Izotopy fluoru
Izotopy fluoru jsou odrůdy chemického prvku fluor , které mají v atomovém jádře různý počet neutronů . Izotopy fluoru jsou známé s hmotnostními čísly od 14 do 31 (počet protonů 9, neutronů od 5 do 22) a 2 jaderné izomery .
Jediným stabilním izotopem fluoru je 19 F , jeho přirozený izotopový výskyt je 100 % [1] . Fluor je tedy monoizotopický prvek . Nejdéle žijící radioizotop je 18 F, s poločasem rozpadu 110 minut.
Fluor-18
Izotop 18 F je zdrojem pozitronů . Používá se v nukleární medicíně jako marker ve fluoridových diagnostických léčivech, jako je fluorodeoxyglukóza (FDG), fluorid sodný , fluoroethyl-L-tyrosin pomocí pozitronové emisní tomografie . [2] Izotop má optimální poločas rozpadu a střední energii záření, aby se minimalizovalo poškození pacienta. Krátký poločas (110 minut) vyžaduje vysokou rychlost syntézy a dodání léku pacientovi, proto se urychlovač a farmaceutická laboratoř staví v těsné blízkosti zdravotnického zařízení.
Aktivita 3,52⋅1018 Bq / gram. ~97% rozpadů prochází pozitronovým rozpadovým kanálem , ~3% elektronovým záchytným kanálem . V obou případech je dceřiným izotopem 18O . Při rozpadu pozitronů je maximální energie pozitronů 0,63 MeV, průměr je 0,25 MeV [3] [4] . Anihilací pozitronu s elektronem vzniknou dva gama paprsky o energii 511 keV.
18F se syntetizuje na urychlovačích ozářením cíle 180 protony. Chemickým cílem je obvykle voda (přirozené izotopové složení nebo obohacené o izotop 18O) . Lékařská zařízení typicky používají cyklotrony , méně obyčejně lineární urychlovače.
V Rusku existuje několik lékařských center, která provádějí syntézu 18F a diagnostiku pomocí jeho preparátů [2] [5] [6] .
Radioaktivní vlastnosti
Radioaktivní vlastnosti některých izotopů fluoru jsou uvedeny v tabulce:
| Hmotnostní číslo | Příjem reakce [7] | Poločas rozpadu [1] | Typ rozpadu |
|---|---|---|---|
| 17 | 9Be ( 14N , 6He ); 14N ( 14N , 11B ); 14N (a, n); 160 (d, n); 160 (p, y), 160 ( 14N , 13C ); 19 F(γ,2n) | 64,49 s | β + |
| osmnáct | 9 Be( 14 N, 5 He); 14N ( 14N , 10B ); 160 (a, pn); 180 (p, n); 19F (n, 2n); 19 F(d,T) | 109,771 min | β + |
| dvacet | 19F (d, p); 19F (n,y); 23 Na(n,α) | 11,163 s | β − , γ |
| 21 | F(T,p) | 4,158 s | β − , γ |
Tabulka izotopů fluoru
| Nuklidový symbol |
Z (p) | N ( n ) | Hmotnost izotopu [8] ( a.u.m. ) |
Poločas [ 9] (T 1/2 ) |
Rozpadový kanál | Produkt rozpadu | Spin a parita jádra [9] |
Rozšíření izotopu v přírodě |
Rozsah změn v množství izotopů v přírodě |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Excitační energie | |||||||||
| 13F [ 10] | 9 | čtyři | p | 12 O | |||||
| 14F _ | 9 | 5 | 14,03432(4) | 500(60)⋅10 −24 s [910 keV] |
p | 13 O | 2- | ||
| 15F _ | 9 | 6 | 15.017785(15) | 1,1(0,3)⋅10 −21 s [1,0(2) MeV] |
p | 14 O | 1/2+ | ||
| 16F _ | 9 | 7 | 16.011466(9) | 11(6)⋅10 −21 s [40(20) keV] |
p | 15 O | 0- | ||
| 17F _ | 9 | osm | 17.00209524(27) | 64,370(27) s | β + | 17 O | 5/2+ | ||
| 18F _ | 9 | 9 | 18.0009373(5) | 109,739(9) min | β + (96,86 %) | 18 O | 1+ | ||
| EZ (3,14 %) | 18 O | ||||||||
| 18 mF _ | 1121,36(15) keV | 162(7) ns | IP | 18F _ | 5+ | ||||
| 19F _ | 9 | deset | 18,9984031629(9) | stabilní | 1/2+ | 1,0000 | |||
| 20F _ | 9 | jedenáct | 19,99998125(3) | 11,163(8) s | β - | 20 Ne | 2+ | ||
| 21F _ | 9 | 12 | 20,9999489(19) | 4,158(20) s | β - | 21 Ne | 5/2+ | ||
| 22F _ | 9 | 13 | 22,002999(13) | 4,23(4) s | β − (89 %) | 22 Ne | (4+) | ||
| β − , n (11 %) | 21 Ne | ||||||||
| 23F _ | 9 | čtrnáct | 23,00353(4) | 2,23(14) s | β − (86 %) | 23 Ne | 5/2+ | ||
| β − , n (14 %) | 22 Ne | ||||||||
| 24F _ | 9 | patnáct | 24,00810(10) | 384(16) ms | β − (94,1 %) | 24 Ne | 3+ | ||
| β − , n (5,9 %) | 23 Ne | ||||||||
| 25F _ | 9 | 16 | 25.01217(10) | 80(9) ms | β − (76,9 %) | 25 Ne | (5/2+) | ||
| β − , n (23,1 %) | 24 Ne | ||||||||
| 26F _ | 9 | 17 | 26.02002(12) | 8,2(9) ms | β − (86,5 %) | 26 Ne | 1+ | ||
| β − , n (13,5 %) | 25 Ne | ||||||||
| 26 mF _ | 643,4(1) keV | 2,2(1) ms | IP (82 %) | 26F _ | (4+) | ||||
| β − , n (12 %) | 25 Ne | ||||||||
| β − (6 %) | 26 Ne | ||||||||
| 27F _ | 9 | osmnáct | 27,02732(42) | 4,9(2) ms | β − , n (77 %) | 26 Ne | 5/2 + # | ||
| β − (23 %) | 27 Ne | ||||||||
| 28F _ | 9 | 19 | 28,03622(42) | 46⋅10 −21 s | n | 27F _ | |||
| 29F _ | 9 | dvacet | 29,04310(56) | 2,5(3) ms | β − , n (60 %) | 28 Ne | 5/2 + # | ||
| β − (40 %) | 29 Ne | ||||||||
| 31 F | 9 | 22 | 31.06027(59)# | 1# ms [>260 ns] | β - | 31 Ne | 5/2 + # | ||
Vysvětlivky k tabulce
- Množství izotopů je uvedeno pro většinu přírodních vzorků.
- Indexy 'm', 'n', 'p' (vedle symbolu) označují excitované izomerní stavy nuklidu.
- 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.
Literatura
- Nikolaev N. S., Suvorova S. N., Gurovich E. I., Peka I., Korchemnaya E. K.,. Analytická chemie fluoru. - M .: Nauka, 1970. - 196 s. — (Analytická chemie prvků). - 2750 výtisků.
- Fowler JS a Wolf AP (1982) Syntéza radioaktivních indikátorů značených uhlíkem-11, fluorem-18 a dusíkem-13 pro biomedicínské aplikace. Nucl. sci. Ser. Natl Acad. sci. Natl Res. Rada Mongr. 1982.
Poznámky
- ↑ 1 2 Data založená na Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH Hodnocení jaderných a rozpadových vlastností NUBASE // Nuclear Physics A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
- ↑ 1 2 FGBU RNTsRHT, Oddělení cyklotronových radiofarmak
- ↑ Klinické aplikace gallia-68
- ↑ 18 F data od Nuclear Data Services (Mezinárodní agentura pro atomovou energii) (odkaz není k dispozici )
- ↑ V Moskvě vyroste cyklotron pro lékařské účely
- ↑ Komplex na výrobu radiofarmak (nepřístupný odkaz) . Staženo 23. 5. 2018. Archivováno z originálu 24. 5. 2018.
- ↑ Nikolaev N.S., Suvorova S.N., Gurovich E.I., Peka I., Korchemnaya E.K.,. Analytická chemie fluoru. - M .: Nauka, 1970. - 196 s. — (Analytická chemie prvků). - 2750 výtisků.
- ↑ 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 .
- ↑ 1 2 Data jsou založena na Audi G. , Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. Hodnocení jaderných vlastností Nubase2016 // Chinese Physics C. - 2017. - Sv. 41 , iss. 3 . - S. 030001-1-030001-138 . - doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030001 . - .
- ↑ Charity R. J. et al. Pozorování exotického izotopu 13 F umístěného čtyři neutrony za linií odkapávání protonů // Physical Review Letters. - 2021. - Sv. 126 , iss. 13 . — S. 2501 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.126.132501 .
| izotopy | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||