Gadoliniumin isotoopit
Gadoliniumin isotoopit ovat kemiallisen alkuaineen gadolinium lajikkeita ( isotooppeja ) , jotka eroavat toisistaan ytimessä olevien neutronien lukumäärän suhteen . Gadolinium-isotooppeja on 50, joiden massaluvut ovat 133-172 ( protonien lukumäärä 64, neutronien lukumäärä 69-108) ja 16 ydinisomeeriä [1] .
Luonnollinen gadolinium on seitsemän isotoopin seos [2] . Näistä kuusi on vakaita:
- 154 Gd ( isotooppien määrä 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 %),
ja toinen on radioaktiivinen, jolla on valtava puoliintumisaika , paljon pidempi kuin maailmankaikkeuden ikä :
- 152 Gd (isotooppien runsaus 0,20 ± 0,03 %; puoliintumisaika 1,08⋅10 14 vuotta; alfahajoaminen samarium-148:ksi).
Pisin keinotekoinen isotooppi on 150 Gd ja puoliintumisaika 1,8⋅10 6 vuotta.
152 Gd :n radioaktiivisuudesta johtuen luonnollisella gadoliniumilla on alhainen ominaisaktiivisuus, noin 1,5 Bq /kg. [3]
Teoreettisesti 160 Gd voi olla epävakaa myös kaksinkertaisen beetahajoamisen suhteen , mutta kokeet eivät havainneet sen radioaktiivisuutta, vain puoliintumisajalle vahvistettiin alaraja 3,1 10 19 vuotta kahden neutrinon kanavan kautta perustilaan. 160 Dy (tätä vaimenemiskanavaa pidetään todennäköisimpänä) [4] .
Gadolinium-155 ja gadolinium-157
Isotoopeilla 155 Gd ja 157 Gd on valtavat lämpöneutronien sieppauspoikkileikkaukset : [5]
Näiden isotooppien ansiosta luonnollisella gadoliniumilla on myös korkea lämpöneutronien sieppauspoikkileikkaus, noin 49 tuhatta latoa.
Molemmat isotoopit sisältyvät uraanin ja plutoniumytimien fissiotuotteisiin (uraani-235:n saanto 155 Gd on 10 -5 per fissio, 157 Gd on 7 10 -5 per fissio) [5] . Siksi nämä isotoopit ovat merkittäviä "neutronimyrkkyjä" , jotka vaikeuttavat ydinreaktorin hallintaa .
Myös näitä isotooppeja (osana gadoliniumin luonnollista isotooppiseosta) on käytetty jonkin verran nykyaikaisten ydinreaktorien suunnittelussa seulottavana palavina absorboijana , joka on suunniteltu jatkamaan reaktorin polttoainekampanjaa .
Gadolinium-153
153 Gd hajoaa elektroneja sieppaamalla stabiiliksi europium-153 :ksi, sen puoliintumisaika on 240,6 päivää [1] , ja se emittoi gammasäteilyn huippuarvoissa 41 ja 102 keV. Lääketieteessä käytetään osteoporoosin diagnosointiin , Kupffer-solujen estoon maksan hoidossa .
Gadoliniumin isotooppitaulukko
| Nuklidi symboli |
Z ( p ) | N( n ) | Isotooppimassa [6] ( a.u.m. ) |
Puoliintumisaika [ 1] (T 1/2 ) |
Decay kanava | Hajoamistuote | Ytimen spin ja pariteetti [1] |
Isotoopin esiintyvyys luonnossa |
Isotooppien runsauden muutoksien vaihteluväli luonnossa |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Herätysenergia | |||||||||
| 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 euroa | |||
| 137 Gd | 64 | 73 | 136.94502(43)# | 2.2(2) s | β + | 137 euroa | 7/2+# | ||
| β + p ? [noin yksi] | 136 cm_ | ||||||||
| 138 Gd | 64 | 74 | 137.94012(21)# | 4.7(9) s | β + | 138 euroa | 0+ | ||
| 138m Gd | 2232,7(11) keV | 6(1) µs | (8−) | ||||||
| 139 Gd | 64 | 75 | 138.93824(21)# | 5.7(3) s | β + | 139 euroa | 9/2−# | ||
| β + p? [noin yksi] | 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 euroa | 0+ | ||
| 141 Gd | 64 | 77 | 140.932126(21) | 14(4) s | β + (99,97 %) | 141 euroa | (1/2+) | ||
| β + p (0,03 %) | 140 cm_ | ||||||||
| 141 m Gd | 377,8(2) keV | 24.5(5) s | β + (89 %) | 141 euroa | (11/2−) | ||||
| IP (11 %) | 141 Gd | ||||||||
| 142 Gd | 64 | 78 | 141.92812(3) | 70.2(6) s | β + | 142 euroa | 0+ | ||
| 143 Gd | 64 | 79 | 142.92675(22) | 39(2) s | β + | 143 euroa | (1/2)+ | ||
| β + α ? [noin yksi] | klo 139 | ||||||||
| β + p? [noin yksi] | 142 cm_ | ||||||||
| 143 m Gd | 152,6(5) keV | 110,0 (14) s | β + | 143 euroa | (11/2−) | ||||
| β + α ? [noin yksi] | klo 139 | ||||||||
| β + p? [noin yksi] | 142 cm_ | ||||||||
| 144 Gd | 64 | 80 | 143.92296(3) | 4,47(6) min | β + | 144 euroa | 0+ | ||
| 145 Gd | 64 | 81 | 144.921709(20) | 23,0 (4) min | β + | 145 euroa | 1/2+ | ||
| 145m Gd | 749,1(2) keV | 85(3) s | IP (94,3 %) | 145 Gd | 2.11− | ||||
| β + (5,7 %) | 145 euroa | ||||||||
| 146 Gd | 64 | 82 | 145.918311(5) | 48.27(10) päivää | EZ | 146 euroa | 0+ | ||
| 147 Gd | 64 | 83 | 146.919094(3) | 38.06(12) h | β + | 147 euroa | 7/2− | ||
| 147 m Gd | 8587,8(4) keV | 510(20) ns | (49/2+) | ||||||
| 148 Gd | 64 | 84 | 147.918115(3) | 71,3 (10) vuotta | α | 144 cm_ | 0+ | ||
| β + β + ? [noin yksi] | 148 cm_ | ||||||||
| 149 Gd | 64 | 85 | 148.919341(4) | 9.28(10) päivää | β + | 149 euroa | 7/2− | ||
| α (4,34⋅10 −4 %) | 145 cm_ | ||||||||
| 150 Gd | 64 | 86 | 149.918659(7) | 1,79(8)⋅10 6 vuotta | α | 146 cm_ | 0+ | ||
| β + β + ? [noin yksi] | 150 cm_ | ||||||||
| 151 Gd | 64 | 87 | 150.920348(4) | 124(1) päivää | EZ | 151 euroa | 7/2− | ||
| α ( 10–6 %) | 147 cm_ | ||||||||
| 152 Gd | 64 | 88 | 151.9197910(27) | 1.08(8)⋅10 14 vuotta | α | 148 cm_ | 0+ | 0,0020(1) | |
| 153 Gd | 64 | 89 | 152.9217495(27) | 240,4(10) päivää | EZ | 153 euroa | 3/2− | ||
| 153m1 Gd | 95,1737(12) keV | 3,5 (4) µs | (9/2+) | ||||||
| 153m2 Gd | 171,189(5) keV | 76,0 (14) µs | (11/2−) | ||||||
| 154 Gd | 64 | 90 | 153.9208656(27) | vakaa | 0+ | 0,0218(3) | |||
| 155 Gd | 64 | 91 | 154.9226220(27) | vakaa | 3/2− | 0,1480(12) | |||
| 155m Gd | 121,05(19) keV | 31,97(27) ms | IP | 155 Gd | 2.11− | ||||
| 156 Gd | 64 | 92 | 155.9221227(27) | vakaa | 0+ | 0,2047(9) | |||
| 156m Gd | 2137,60(5) keV | 1,3 (1) µs | 7- | ||||||
| 157 Gd | 64 | 93 | 156.9239601(27) | vakaa | 3/2− | 0,1565(2) | |||
| 158 Gd | 64 | 94 | 157.9241039(27) | vakaa | 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) | vakaa (>3,1⋅10 19 vuotta) [n. 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 Tt _ | 0+ | ||
| 167 Gd | 64 | 103 | 166.94557(64)# | 3# kanssa | 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 Teoreettisesti ennustettua heikkenemistä ei havaittu kokeellisesti.
- ↑ Teoreettisesti se voi läpikäydä kaksinkertaisen beeta-hajoamisen arvolla 160 Dy.
Taulukon selitykset
- Isotooppien määrät on annettu useimmille luonnollisille näytteille. Muissa lähteissä arvot voivat vaihdella suuresti.
- Indeksit 'm', 'n', 'p' (symbolin vieressä) osoittavat nuklidin virittyneitä isomeerisiä tiloja.
- Lihavoidut symbolit osoittavat stabiileja hajoamistuotteita. Lihavoidut kursiivilla merkityt symbolit tarkoittavat radioaktiivisia hajoamistuotteita, joiden puoliintumisajat ovat verrattavissa Maan ikään tai sitä pidemmät ja joita siksi esiintyy luonnollisessa seoksessa.
- Hashilla (#) merkityt arvot eivät ole johdettu pelkästään kokeellisista tiedoista, vaan ne on (ainakin osittain) arvioitu naapurinuklidien systemaattisista trendeistä (samalla Z- ja N -suhteella ). Epävarmuusspin ja/tai pariteettiarvot on suljettu suluissa.
- Epävarmuus annetaan suluissa olevana numerona, joka ilmaistaan viimeisen merkitsevän numeron yksiköissä, tarkoittaa yhtä keskihajontaa (poikkeuksena isotoopin runsaus ja standardiatomimassa IUPAC -tietojen mukaan, jolle on monimutkaisempi epävarmuuden määritelmä käytetty). Esimerkit: 29770,6(5) tarkoittaa 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) tarkoittaa 21,48 ± 0,15; −2200.2(18) tarkoittaa −2200.2 ± 1.8.
- Nimitys β + tarkoittaa kilpailevaa positronihajoamista (e + ) ja elektronien sieppausta (EC).
- Nimitykset β + p, β + α, β − n tarkoittavat beeta-viivästynyttä hajoamista : beeta-siirtymä (elektronin, positronin emission tai elektronien sieppauksen kanssa) tytär-isotoopin virittyneelle tasolle, jota seuraa tämän tason nopea hajoaminen, johon liittyy hiukkaspäästöt (p on protonien hajoaminen , α on alfahajoaminen , n on neutronien hajoaminen ), ilman että tytär-isotoopin maanpinnan taso täyttyy. Katso myös viivästyneet neutronit .
Muistiinpanot
- ↑ 1 2 3 4 Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. Nubase2020 -arvio ydinominaisuuksista // Chinese Physics C. - 2021. - Vol. 45 , iss. 3 . - P. 030001-1-030001-180 . - doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
- ↑ Meija J. et ai. Alkuaineiden isotooppikoostumukset 2013 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2016. - Vol. 88 , no. 3 . - s. 293-306 . - doi : 10.1515/pac-2015-0503 .
- ↑ Lisachenko E.P. Harvinaisten maametallien radiologisen merkityksen arviointi luonnollisten radioaktiivisten isotooppien kanssa. Pietarin säteilyhygienian tutkimuslaitos professori P. V. Ramzaevin mukaan, Pietari.
- ↑ Danevich F. A. et ai. Etsintä 160 Gd- ja Ce-isotooppien kaksoisbeetahajoamiseen (englanniksi) // Nuclear Physics A . - 2001. - Voi. 694 , no. 1-2 . - s. 375-391 . - doi : 10.1016/S0375-9474(01)00983-6 . - . - arXiv : nucl-ex/0011020 .
- ↑ 1 2 64. GADOLINIUM
- ↑ Wang M.:n , Audi G.:n , Kondev FG :n , Huang WJ :n , Naimi S.:n ja Xu X :n tiedot. The Ame2016 atomimassan arviointi (I). syöttötietojen arviointi; ja säätömenettelyt (englanniksi) // Chinese Physics C. - 2016. - Vol. 41 , iss. 3 . - P. 030002-1-030002-344 . - doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030002 .
