Изотопы кобальта
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Стандартный атомный вес А р °(Со) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Встречающийся в природе кобальт Co состоит из одного стабильного изотопа . 59 Co (таким образом, кобальт – мононуклидный элемент). двадцать восемь радиоизотопов Охарактеризовано ; наиболее стабильными являются 60 Co с периодом полураспада 5,2714 года, 57 Ко (271,8 дней), 56 Со (77,27 дней) и 58 Со (70,86 дней). Все остальные изотопы имеют период полураспада менее 18 часов, а у большинства из них период полураспада менее 1 секунды. Этот элемент также имеет 11 метасостояний , период полураспада каждого из которых составляет менее 15 минут.
изотопов кобальта варьируется Атомный вес от 47 Что это такое 75 Со. Основной режим распада изотопов с атомной массой меньше, чем у стабильного изотопа, 59 Co — это захват электронов , а основным способом распада для веществ с атомной массой более 59 единиц является бета-распад . Основные продукты распада до 59 Co — это изотопы железа , а основными продуктами после них являются никеля изотопы .
Радиоизотопы могут быть получены в результате различных ядерных реакций . Например, 57 Co получают циклотронным облучением железа. Основная реакция - это (d,n) реакция. 56 Фе + 2 Ч → п + 57 Ко. [4]
Список изотопов
[ редактировать ]| Нуклид [n 1] | С | Н | Изотопная масса ( Да ) [n 2] [n 3] | Период полураспада [n 4] | Разлагаться режим [n 5] | Дочь изотоп [№ 6] | Спин и паритет [n 7] [n 4] | Изотопический избыток | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Энергия возбуждения [n 4] | |||||||||||||||||||
| 47 Ко | 27 | 20 | 47.01149(54)# | 7/2−# | |||||||||||||||
| 48 Ко | 27 | 21 | 48.00176(43)# | п | 47 Фе | 6+# | |||||||||||||
| 49 Ко | 27 | 22 | 48.98972(28)# | <35 нс | р (>99,9%) | 48 Фе | 7/2−# | ||||||||||||
| б + (<.1%) | 49 Фе | ||||||||||||||||||
| 50 Ко | 27 | 23 | 49.98154(18)# | 44(4) мс | б + , р (54%) | 49 Мин. | (6+) | ||||||||||||
| б + (46%) | 50 Фе | ||||||||||||||||||
| 51 Ко | 27 | 24 | 50.97072(16)# | 60# мс [>200 нс] | б + | 51 Фе | 7/2−# | ||||||||||||
| 52 Ко | 27 | 25 | 51.96359(7)# | 115(23) мс | б + | 52 Фе | (6+) | ||||||||||||
| 52 м Ко | 380(100)# кэВ | 104(11)# мс | б + | 52 Фе | 2+# | ||||||||||||||
| ЭТО | 52 Ко | ||||||||||||||||||
| 53 Ко | 27 | 26 | 52.954219(19) | 242(8) мс | б + | 53 Фе | 7/2−# | ||||||||||||
| 53 м Ко | 3197(29) кэВ | 247(12) мс | б + (98.5%) | 53 Фе | (19/2−) | ||||||||||||||
| р (1,5%) | 52 Фе | ||||||||||||||||||
| 54 Ко | 27 | 27 | 53.9484596(8) | 193,28(7) мс | б + | 54 Фе | 0+ | ||||||||||||
| 54 м Ко | 197,4(5) кэВ | 1,48(2) мин. | б + | 54 Фе | (7)+ | ||||||||||||||
| 55 Ко | 27 | 28 | 54.9419990(8) | 17,53(3) ч. | б + | 55 Фе | 7/2− | ||||||||||||
| 56 Ко | 27 | 29 | 55.9398393(23) | 77.233(27) д | б + | 56 Фе | 4+ | ||||||||||||
| 57 Ко | 27 | 30 | 56.9362914(8) | 271,74(6) д | ЕС | 57 Фе | 7/2− | ||||||||||||
| 58 Ко | 27 | 31 | 57.9357528(13) | 70,86(6) д | б + | 58 Фе | 2+ | ||||||||||||
| 58м1 Ко | 24,95(6) кэВ | 9.04(11) ч. | ЭТО | 58 Ко | 5+ | ||||||||||||||
| 58м2 Ко | 53,15(7) кэВ | 10,4(3) мкс | 4+ | ||||||||||||||||
| 59 Ко | 27 | 32 | 58.9331950(7) | Стабильный | 7/2− | 1.0000 | |||||||||||||
| 60 Ко | 27 | 33 | 59.9338171(7) | 5.2714(6) и | б − , с | 60 В | 5+ | ||||||||||||
| 60 м Ко | 58,59(1) кэВ | 10,467(6) мин. | ИТ (99,76%) | 60 Ко | 2+ | ||||||||||||||
| б − (.24%) | 60 В | ||||||||||||||||||
| 61 Ко | 27 | 34 | 60.9324758(10) | 1,650(5) ч | б − | 61 В | 7/2− | ||||||||||||
| 62 Ко | 27 | 35 | 61.934051(21) | 1,50(4) мин. | б − | 62 В | 2+ | ||||||||||||
| 62 м Ко | 22(5) кэВ | 13,91(5) мин. | б − (99%) | 62 В | 5+ | ||||||||||||||
| ИТ (1%) | 62 Ко | ||||||||||||||||||
| 63 Ко | 27 | 36 | 62.933612(21) | 26,9(4) с | б − | 63 В | 7/2− | ||||||||||||
| 64 Ко | 27 | 37 | 63.935810(21) | 0,30(3) с | б − | 64 В | 1+ | ||||||||||||
| 65 Ко | 27 | 38 | 64.936478(14) | 1,20(6) с | б − | 65 В | (7/2)− | ||||||||||||
| 66 Ко | 27 | 39 | 65.93976(27) | 0,18(1) с | б − | 66 В | (3+) | ||||||||||||
| 66м1 Ко | 175(3) кэВ | 1,21(1) мкс | (5+) | ||||||||||||||||
| 66м2 Ко | 642(5) кэВ | >100 мкс | (8-) | ||||||||||||||||
| 67 Ко | 27 | 40 | 66.94089(34) | 0,425(20) с | б − | 67 В | (7/2−)# | ||||||||||||
| 68 Ко | 27 | 41 | 67.94487(34) | 0,199(21) с | б − | 68 В | (7-) | ||||||||||||
| 68 м Ко | 150(150)# кэВ | 1,6(3) с | (3+) | ||||||||||||||||
| 69 Ко | 27 | 42 | 68.94632(36) | 227(13) мс | б − (>99,9%) | 69 В | 7/2−# | ||||||||||||
| б − , n (<.1%) | 68 В | ||||||||||||||||||
| 70 Ко | 27 | 43 | 69.9510(9) | 119(6) мс | б − (>99,9%) | 70 В | (6-) | ||||||||||||
| б − , n (<.1%) | 69 В | ||||||||||||||||||
| 70 м Ко | 200(200)# кэВ | 500(180) мс | (3+) | ||||||||||||||||
| 71 Ко | 27 | 44 | 70.9529(9) | 97(2) мс | б − (>99,9%) | 71 В | 7/2−# | ||||||||||||
| б − , n (<.1%) | 70 В | ||||||||||||||||||
| 72 Ко | 27 | 45 | 71.95781(64)# | 62(3) мс | б − (>99,9%) | 72 В | (6- ,7-) | ||||||||||||
| б − , n (<.1%) | 71 В | ||||||||||||||||||
| 73 Ко | 27 | 46 | 72.96024(75)# | 41(4) мс | 7/2−# | ||||||||||||||
| 74 Ко | 27 | 47 | 73.96538(86)# | 50# мс [>300 нс] | 0+ | ||||||||||||||
| 75 Ко | 27 | 48 | 74.96833(86)# | 40# мс [>300 нс] | 7/2−# | ||||||||||||||
| 76 Ко [5] | 27 | 49 | 40# мс | б - | 76 В | 8-# | |||||||||||||
| Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы: | |||||||||||||||||||
- ^ м Со – Возбужденный ядерный изомер .
- ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) указывается в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
- ^ # - Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не на основе чисто экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов поверхности массы (TMS).
- ^ Jump up to: а б с # – Значения, отмеченные #, получены не только на основе экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов соседних нуклидов (TNN).
- ^ Режимы распада:
ЕС: Захват электрона ЭТО: Изомерный переход н: Нейтронная эмиссия п: Протонная эмиссия - ^ Жирный символ в виде дочернего продукта — дочерний продукт стабилен.
- ^ ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.
Звездный нуклеосинтез кобальта-56
[ редактировать ]Одна из последних ядерных реакций в звездах перед взрывом сверхновой приводит к образованию 56 Ни . После его производства 56 Он не разлагается 56 Ко, а затем 56 Co впоследствии распадается до 56 Фе . Эти реакции распада приводят к светимости, отображаемой на кривых затухания света . Ожидается , что кривые распада света и радиоактивного распада будут экспоненциальными. Следовательно, кривая распада света должна указывать на ядерные реакции, питающие его. Это было подтверждено наблюдением болометрических кривых затухания блеска SN 1987A . Между 600 и 800 днями после возникновения SN1987A болометрическая кривая блеска уменьшалась с экспоненциальной скоростью со значениями периода полураспада от τ 1/2 = 68,6 дней до τ 1/2 = 69,6 дней. [6] Скорость уменьшения светимости точно соответствовала экспоненциальному затуханию 56 Co с периодом полураспада τ 1/2 = 77,233 дня.
Использование радиоизотопов кобальта в медицине.
[ редактировать ]Кобальт-57 ( 57 Co или Co-57) используется в медицинских тестах; он используется в качестве радиоактивной метки для поглощения витамина B 12 . Это полезно для теста Шиллинга . [7]
Кобальт-60 ( 60 Co или Co-60) используется в лучевой терапии . Он производит два гамма-излучения с энергиями 1,17 МэВ и 1,33 МэВ. 60 около 2 см Источник Co имеет диаметр и в результате создает геометрическую полутень , делая края поля излучения размытыми. Металл имеет печальную привычку выделять мелкую пыль, что вызывает проблемы с радиационной защитой. 60 Источник Co полезен в течение примерно 5 лет, но даже после этого момента он все еще очень радиоактивен, поэтому кобальтовые машины потеряли популярность в западном мире, где ускорители ускорителей распространены.
Промышленное использование радиоактивных изотопов
[ редактировать ]Кобальт-60 ( 60 Co) полезен в качестве источника гамма-излучения, поскольку его можно производить в предсказуемых количествах, а также из-за его высокой радиоактивности , просто подвергая природный кобальт воздействию нейтронов в реакторе. [8] Использование промышленного кобальта включает:
- Стерилизация медицинских принадлежностей и медицинских отходов
- Радиационная обработка продуктов для стерилизации (холодная пастеризация ) [9]
- Промышленная радиография (например, рентгенограммы целостности сварных швов)
- Измерения плотности (например, измерения плотности бетона)
- Реле высоты заполнения бака
57 Co используется в качестве источника в мессбауэровской спектроскопии железосодержащих образцов. Захват электрона 57 Co образует возбужденное состояние 57 Ядро Fe, которое, в свою очередь, распадается до основного состояния с испусканием гамма-лучей. Измерение спектра гамма-излучения дает информацию о химическом состоянии атома железа в образце.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
- ^ «Стандартные атомные массы: кобальт» . ЦИАВ . 2017.
- ^ Прохаска, Томас; Ирргехер, Йоханна; Бенефилд, Жаклин; Бёлке, Джон К.; Чессон, Лесли А.; Коплен, Тайлер Б.; Дин, Типинг; Данн, Филип Дж. Х.; Грёнинг, Манфред; Холден, Норман Э.; Мейер, Харро Эй Джей (04 мая 2022 г.). «Стандартные атомные веса элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . дои : 10.1515/pac-2019-0603 . ISSN 1365-3075 .
- ^ Диас Л.Е. «Кобальт-57: Производство» . JPNM Физические изотопы . Гарвардский университет . Архивировано из оригинала 31 октября 2000 г. Проверено 15 ноября 2013 г.
- ^ Ониши, Тецуя; Кубо, Тосиюки; Кусака, Кенсуке; и др. (2010). «Идентификация 45 новых нейтронно-богатых изотопов, полученных в результате деления в полете 238 U Beam при 345 МэВ/нуклон» . J. Phys. Soc. Jpn . 79 (7). Физическое общество Японии: 073201. arXiv : 1006.0305 . Бибкод : 2010JPSJ...79g3201T . doi : 10.1143/JPSJ.79.073201 .
- ^ Буше, П.; Данцигер, Эй-Джей; Люси, LB (сентябрь 1991 г.). «Болометрическая кривая блеска SN 1987A: результаты с 616 по 1316 день после вспышки» . Астрономический журнал . 102 (3): 1135–1146 – через систему астрофизических данных.
- ^ Диас, Л.Е. «Кобальт-57: Использование» . JPNM Физические изотопы . Гарвардский университет . Архивировано из оригинала 11 июня 2011 г. Проверено 13 сентября 2010 г.
- ^ «Свойства Кобальта-60» . Радиоактивные изотопы . Проверено 9 декабря 2022 г.
- ^ «Полезное использование кобальта-60» . МЕЖДУНАРОДНАЯ АССОЦИАЦИЯ ПО ОБЛУЧЕНИЮ . Проверено 9 декабря 2022 г.
- Массы изотопов из:
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Блашо, Жан; Вапстра, Аалдерт Хендрик (2003), « Оценка NUBASE свойств ядра и распада» , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Бибкод : 2003NuPhA.729....3A , doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11 .001
- Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из следующих источников.
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Блашо, Жан; Вапстра, Аалдерт Хендрик (2003), « Оценка NUBASE свойств ядра и распада» , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Бибкод : 2003NuPhA.729....3A , doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11 .001
- Национальный центр ядерных данных . «База данных NuDat 2.x» . Брукхейвенская национальная лаборатория .
- Холден, Норман Э. (2004). «11. Таблица изотопов». В Лиде, Дэвид Р. (ред.). Справочник CRC по химии и физике (85-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9 .
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
