Interested Article - Изотопы гадолиния

ayesha
  • 2020-05-18
  • 1

Изото́пы гадоли́ния — разновидности ( изотопы ) химического элемента гадолиния , отличающиеся количеством нейтронов в ядре . Известны 50 изотопов гадолиния с массовыми числами от 133 до 172 (количество протонов 64, нейтронов от 69 до 108) и 16 ядерных изомеров .

Природный гадолиний представляет собой смесь семи изотопов . Из них шесть стабильны:

а один радиоактивен с огромным периодом полураспада , много больше возраста Вселенной :

  • 152 Gd (изотопная распространённость 0,20 ± 0,03 %; период полураспада 1,08⋅10 14 лет; альфа-распад в самарий-148).

Самым долгоживущим искусственным изотопом является 150 Gd с периодом полураспада 1,8⋅10 6 лет.

Благодаря радиоактивности 152 Gd природный гадолиний обладает незначительной удельной активностью около 1,5 Бк /кг.

Теоретически 160 Gd также может быть нестабилен по отношению к двойному бета-распаду , однако эксперименты не обнаружили его радиоактивности, установлено лишь нижнее ограничение на период полураспада 3,1·10 19 лет по двухнейтринному каналу в основное состояние 160 Dy (этот канал распада считается наиболее вероятным) .

Гадолиний-155 и гадолиний-157

Изотопы 155 Gd и 157 Gd имеют огромные сечения захвата тепловых нейтронов :

Благодаря этим изотопам природный гадолиний также обладает высоким сечением захвата тепловых нейтронов порядка 49 тыс. барн.

Оба изотопа входят в продукты деления ядер урана и плутония (для урана-235 выход 155 Gd составляет 10 −5 на деление, 157 Gd — 7·10 −5 на деление) . Поэтому эти изотопы являются значимыми , усложняющими управление ядерным реактором .

Также определённое применение эти изотопы (в составе природной изотопной смеси гадолиния) получили в конструкции современных ядерных реакторов в качестве экранирующих , призванных продлить топливную кампанию реактора .

Гадолиний-153

153 Gd распадается через электронный захват в стабильный , имеет период полураспада 240,6 суток и испускает гамма-излучение с пиками на 41 и 102 кэВ. Используется в медицине для диагностики остеопороза , блокады клеток Купфера при лечении печени .

Таблица изотопов гадолиния

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
Энергия возбуждения
134 Gd 64 70 133,95537(43)# 0,4# с 0+
135 Gd 64 71 134,95257(54)# 1,1(2) с 3/2−
136 Gd 64 72 135,94734(43)# 1# с [>200 нс] β + 136 Eu
137 Gd 64 73 136,94502(43)# 2,2(2) с β + 137 Eu 7/2+#
β + p ? 136 Sm
138 Gd 64 74 137,94012(21)# 4,7(9) с β + 138 Eu 0+
138m Gd 2232,7(11) кэВ 6(1) мкс (8−)
139 Gd 64 75 138,93824(21)# 5,7(3) с β + 139 Eu 9/2−#
β + p? 138 Sm
139m Gd 250(150)# кэВ 4,8(9) с 1/2+#
140 Gd 64 76 139,93367(3) 15,8(4) с β + 140 Eu 0+
141 Gd 64 77 140,932126(21) 14(4) с β + (99,97 %) 141 Eu (1/2+)
β + p (0,03 %) 140 Sm
141m Gd 377,8(2) кэВ 24,5(5) с β + (89 %) 141 Eu (11/2−)
ИП (11 %) 141 Gd
142 Gd 64 78 141,92812(3) 70,2(6) с β + 142 Eu 0+
143 Gd 64 79 142,92675(22) 39(2) с β + 143 Eu (1/2)+
β + α ? 139 Pm
β + p? 142 Sm
143m Gd 152,6(5) кэВ 110,0(14) с β + 143 Eu (11/2−)
β + α ? 139 Pm
β + p? 142 Sm
144 Gd 64 80 143,92296(3) 4,47(6) мин β + 144 Eu 0+
145 Gd 64 81 144,921709(20) 23,0(4) мин β + 145 Eu 1/2+
145m Gd 749,1(2) кэВ 85(3) с ИП (94,3 %) 145 Gd 11/2−
β + (5,7 %) 145 Eu
146 Gd 64 82 145,918311(5) 48,27(10) сут ЭЗ 146 Eu 0+
147 Gd 64 83 146,919094(3) 38,06(12) ч β + 147 Eu 7/2−
147m Gd 8587,8(4) кэВ 510(20) нс (49/2+)
148 Gd 64 84 147,918115(3) 71,3(10) года α 144 Sm 0+
β + β + ? 148 Sm
149 Gd 64 85 148,919341(4) 9,28(10) сут β + 149 Eu 7/2−
α (4,34⋅10 −4 %) 145 Sm
150 Gd 64 86 149,918659(7) 1,79(8)⋅10 6 лет α 146 Sm 0+
β + β + ? 150 Sm
151 Gd 64 87 150,920348(4) 124(1) сут ЭЗ 151 Eu 7/2−
α (10 −6 %) 147 Sm
152 Gd 64 88 151,9197910(27) 1,08(8)⋅10 14 лет α 148 Sm 0+ 0,0020(1)
153 Gd 64 89 152,9217495(27) 240,4(10) сут ЭЗ 153 Eu 3/2−
153m1 Gd 95,1737(12) кэВ 3,5(4) мкс (9/2+)
153m2 Gd 171,189(5) кэВ 76,0(14) мкс (11/2−)
154 Gd 64 90 153,9208656(27) стабилен 0+ 0,0218(3)
155 Gd 64 91 154,9226220(27) стабилен 3/2− 0,1480(12)
155m Gd 121,05(19) кэВ 31,97(27) мс ИП 155 Gd 11/2−
156 Gd 64 92 155,9221227(27) стабилен 0+ 0,2047(9)
156m Gd 2137,60(5) кэВ 1,3(1) мкс 7-
157 Gd 64 93 156,9239601(27) стабилен 3/2− 0,1565(2)
158 Gd 64 94 157,9241039(27) стабилен 0+ 0,2484(7)
159 Gd 64 95 158,9263887(27) 18,479(4) ч β − 159 Tb 3/2−
160 Gd 64 96 159,9270541(27) стабилен (>3,1⋅10 19 лет) 0+ 0,2186(19)
161 Gd 64 97 160,9296692(29) 3,646(3) мин β − 161 Tb 5/2−
162 Gd 64 98 161,930985(5) 8,4(2) мин β − 162 Tb 0+
163 Gd 64 99 162,93399(32)# 68(3) с β − 163 Tb 7/2+#
164 Gd 64 100 163,93586(43)# 45(3) с β − 164 Tb 0+
165 Gd 64 101 164,93938(54)# 10,3(16) с β − 165 Tb 1/2−#
166 Gd 64 102 165,94160(64)# 4,8(10) с β − 166 Tb 0+
167 Gd 64 103 166,94557(64)# 3# с β − 167 Tb 5/2−#
168 Gd 64 104 167,94836(75)# 300# мс β − 168 Tb 0+
169 Gd 64 105 168,95287(86)# 0,75(21) с β − ; β − n? 169 Tb 7/2−#
170 Gd 64 106 169,95615(54)# 0,42(13) с β − ; β − n? 170 Tb 0+
171 Gd 64 107 170,96113(54)# 0,3 с# β − ?; β − n? 171 Tb? 9/2+#
172 Gd 64 108 171,96461(32)# 0,16 с# β − ?; β − n? 172 Tb? 0+#
  1. ↑ Теоретически предсказанный распад, экспериментально не наблюдался.
  2. Теоретически может претерпевать двойной бета-распад в 160 Dy.

Пояснения к таблице

  • Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.
  • Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбуждённые изомерные состояния нуклида.
  • Символами, выделенными жирным шрифтом , обозначены стабильные продукты распада. Символами, выделенными жирным курсивом , обозначены радиоактивные продукты распада, имеющие периоды полураспада, сравнимые с возрастом Земли или превосходящие его и вследствие этого присутствующие в природной смеси.
  • 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.
  • Обозначения β + p, β + α, β − n означают : бета-переход (с испусканием электрона, позитрона или с захватом электрона) на возбуждённый уровень дочернего изотопа с последующим быстрым распадом этого уровня, сопровождающимся вылетом частицы (p — протонный распад , α — альфа-распад , n — нейтронный распад ), без заселения основного уровня дочернего изотопа. См. также Запаздывающие нейтроны .

Примечания

  1. ↑ Kondev F. G. , Wang M. , Huang W. J. , Naimi S. , Audi G. (англ.) // . — 2021. — Vol. 45 , iss. 3 . — P. 030001-1—030001-180 . — doi : . Открытый доступ
  2. Meija J. et al. (англ.) // Pure and Applied Chemistry . — 2016. — Vol. 88 , no. 3 . — P. 293—306 . — doi : .
  3. Лисаченко Э. П. от 4 мая 2018 на Wayback Machine Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П. В. Рамзаева, Санкт-Петербург.
  4. Danevich F. A. et al. Quest for double beta decay of 160 Gd and Ce isotopes (англ.) // Nuclear Physics A . — 2001. — Vol. 694 , no. 1—2 . — P. 375—391 . — doi : . — Bibcode : . — arXiv : .
  5. ↑ . Дата обращения: 9 июля 2019. 9 июля 2019 года.
  6. 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 : .
Источник —

ayesha
  • 2020-05-18
  • 1
  • Tags:

Same as Изотопы гадолиния

The title for the last searches