Izotopy gadolinia
Izotopy gadolinia jsou variety ( izotopy ) chemického prvku gadolinia , lišící se počtem neutronů v jádře . Existuje 50 izotopů gadolinia s hmotnostními čísly od 133 do 172 (počet protonů 64, neutronů od 69 do 108) a 16 jaderných izomerů [1] .
Přírodní gadolinium je směs sedmi izotopů [2] . Z nich je šest stabilních:
- 154 Gd ( zastoupení izotopů 2,18 ± 0,02 %),
- 155 Gd (14,80 ± 0,09 %),
- 156 Gd (20,47 ± 0,03 %),
- 157 Gd (15,65 ± 0,04 %),
- 158 Gd (24,84 ± 0,08 %),
- 160 Gd (21,86 ± 0,03 %),
a jeden je radioaktivní s obrovským poločasem rozpadu , mnohem delším, než je věk vesmíru :
- 152 Gd (abundance izotopu 0,20 ± 0,03 %; poločas rozpadu 1,08⋅10 14 let; rozpad alfa na samarium-148).
Nejdéle žijící umělý izotop je 150 Gd s poločasem rozpadu 1,8⋅10 6 let.
Přírodní gadolinium má díky radioaktivitě 152 Gd nízkou specifickou aktivitu asi 1,5 Bq /kg. [3]
Teoreticky může být 160 Gd nestabilní i s ohledem na dvojitý beta rozpad , experimenty však jeho radioaktivitu nezjistily, byla stanovena pouze spodní hranice pro poločas rozpadu 3,1 10 19 let přes kanál dvou neutrin do základního stavu 160 Dy (tento kanál rozpadu je považován za nejpravděpodobnější) [4] .
Gadolinium-155 a gadolinium-157
Izotopy 155 Gd a 157 Gd mají obrovské průřezy záchytu tepelných neutronů : [5]
Díky těmto izotopům má přírodní gadolinium také vysoký průřez záchytu tepelných neutronů asi 49 tisíc stodol.
Oba izotopy jsou součástí štěpných produktů jader uranu a plutonia (pro uran-235 je výtěžek 155 Gd 10 −5 na štěpení, 157 Gd je 7 10 −5 na štěpení) [5] . Proto jsou tyto izotopy významnými „neutronovými jedy“ , komplikujícími ovládání jaderného reaktoru .
Také tyto izotopy (jako součást přirozené izotopové směsi gadolinia) získaly určité použití v konstrukci moderních jaderných reaktorů jako stínící hořlavé absorbéry určené k prodloužení kampaně na palivo reaktoru .
Gadolinium-153
153 Gd se rozpadá záchytem elektronů na stabilní europium-153 , má poločas rozpadu 240,6 dne [1] a vyzařuje gama záření s maximem 41 a 102 keV. Používá se v lékařství k diagnostice osteoporózy , blokády Kupfferových buněk při léčbě jater .
Tabulka izotopů gadolinia
| Nuklidový symbol |
Z ( p ) | N( n ) | Izotopová hmotnost [6] ( a.u.m. ) |
Poločas [ 1] (T 1/2 ) |
Rozpadový kanál | Produkt rozpadu | Spin a parita jádra [1] |
Rozšíření izotopu v přírodě |
Rozsah změn v množství izotopů v přírodě |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Excitační energie | |||||||||
| 134 Gd | 64 | 70 | 133,95537(43)# | 0,4#s | 0+ | ||||
| 135 Gd | 64 | 71 | 134,95257(54)# | 1,1(2) s | 3/2- | ||||
| 136 Gd | 64 | 72 | 135,94734(43)# | 1# s [>200 ns] | β + | 136 Eu | |||
| 137 Gd | 64 | 73 | 136,94502(43)# | 2,2(2) s | β + | 137 Eu | 7/2 + # | ||
| β + p ? [Cca. jeden] | 136 cm_ | ||||||||
| 138 Gd | 64 | 74 | 137,94012(21)# | 4,7(9) s | β + | 138 Eu | 0+ | ||
| 138m Gd | 2232,7(11) keV | 6(1) us | (8-) | ||||||
| 139 Gd | 64 | 75 | 138,93824(21)# | 5,7(3) s | β + | 139 Eu | 9/2−# | ||
| β + p? [Cca. jeden] | 138 cm_ | ||||||||
| 139m Gd | 250(150)# keV | 4,8(9) s | 1/2+# | ||||||
| 140 Gd | 64 | 76 | 139,93367(3) | 15,8(4) s | β + | 140 Eu | 0+ | ||
| 141 Gd | 64 | 77 | 140,932126(21) | 14(4) s | β + (99,97 %) | 141 Eu | (1/2+) | ||
| β + p (0,03 %) | 140 cm_ | ||||||||
| 141 m Gd | 377,8(2) keV | 24,5(5) s | β + (89 %) | 141 Eu | (11/2-) | ||||
| IP (11 %) | 141 Gd | ||||||||
| 142 Gd | 64 | 78 | 141,92812(3) | 70,2(6) s | β + | 142 Eu | 0+ | ||
| 143 Gd | 64 | 79 | 142,92675(22) | 39(2) s | β + | 143 Eu | (1/2)+ | ||
| β + α ? [Cca. jeden] | 139 hodin | ||||||||
| β + p? [Cca. jeden] | 142 cm_ | ||||||||
| 143m Gd | 152,6(5) keV | 110,0(14) s | β + | 143 Eu | (11/2-) | ||||
| β + α ? [Cca. jeden] | 139 hodin | ||||||||
| β + p? [Cca. jeden] | 142 cm_ | ||||||||
| 144 Gd | 64 | 80 | 143,92296(3) | 4,47(6) min | β + | 144 Eu | 0+ | ||
| 145 Gd | 64 | 81 | 144,921709(20) | 23,0 (4) min | β + | 145 Eu | 1/2+ | ||
| 145m Gd | 749,1(2) keV | 85(3) s | IP (94,3 %) | 145 Gd | 11/2- | ||||
| β + (5,7 %) | 145 Eu | ||||||||
| 146 Gd | 64 | 82 | 145,918311(5) | 48,27 (10) dnů | EZ | 146 Eu | 0+ | ||
| 147 Gd | 64 | 83 | 146,919094(3) | 38,06 (12) h | β + | 147 Eu | 7/2- | ||
| 147m Gd | 8587,8(4) keV | 510(20) ns | (49/2+) | ||||||
| 148 Gd | 64 | 84 | 147,918115(3) | 71,3 (10) let | α | 144 cm_ | 0+ | ||
| β + β + ? [Cca. jeden] | 148 cm_ | ||||||||
| 149 Gd | 64 | 85 | 148,919341(4) | 9,28 (10) dnů | β + | 149 Eu | 7/2- | ||
| α (4,34⋅10 −4 %) | 145 cm_ | ||||||||
| 150 Gd | 64 | 86 | 149,918659(7) | 1,79(8)⋅10 6 let | α | 146 cm_ | 0+ | ||
| β + β + ? [Cca. jeden] | 150 cm_ | ||||||||
| 151 Gd | 64 | 87 | 150,920348(4) | 124(1) dnů | EZ | 151 Eu | 7/2- | ||
| α (10 −6 %) | 147 cm_ | ||||||||
| 152 Gd | 64 | 88 | 151,9197910(27) | 1.08(8)⋅10 14 let | α | 148 cm_ | 0+ | 0,0020(1) | |
| 153 Gd | 64 | 89 | 152,9217495(27) | 240,4 (10) dnů | EZ | 153 Eu | 3/2- | ||
| 153 m1 Gd | 95,1737(12) keV | 3,5(4) us | (9/2+) | ||||||
| 153 m2 Gd | 171,189(5) keV | 76,0(14) us | (11/2-) | ||||||
| 154 Gd | 64 | 90 | 153,9208656(27) | stabilní | 0+ | 0,0218(3) | |||
| 155 Gd | 64 | 91 | 154,9226220(27) | stabilní | 3/2- | 0,1480(12) | |||
| 155 m Gd | 121,05(19) keV | 31,97 (27) ms | IP | 155 Gd | 11/2- | ||||
| 156 Gd | 64 | 92 | 155,9221227(27) | stabilní | 0+ | 0,2047(9) | |||
| 156m Gd | 2137,60(5) keV | 1,3(1) us | 7- | ||||||
| 157 Gd | 64 | 93 | 156,9239601(27) | stabilní | 3/2- | 0,1565(2) | |||
| 158 Gd | 64 | 94 | 157,9241039(27) | stabilní | 0+ | 0,2484(7) | |||
| 159 Gd | 64 | 95 | 158,9263887(27) | 18,479(4) h | β - | 159 tb | 3/2- | ||
| 160 Gd | 64 | 96 | 159,9270541(27) | stabilní (>3,1⋅10 19 let) [cca. 2] | 0+ | 0,2186(19) | |||
| 161 Gd | 64 | 97 | 160,9296692(29) | 3,646(3) min | β - | 161 tb | 5/2- | ||
| 162 Gd | 64 | 98 | 161,930985(5) | 8,4(2) min | β - | 162 tb | 0+ | ||
| 163 Gd | 64 | 99 | 162,93399(32)# | 68(3) s | β - | 163 tb | 7/2 + # | ||
| 164 Gd | 64 | 100 | 163,93586(43)# | 45(3) s | β - | 164 tb | 0+ | ||
| 165 Gd | 64 | 101 | 164,93938(54)# | 10,3(16) s | β - | 165 tb | 1/2−# | ||
| 166 Gd | 64 | 102 | 165,94160(64)# | 4,8(10) s | β - | 166 TB_ | 0+ | ||
| 167 Gd | 64 | 103 | 166,94557(64)# | 3# s | β - | 167 tb | 5/2−# | ||
| 168 Gd | 64 | 104 | 167,94836(75)# | 300 # ms | β - | 168 tb | 0+ | ||
| 169 Gd | 64 | 105 | 168,95287(86)# | 0,75(21) s | β − ; β − n? | 169 tb | 7/2−# | ||
| 170 Gd | 64 | 106 | 169,95615(54)# | 0,42(13) s | β − ; β − n? | 170 tb | 0+ | ||
| 171 Gd | 64 | 107 | 170,96113(54)# | 0,3 c# | β - ?; β − n? | 171 TB? | 9/2 + # | ||
| 172 Gd | 64 | 108 | 171,96461(32)# | 0,16 c# | β - ?; β − n? | 172 TB? | 0+# | ||
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Teoreticky předpokládaný rozpad nebyl experimentálně pozorován.
- ↑ Teoreticky může podstoupit dvojnásobný beta rozpad při 160 Dy.
Vysvětlivky k tabulce
- Množství izotopů je uvedeno pro většinu přírodních vzorků. U jiných zdrojů se hodnoty mohou značně lišit.
- Indexy 'm', 'n', 'p' (vedle symbolu) označují excitované izomerní stavy nuklidu.
- Symboly vytištěné tučně označují stabilní produkty rozkladu. Symboly vyznačené tučnou kurzívou označují produkty radioaktivního rozpadu, které mají poločasy srovnatelné nebo delší než stáří Země, a proto jsou přítomny v přírodní směsi.
- Hodnoty označené křížkem (#) nejsou odvozeny pouze z experimentálních dat, ale jsou (alespoň částečně) odhadnuty ze systematických trendů v sousedních nuklidech (se stejnými poměry Z a N ). Hodnoty rotace nejistoty a/nebo parity jsou uvedeny v závorkách.
- Nejistota je uvedena jako číslo v závorce, vyjádřeno v jednotkách poslední platné číslice, znamená jednu směrodatnou odchylku (s výjimkou množství a standardní atomové hmotnosti izotopu podle dat IUPAC , pro kterou je složitější definice nejistoty použitý). Příklady: 29770,6(5) znamená 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) znamená 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) znamená −2200,2 ± 1,8.
- Označení β + znamená konkurenční rozpad pozitronu (e + ) a záchyt elektronů (EC).
- Označení β + p, β + α, β − n znamená beta-zpožděný rozpad : beta přechod (s emisí elektronu, pozitronu nebo se záchytem elektronu) na excitovanou hladinu dceřiného izotopu, následovaný rychlý rozpad této úrovně, doprovázený emisí částic (p je rozpad protonu , α je rozpad alfa , n je rozpad neutronu ), aniž by došlo k osídlení základní úrovně dceřiného izotopu. Viz také zpožděné neutrony .
Poznámky
- ↑ 1 2 3 4 Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. Hodnocení jaderných vlastností Nubase2020 // Chinese Physics C. - 2021. - Sv. 45 , iss. 3 . - S. 030001-1-030001-180 . - doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
- ↑ Meija J. a kol. Izotopová složení prvků 2013 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2016. - Sv. 88 , č. 3 . - str. 293-306 . - doi : 10.1515/pac-2015-0503 .
- ↑ Lisachenko E.P. Hodnocení radiologického významu kovů vzácných zemin s přírodními radioaktivními izotopy. Petrohradský výzkumný ústav radiační hygieny pojmenovaný po profesoru P. V. Ramzaevovi, Petrohrad.
- ↑ Danevich F. A. a kol. Pátrání po dvojitém beta rozpadu izotopů 160 Gd a Ce (anglicky) // Nuclear Physics A . - 2001. - Sv. 694 , č.p. 1-2 . - S. 375-391 . - doi : 10.1016/S0375-9474(01)00983-6 . - . - arXiv : nucl-ex/0011020 .
- ↑ 1 2 64. GADOLINIUM
- ↑ Data od Wang M. , Audi G. , Kondev FG , Huang WJ , Naimi S. , Xu X. Hodnocení atomové hmotnosti Ame2016 (I). vyhodnocování vstupních dat; a postupy úprav (anglicky) // Chinese Physics C. - 2016. - Vol. 41 , iss. 3 . - S. 030002-1-030002-344 . - doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030002 .
| izotopy | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||