Interested Article - Изотопы кобальта

Изотопы кобальта — разновидности химического элемента кобальта с разным количеством нейтронов в ядре . Известны изотопы кобальта с массовыми числами от 47 до 75 (количество протонов 27, нейтронов от 20 до 48) и 11 ядерных изомеров .

Природный кобальт является моноизотопным элементом с единственным стабильным изотопом ⁵⁹ Co.

Наиболее долгоживущий из нестабильных изотопов кобальта и имеющий важные практические применения — кобальт-60 с периодом полураспада 5,2714 лет. Другие наиболее долгоживущие изотопы ⁵⁷ Co с периодом полураспада 271,8 суток, ⁵⁶ Co (77,27 суток), ⁵⁸ Co (70,86 суток). Прочие изотопы имеют период полураспада менее суток.

У изотопов с массовыми числами менее 59 превалируют позитронный распад и электронный захват , при этом дочерними ядрами являются изотопы железа . У изотопов с массовыми числами более 59 превалирует бета-распад , порождая изотопы никеля .

Кобальт-60

Кобальт-60 — источник жёсткого гамма-излучения , имеет 2 спектральные линии , 1173 и 1332 к эВ . Получают облучением нейтронами природного кобальта−59 в ядерных реакторах. Период полураспада 5,27 лет.

Использование в промышленности

для стерилизации медицинского оборудования и материалов;
для стерилизации пищевых продуктов в целях консервирования (холодная пастеризация );
для радиографии (просвечивания деталей с целью выявления дефектов при неразрушающем контроле);
при измерении плотности сырья и материалов (например, плотности бетона );
в измерителях уровня сыпучих и жидких материалов в бункерах и баках;
для калибровки спектрометров и детекторов гамма-излучения.

В медицине

Кобальт-60 может применяться для радиотерапии злокачественных опухолей путём облучения поражённого участка тела через теневую маску. Однако такие источники вытесняются ускорителями элементарных частиц, так как из-за значительных линейных размеров кобальтового излучателя (~1 см) трудно направить поток излучения от него только на больную ткань, не облучая при этом здоровые ткани.

Кобальт-57

Кобальт-57 является источником мягкого гамма-излучения, имеет спектральные линии 14, 122 и 136 кэВ. Период полураспада 271,8 суток, схема распада электронный захват , дочерний изотоп стабильное железо-57. Получают облучением протонами в ускорителе природного никеля-58 по схеме ⁵⁸ Ni(p,2p)→ ⁵⁷ Co.

В науке и технике гамма-источники на основе этого изотопа применяются для калибровки аппаратуры, мёссбауэровской спектроскопии и других целей. В медицине может применяться в составе радиофармпрепарата цианокобаламина (витамина B ₁₂ ) для изучения метаболизма организма и диагностики заболеваний, связанных с усвоением этого витамина ( (англ.) ( ) .

В России производится более половины мирового потребления кобальта-57.

Таблица изотопов кобальта

Символ нуклида	Z ( p )	N( n )	Масса изотопа ( а. е. м. )	Период полураспада (T _1/2 )	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
Символ нуклида	Энергия возбуждения			Период полураспада (T _1/2 )	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
⁴⁷ Co	27	20	47,01149(54)#				7/2−#
⁴⁸ Co	27	21	48,00176(43)#		p	⁴⁷ Fe	6+#
⁴⁹ Co	27	22	48,98972(28)#	<35 нс	p (>99,9%)	⁴⁸ Fe	7/2−#
⁴⁹ Co	27	22	48,98972(28)#	<35 нс	β ⁺ (<.1%)	⁴⁹ Fe	7/2−#
⁵⁰ Co	27	23	49,98154(18)#	44(4) мс	β ⁺ , p (54%)	⁴⁹ Mn	(6+)
⁵⁰ Co	27	23	49,98154(18)#	44(4) мс	β ⁺ (46%)	⁵⁰ Fe	(6+)
⁵¹ Co	27	24	50,97072(16)#	60# мс [>200 нс]	β ⁺	⁵¹ Fe	7/2−#
⁵² Co	27	25	51,96359(7)#	115(23) мс	β ⁺	⁵² Fe	(6+)
^52m Co	380(100)# кэВ			104(11)# мс	β ⁺	⁵² Fe	2+#
^52m Co	380(100)# кэВ			104(11)# мс	ИП	⁵² Co	2+#
⁵³ Co	27	26	52,954219(19)	242(8) мс	β ⁺	⁵³ Fe	7/2−#
^53m Co	3197(29) кэВ			247(12) мс	β ⁺ (98,5%)	⁵³ Fe	(19/2−)
^53m Co	3197(29) кэВ			247(12) мс	p (1,5%)	⁵² Fe	(19/2−)
⁵⁴ Co	27	27	53,9484596(8)	193,28(7) мс	β ⁺	⁵⁴ Fe	0+
^54m Co	197,4(5) кэВ			1,48(2) мин	β ⁺	⁵⁴ Fe	(7)+
⁵⁵ Co	27	28	54,9419990(8)	17,53(3) ч	β ⁺	⁵⁵ Fe	7/2−
⁵⁶ Co	27	29	55,9398393(23)	77,233(27) сут	β ⁺	⁵⁶ Fe	4+
⁵⁷ Co	27	30	56,9362914(8)	271,74(6) сут	ЭЗ	⁵⁷ Fe	7/2−
⁵⁸ Co	27	31	57,9357528(13)	70,86(6) сут	β ⁺	⁵⁸ Fe	2+
^58m1 Co	24,95(6) кэВ			9,04(11) ч	ИП	⁵⁸ Co	5+
^58m2 Co	53,15(7) кэВ			10,4(3) мкс			4+
⁵⁹ Co	27	32	58,9331950(7)	стабилен			7/2−	1,0000
⁶⁰ Co	27	33	59,9338171(7)	5,2713(8) года	β ⁻ , γ	⁶⁰ Ni	5+
^60m Co	58,59(1) кэВ			10,467(6) мин	ИП (99,76%)	⁶⁰ Co	2+
^60m Co	58,59(1) кэВ			10,467(6) мин	β ⁻ (0,24%)	⁶⁰ Ni	2+
⁶¹ Co	27	34	60,9324758(10)	1,650(5) ч	β ⁻	⁶¹ Ni	7/2−
⁶² Co	27	35	61,934051(21)	1,50(4) мин	β ⁻	⁶² Ni	2+
^62m Co	22(5) кэВ			13,91(5) мин	β ⁻ (99%)	⁶² Ni	5+
^62m Co	22(5) кэВ			13,91(5) мин	ИП (1%)	⁶² Co	5+
⁶³ Co	27	36	62,933612(21)	26,9(4) с	β ⁻	⁶³ Ni	7/2−
⁶⁴ Co	27	37	63,935810(21)	0,30(3) с	β ⁻	⁶⁴ Ni	1+
⁶⁵ Co	27	38	64,936478(14)	1,20(6) с	β ⁻	⁶⁵ Ni	(7/2)−
⁶⁶ Co	27	39	65,93976(27)	0,18(1) с	β ⁻	⁶⁶ Ni	(3+)
^66m1 Co	175(3) кэВ			1,21(1) мкс			(5+)
^66m2 Co	642(5) кэВ			>100 мкс			(8-)
⁶⁷ Co	27	40	66,94089(34)	0,425(20) с	β ⁻	⁶⁷ Ni	(7/2−)#
⁶⁸ Co	27	41	67,94487(34)	0,199(21) с	β ⁻	⁶⁸ Ni	(7-)
^68m Co	150(150)# кэВ			1,6(3) с			(3+)
⁶⁹ Co	27	42	68,94632(36)	227(13) мс	β ⁻ (>99,9%)	⁶⁹ Ni	7/2−#
⁶⁹ Co	27	42	68,94632(36)	227(13) мс	β ⁻ , n (<.1%)	⁶⁸ Ni	7/2−#
⁷⁰ Co	27	43	69,9510(9)	119(6) мс	β ⁻ (>99,9%)	⁷⁰ Ni	(6-)
⁷⁰ Co	27	43	69,9510(9)	119(6) мс	β ⁻ , n (<.1%)	⁶⁹ Ni	(6-)
^70m Co	200(200)# кэВ			500(180) мс			(3+)
⁷¹ Co	27	44	70,9529(9)	97(2) мс	β ⁻ (>99,9%)	⁷¹ Ni	7/2−#
⁷¹ Co	27	44	70,9529(9)	97(2) мс	β ⁻ , n (<.1%)	⁷⁰ Ni	7/2−#
⁷² Co	27	45	71,95781(64)#	62(3) мс	β ⁻ (>99,9%)	⁷² Ni	(6- ,7-)
⁷² Co	27	45	71,95781(64)#	62(3) мс	β ⁻ , n (<.1%)	⁷¹ Ni	(6- ,7-)
⁷³ Co	27	46	72,96024(75)#	41(4) мс			7/2−#
⁷⁴ Co	27	47	73,96538(86)#	50# мс [>300 нс]			0+
⁷⁵ Co	27	48	74,96833(86)#	40# мс [>300 нс]			7/2−#

Пояснения к таблице

Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов.

Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.

Символами, выделенными жирным шрифтом , обозначены стабильные продукты распада.

Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями Z и N ). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.

Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК , для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.

Примечания

. Дата обращения: 13 декабря 2018. 9 декабря 2018 года.
L. E. Diaz. . JPNM Physics Isotopes . . Дата обращения: 13 сентября 2010. 12 декабря 2012 года.
. Дата обращения: 15 декабря 2018. 15 декабря 2018 года.
Данные приведены по Wang M. , Audi G. , Kondev F. G. , Huang W. J. , Naimi S. , Xu X. (англ.) // Chinese Physics C. — 2016. — Vol. 41 , iss. 3 . — P. 030002-1—030002-344 . — doi : .
↑ Данные приведены по Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra A. H. // Nuclear Physics A . — 2003. — Т. 729 . — С. 3—128 . — doi : . — Bibcode : .