Isotopen van nikkel

Het chemisch element nikkel (Ni), met een atoommassa van 58,6934(2) u, bezit 5 stabiele isotopen: ⁵⁸Ni, ⁶⁰Ni, ⁶¹Ni, ⁶²Ni en ⁶⁴Ni, waarvan de eerste het meest abundant is (ongeveer 68%). De overige 26 radio-isotopen zijn onstabiel en hebben een relatief korte halveringstijd (de meeste minder dan een seconde). Isotopen met een massa lager dan die van de stabiele isotopen vervallen hoofdzakelijk naar ijzer en kobalt, terwijl de isotopen met een grotere massa vervallen naar koper.

De kortstlevende isotoop van nikkel is ⁴⁸Ni, met een halfwaardetijd van ongeveer 10 milliseconden. De langstlevende is ⁵⁹Ni, met een halfwaardetijd van 76.000 jaar.

Nikkel-48 is een isotoop die in 1999 werd ontdekt tijdens onderzoek in de Grand Accélérateur National d’Ions Lourds in de Franse stad Caen. Het is de meest neutronenarme isotoop van nikkel. Met 28 protonen en 20 neutronen is de isotoop een zogenaamd dubbel magisch isotoop (vergelijkbaar met lood-208) en daarom is het ongewoon stabiel.^[1]

Nikkel-48 vervalt via een hele reeks vervalproducten tot de stabiele isotopen calcium-42, calcium-44, scandium-45 en titanium-46.^[2]

De isotoop ⁵⁶Ni wordt in grote hoeveelheden gevormd in supernova's van het type Ia. Nikkel-56 vervalt middels β⁺-verval tot de radioactieve isotoop kobalt-56, die zelf via β⁺-verval vervalt tot de stabiele isotoop ijzer-56.^[3]

De isotoop ⁵⁸Ni wordt ervan verdacht via een dubbel bètaverval te vervallen tot de stabiele isotoop ⁵⁸Fe. Nikkel-58 heeft een halfwaardetijd van meer dan 700 triljoen jaar en kan dus de facto als stabiel worden beschouwd. Dit omdat de halfwaardetijd honderden miljoenen malen groter is dan de leeftijd van het universum.

Nikkel-59 is een kosmogeen nuclide met een grote halfwaardetijd: 76.000 jaar. Het vindt daarom onder meer toepassing als dateringsmethode in de geochronologie. De isotoop vervalt middels β⁺-verval tot de stabiele isotoop kobalt-59:^[4]

${\displaystyle \mathrm {^{59}_{28}Ni\ \longrightarrow \ _{27}^{59}Co\ +\ e^{+}\ +\ {\bar {\nu }}_{e}} }$

Nikkel-60 is de stabiele dochterisotoop van de radionuclide ijzer-60, dat een halfwaardetijd van 2,6 miljoen jaar heeft. Wegens deze zeer hoge halfwaardetijd heeft de aanwezigheid van ijzer-60 in materiaal uit het zonnestelsel ervoor gezorgd dat er waarneembare variaties zijn ontstaan in de isotopische samenstelling van nikkel-60. Dientengevolge kan de aanwezigheid van deze isotoop in extraterrestrisch materiaal inzicht verschaffen in het ontstaan en de zeer vroege geschiedenis van het zonnestelsel. Toch is het tot op heden onmogelijk geweest om deze isotoop hiervoor te gebruiken, omdat nikkel-60 zeer heterogeen is verspreid in het vroege zonnestelsel.

Nikkel-62 is het nuclide met de hoogste kernbindingsenergie: 8,79 MeV. Dat betekent dat de vorming van dergelijke atoomkernen een grote hoeveelheid energie vrijstelt.