，半衰期约为7,340年。会透过阿尔法衰变，衰变成镭-225。钍-229是铀-233的衰变产物，其主要用途是生产医用同位素锕-225和铋-213[10]。
钍-229m[编辑]
钍-229m是钍-229的核异构体，为钍-229核的激发态，激发能量约为8.28 ± 0.17 eV[11]，半衰期约为7微秒。钍-229m不会直接衰变成其他元素，而是会透过核异构转换衰变回基态的钍-229。
由于钍-229m激发能量极低，是目前已知核异构体中最低的，并且仅要波长在UV-C范围内的激光，就可以将钍-229激发为激发态——钍-229m。 此这种异构体可以用于高密度能量存储[12]、精确的时钟[13][14]、量子电脑的量子位元或测试化学环境对核衰变率的影响[15]。
钍-230[编辑]
主条目：Ionium
钍的同位素中，钍-230一度认为是另一个元素Ionium，元素名称是锿（Ionium），后来才发现也是钍的同位素，不过Ionium-thorium dating仍翻作锿钍定年法。现在“锿”为台湾对于第99号元素的中文翻译。
钍-231[编辑]
钍-231是钍的放射性同位素之一，由90个质子和141个中子构成，原子质量约为231.0363043 g/mol，半衰期约为25小时又三十分钟，是铀-235的衰变产物，且在地球上可以找到痕量的钍-231。
钍-231的衰变方式为贝他衰变，当它衰变时，它会发出β射线并衰变成镤-231，衰变能量约为0.39 MeV。而有一亿分之一的钍-231会发生阿尔法衰变，当它衰变时，它会射出α粒子（氦原子核）并衰变成镭-227。
钍-232[编辑]
钍-232是钍的同位素唯一一个原始核素（英语：Primordial nuclide），其占了天然钍元素的大部分，其余钍同位素仅以痕量存在铀和钍的短寿命衰变产物中[16] 。钍-232会发生阿尔法衰变，但其半衰期十分长，长达140.56亿年（1.4056×1010）[2]，比地球的年龄还长，甚至长于普遍接受的宇宙年龄。
钍-232的衰变方式共有三种，大部分会透过α衰变，衰变成镭-228；有千亿分之一的钍-232会发生自发裂变；有三千六百亿分之一的钍-232会发生集团衰变，并分裂成镱-182、氖-26和氖-24。而其α衰变的衰变链终点为铅-208。这个衰变链除了钍-232之外，其余部分十分迅速：其中半衰期最长是镭-228，有5.75年、钍-228，1.91年、其余半衰期均不超过5天。[17]
钍-232容易吸收中子，并转变成铀-233。由于铀-233是一种容易发生裂变的核素，因此钍-232是基础的钍燃料循环的增殖性材料[18]。在含钍-232的二氧化钍悬浮液，曾做为X射线诊断中的造影剂，称为钍造影剂（英语：Thorotrast），但由于接受过钍造影剂（英语：Thorotrast）的患者有65%长了肝肿瘤，而导致钍造影剂（英语：Thorotrast）被弃用[19]，现在钍-232被列为致癌物质[20]。
钍-233[编辑]
钍-233（233Th）是钍的放射性同位素之一，由90个质子和143个中子构成，半衰期约为21.83分钟。会透过贝他衰变，衰变成镤-233[21]。
图表[编辑]
符号
历史名称
Z
N
同位素质量（u）[n 1][n 2]
半衰期[n 2][n 3]
衰变方式[22]
衰变产物[n 4]
原子核自旋[n 1]
相对丰度（莫耳分率）[n 2]
相对丰度的变化量（莫耳分率）
激发能量[n 2]
207Th[3]
90
117
9.7(+46.6−4.4) ms
α
203Ra
208Th[23]
90
118
208.01791(4)
1.7(+1.7-0.6) ms
α
204Ra
0+
209Th[24]
90
119
209.01772(11)
7(5) ms[3.8(+69−15)]
α
205Ra
5/2−#
210Th
90
120
210.015075(27)
17(11) ms[9(+17−4) ms]
α
206Ra
0+
β+ （不常见）
210Ac
211Th
90
121
211.01493(8)
48(20) ms[0.04(+3−1) s]
α
207Ra
5/2−#
β+ （不常见）
211Ac
212Th
90
122
212.01298(2)
36(15) ms[30(+20-10) ms]
α (99.7%)
208Ra
0+
β+ (.3%)
212Ac
213Th
90
123
213.01301(8)
140(25) ms
α
209Ra
5/2−#
β+ （不常见）
213Ac
214Th
90
124
214.011500(18)
100(25) ms
α
210Ra
0+
215Th
90
125
215.011730(29)
1.2(2) s
α
211Ra
(1/2−)
216Th
90
126
216.011062(14)
26.8(3) ms
α (99.99%)
212Ra
0+
β+ (.006%)
216Ac
216m1Th
2042(13) keV
137(4) µs
(8+)
216m2Th
2637(20) keV
615(55) ns
(11−)
217Th
90
127
217.013114(22)
240(5) µs
α
213Ra
(9/2+)
218Th
90
128
218.013284(14)
109(13) ns
α
214Ra
0+
219Th
90
129
219.01554(5)
1.05(3) µs
α
215Ra
9/2+#
β+ (10−7%)
219Ac
220Th
90
130
220.015748(24)
9.7(6) µs
α
216Ra
0+
ε (2×10−7%)
220Ac
221Th
90
131
221.018184(10)
1.73(3) ms
α
217Ra
(7/2+)
222Th
90
132
222.018468(13)
2.237(13) ms
α
218Ra
0+
ε (1.3×10−8%)
222Ac
223Th
90
133
223.020811(10)
0.60(2) s
α
219Ra
(5/2)+
224Th
90
134
224.021467(12)
1.05(2) s
α
220Ra
0+
225Th
90
135
225.023951(5)
8.72(4) min
α (90%)
221Ra
(3/2)+
ε (10%)
225Ac
226Th
90
136
226.024903(5)
30.57(10) min
α
222Ra
0+
227Th
Radioactinium
90
137
227.0277041(27)
18.68(9) d
α
223Ra
1/2+
Trace[n 5]
228Th
Radiothorium
90
138
228.0287411(24)
1.9116(16) y
α
224Ra
0+
Trace[n 6]
CD (1.3×10−11%)
208Pb20O
229Th
90
139
229.031762(3)
7.34(16)×103 y
α
225Ra
5/2+
229mTh
8.3(2) eV[11]
7(1) μs[25]
IT
229Th
3/2+
230Th[n 7]
Ionium
90
140
230.0331338(19)
7.538(30)×104 y
α
226Ra
0+
Trace [n 8]
CD (5.6×10−11%)
206Hg24Ne
SF (5×10−11%)
(Various)
231Th
Uranium Y
90
141
231.0363043(19)
25.52(1) h
β−
231Pa
5/2+
Trace[n 5]
α (10−8%)
227Ra
232Th[n 9]
Thorium
90
142
232.0380553(21)
1.405(6)×1010 y[2]
α
228Ra
0+
1.0000
SF (1.1×10−9%)
(various)
CD (2.78×10−10%)
182Yb26Ne24Ne
233Th
90
143
233.0415818(21)
21.83(4) min
β−
233Pa
1/2+
234Th
Uranium X1
90
144
234.043601(4)
24.10(3) d
β−
234mPa
0+
Trace[n 8]
235Th
90
145
235.04751(5)
7.2(1) min
β−
235Pa
(1/2+)#
236Th
90
146
236.04987(21)#
37.5(2) min
β−
236Pa
0+
237Th
90
147
237.05389(39)#
4.8(5) min
β−
237Pa
5/2+#
238Th
90
148
238.0565(3)#
9.4(20) min
β−
238Pa
0+
^ 1.0 1.1 画上#号的数据代表没有经过实验的证明，仅为理论推测。
^ 2.0 2.1 2.2 2.3 用括号括起来的数据代表不确定性。
^ 半衰期超过5亿年的同位素以粗体表示。
^ 稳定的衰变产物以粗体表示。
^ 5.0 5.1 位于235U衰变链
^ 位于232Th衰变链
^ 用在铀钍定年（英语：Uranium-thorium dating）
^ 8.0 8.1 位于238U的衰变链
^ 原始（英语：Primordial nuclide）放射性核素
←
同位素列表
→
锕的同位素
钍的同位素
镤的同位素
参考文献[编辑]
^ 1.0 1.1 1.2 Meija, Juris; et al. Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 2016, 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
^ 2.0 2.1 2.2 Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S.; Audi, G. The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties (PDF). Chinese Physics C. 2021, 45 (3): 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae （英语）.
^ 3.0 3.1 Yang, H. B.; et al. New isotope 207Th and odd-even staggering in α-decay energies for nuclei with Z > 82 and N < 126. Physical Review C. 2022, 105 (L051302). Bibcode:2022PhRvC.105e1302Y. S2CID 248935764. doi:10.1103/PhysRevC.105.L051302.
^ 虽然镭不是锕系元素，但它紧接在锕系元素锕之前，且有半衰期超过4年，可被列入此表中的同位素，因此镭也被列入其中。
^ 此表列出的是热中子轰击235U的裂变产额。
^ Milsted, J.; Friedman, A. M.; Stevens, C. M. The alpha half-life of berkelium-247; a new long-lived isomer of berkelium-248. Nuclear Physics. 1965, 71 (2): 299. Bibcode:1965NucPh..71..299M. doi:10.1016/0029-5582(65)90719-4.
^ 是所有半衰期超过四年的同位素中最重的
^ 半衰期远长于232Th，基本可视为稳定的衰变产物被排除在外，如半衰期8×1015年的113Cd。
^ Klaus Hoffmann: Otto Hahn - Achievement and Responsibility. Translated by J. Michael Cole (Leyburn, UK). Springer, Inc., New York-Berlin-Heidelberg-London-Paris-Singapore-Tokyo 2001. p. 207 f. ISBN 0-387-95057-5. See also Klaus Hoffmann: Schuld und Verantwortung : Otto Hahn, Konflikte eines Wissenschaftlers (Springer Verlag, Berlin). 1993. ISBN 9783540567660. OCLC 28944783.
^ Report to Congress on the extraction of medical isotopes from U-233 (PDF). U.S. Department of Energy. March 2001. （原始内容 (PDF)存档于2011-09-27） （英语）.
^ 11.0 11.1 Seiferle, B.; von der Wense, L.; Bilous, P.V.; Amersdorffer, I.; Lemell, C.; Libisch, F.; Stellmer, S.; Schumm, T.; Düllmann, C.E.; Pálffy, A.; Thirolf, P.G. Energy of the 229Th nuclear clock transition. Nature. 12 September 2019, 573 (7773): 243–246. Bibcode:2019Natur.573..243S. PMID 31511684. S2CID 155090121. arXiv:1905.06308 . doi:10.1038/s41586-019-1533-4.
^
Poppe, C. H.; Weiss, M. S.; Anderson, J. D. Nuclear isomers as ultra-high-energy-density materials. Air Force Meeting on High Energy Density Materials, Lancaster, CA. 1992. Bibcode:1992hedm.meet...23P （英语）.
^ Peik, E.; Tamm, Chr. Nuclear laser spectroscopy of the 3.5 eV transition in 229Th (PDF). Europhysics Letters. 2003-01-15, 61 (2): 181–186 [2013-12-14]. Bibcode:2003EL.....61..181P. doi:10.1209/epl/i2003-00210-x. （原始内容 (PDF)存档于2013年12月16日）.
^ Schumm, Thorsten. Towards a Thorium "nuclear atomic clock"? (PDF). 4th ESA international Workshop on Optical Atomic Frequency Standards & Clocks. Trani, Italy. 24–27 October 2011 [2018-01-30]. （原始内容 (PDF)存档于2016-08-10）.
^ Tkalya, Eugene V.; Zherikhin, Alexander N.; Zhudov, Valerii I. Decay of the low-energy nuclear isomer 229Thm (3/2+, 3.5±1.0 eV) in solids (dielectrics and metals): A new scheme of experimental research. Physical Review C. 2000, 61 (6): 064308. Bibcode:2000PhRvC..61f4308T. doi:10.1103/PhysRevC.61.064308 （英语）.
^ Isotopes Project Home Page, Lawrence Berkeley National Laboratory. Isotopes of Thorium (Z=90). [2010-01-18]. （原始内容存档于2010-02-03）.
^ Rutherford Appleton Laboratory. Th-232 Decay Chain. [2010-01-25]. （原始内容存档于2012-04-19）.
^ World Nuclear Association. Thorium. [2010-01-25]. （原始内容存档于2012-04-19）.
^ 消化系惡性腫瘤-膽管癌. 马偕纪念医院. [2018-01-30]. （原始内容存档于2018-01-30）. 来自日本1979年的报告，在144位接受过 thorotrast的病患，死后解剖中，竟然高达65%有肝肿瘤，绝多数都是胆管癌。
^ Krasinskas, Alyssa M; Minda, Justina; Saul, Scott H; Shaked, Abraham; Furth, Emma E. Redistribution of thorotrast into a liver allograft several years following transplantation: a case report. Mod Pathol. 2004, 17 (1): 117–120. PMID 14631374. doi:10.1038/modpathol.3800008.
^ Georges, Audi. The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties. Nuclear Physics A (Atomic Mass Data Center). 2003, 729: 3–128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
^ Universal Nuclide Chart. nucleonica. [2015-11-03]. （原始内容存档于2017-02-19）. 含有内容需登入查看的页面 (link)
^ Cardona, J.A.H. Production and decay properties of neutron deficient isotopes with N < 126 and 74 ≤ Z ≤ 92 at SHIP. Goethe Universität Frankfury Allemagne. 2012 [2023-05-19]. （原始内容存档于2022-02-03）.
^ H. Ikezoe; et al. alpha decay of a new isotope of 209Th. Physical Review C. 1996, 54 (4): 2043–2046. Bibcode:1996PhRvC..54.2043I. PMID 9971554. doi:10.1103/PhysRevC.54.2043.
^ Seiferle, B.; von der Wense, L.; Thirolf, P.G. Lifetime measurement of the 229Th nuclear isomer. Phys. Rev. Lett. 2017, 118 (4): 042501. Bibcode:2017PhRvL.118d2501S. PMID 28186791. S2CID 37518294. arXiv:1801.05205 . doi:10.1103/PhysRevLett.118.042501.
Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) （页面存档备份，存于互联网档案馆）. Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005) （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database （页面存档备份，存于互联网档案馆） (retrieved Sept. 2005).
David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.
查论编元素与同位素的稳定度
彩色通用色彩
稳定9个
稳定6个
稳定5个
稳定4个
稳定3个
稳定2个
稳定1个
1亿年〜
1万年〜
10年〜
100日〜
1日〜
1时〜
10分〜
1分〜
10秒〜
1秒〜
不到1秒
幻数
0n
自由中子
双中子
1H
氕
氘
氚
氢-4
氢-5
2He
氦-2
氦-3
氦-4
α粒子
氦-5
3Li
锂-3
4Be
铍-8
铍-10
5B
6C
碳-11
碳-12
碳-13
碳-14
7N
氮-13
氮-14
8O
氧-16
氧-17
氧-18
9F
氟-18
10Ne
11Na
钠-23
12Mg
13Al
14Si
15P
磷-30
磷-32
16S
17Cl
18Ar
19K
钾-40
20Ca
钙-48
21Sc
22Ti
23V
钒-50
24Cr
25Mn
26Fe
铁-56
27Co
钴-60
28Ni
镍-62
29Cu
铜-64
30Zn
31Ga
32Ge
33As
34Se
35Br
36Kr
氪-85
37Rb
38Sr
锶-89
锶-90
39Y
40Zr
41Nb
42Mo
43Tc
锝-99m
44Ru
钌-106
45Rh
46Pd
47Ag
48Cd
镉-113m
49In
50Sn
锡-121m
锡-121m1
锡-132
51Sb
52Te
53I
碘-123
碘-131
54Xe
55Cs
铯-137
56Ba
57La
58Ce
59Pr
60Nd
61Pm
62Sm
63Eu
64Gd
65Tb
66Dy
67Ho
68Er
69Tm
70Yb
71Lu
72Hf
73Ta
74W
75Re
铼-187
76Os
锇-186
77Ir
78Pt
79Au
金-198
80Hg
81Tl
82Pb
铅-208
83Bi
铋-209
84Po
钋-210
85At
86Rn
氡-222
87Fr
88Ra
89Ac
锕-225
90Th
钍-230
91Pa
92U
铀-232
铀-233
铀-235
铀-238
93Np
94Pu
钚-238
95Am
镅-241
96Cm
锔-247
97Bk
98Cf
99Es
100Fm
101Md
102No
103Lr
104Rf
105Db
106Sg
107Bh
108Hs
109Mt
110Ds
111Rg
112Cn
113Nh
114Fl
115Mc
116Lv
117Ts
118Og
稳定9个
稳定6个
稳定5个
稳定4个
稳定3个
稳定2个
稳定1个
1亿年〜
1万年〜
10年〜
100日〜
1日〜
1时〜
10分〜
1分〜
10秒〜
1秒〜
不到1秒
幻数
0n
自由中子
双中子
1H
氕
氘
氚
氢-4
氢-5
2He
氦-2
氦-3
氦-4
α粒子
氦-5
3Li
锂-3
4Be
铍-8
铍-10
5B
6C
碳-11
碳-12
碳-13
碳-14
7N
氮-13
氮-14
8O
氧-16
氧-17
氧-18
9F
氟-18
10Ne
11Na
钠-23
12Mg
13Al
14Si
15P
磷-30
磷-32
16S
17Cl
18Ar
19K
钾-40
20Ca
钙-48
21Sc
22Ti
23V
钒-50
24Cr
25Mn
26Fe
铁-56
27Co
钴-60
28Ni
镍-62
29Cu
铜-64
30Zn
31Ga
32Ge
33As
34Se
35Br
36Kr
氪-85
37Rb
38Sr
锶-89
锶-90
39Y
40Zr
41Nb
42Mo
43Tc
锝-99m
44Ru
钌-106
45Rh
46Pd
47Ag
48Cd
镉-113m
49In
50Sn
锡-121m
锡-121m1
锡-132
51Sb
52Te
53I
碘-123
碘-131
54Xe
55Cs
铯-137
56Ba
57La
58Ce
59Pr
60Nd
61Pm
62Sm
63Eu
64Gd
65Tb
66Dy
67Ho
68Er
69Tm
70Yb
71Lu
72Hf
73Ta
74W
75Re
铼-187
76Os
锇-186
77Ir
78Pt
79Au
金-198
80Hg
81Tl
82Pb
铅-208
83Bi
铋-209
84Po
钋-210
85At
86Rn
氡-222
87Fr
88Ra
89Ac
锕-225
90Th
钍-230
91Pa
92U
铀-232
铀-233
铀-235
铀-238
93Np
94Pu
钚-238
95Am
镅-241
96Cm
锔-247
97Bk
98Cf
99Es
100Fm
101Md
102No
103Lr
104Rf
105Db
106Sg
107Bh
108Hs
109Mt
110Ds
111Rg
112Cn
113Nh
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115Mc
116Lv
117Ts
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