Изотопы гадолиния
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Стандартный атомный вес А р °(Бг) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Встречающийся в природе гадолиний ( 64 Gd) состоит из 6 стабильных изотопов . 154 Б-г, 155 Б-г, 156 Б-г, 157 Б-г, 158 Б-г и 160 Gd, и 1 радиоизотоп , 152 Б-г, с 158 Gd является наиболее распространенным (24,84% естественного содержания ). Предсказанный двойной бета- распад 160 Б-г никогда не наблюдался ; только нижний предел периода полураспада более 1,3×10. 21 лет было установлено экспериментальным путем. [5]
Охарактеризовано тридцать три радиоизотопа, наиболее стабильным из которых является альфа-распад. 152 Gd (встречающийся в природе) с периодом полураспада 1,08×10. 14 лет, и 150 Б-г с периодом полураспада 1,79×10. 6 годы. Все остальные радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 100 лет, причем у большинства из них период полураспада менее 24,6 секунды. Изотопы гадолиния имеют 10 метастабильных изомеров , наиболее стабильным из которых является 143 м Гд (t 1/2 = 110 секунд), 145 м Бг (t 1/2 = 85 секунд) и 141 м Гд (t 1/2 = 24,5 секунды).
Первичный режим распада при атомном весе ниже, чем у наиболее распространенного стабильного изотопа, 158 Gd — это захват электрона , а основной режим при более высоких атомных весах — бета-распад . Первичные продукты распада изотопов легче 158 Gd — изотопы европия , а первичные продукты более тяжелых изотопов — изотопы тербия .
Список изотопов
[ редактировать ]Нуклид [n 1] |
С | Н | Изотопная масса ( Да ) [6] [n 2] [n 3] |
Период полураспада [1] [n 4] [n 5] |
Разлагаться режим [1] [№ 6] |
Дочь изотоп [n 7] [№ 8] |
Спин и паритет [1] [n 9] [n 5] |
Природное изобилие (молярная доля) | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Энергия возбуждения [n 5] | Нормальная пропорция [1] | Диапазон вариаций | |||||||||||||||||
135 Б-г | 64 | 71 | 134.95250(43)# | 1,1(2) с | б + (98%) | 135 Евросоюз | (5/2+) | ||||||||||||
б + , р (98%) | 134 см | ||||||||||||||||||
136 Б-г | 64 | 72 | 135.94730(32)# | 1# с [>200 нс] | б + ? | 136 Евросоюз | 0+ | ||||||||||||
б + , п? | 135 см | ||||||||||||||||||
137 Б-г | 64 | 73 | 136.94502(32)# | 2,2(2) с | б + | 137 Евросоюз | (7/2)+# | ||||||||||||
б + , п ? | 136 см | ||||||||||||||||||
138 Б-г | 64 | 74 | 137.94025(22)# | 4,7(9) с | б + | 138 Евросоюз | 0+ | ||||||||||||
138 м Б-г | 2232,6(11) кэВ | 6,2(0,2) мкс | ЭТО | 138 Б-г | (8−) | ||||||||||||||
139 Б-г | 64 | 75 | 138.93813(21)# | 5,7(3) с | б + | 139 Евросоюз | 9/2−# | ||||||||||||
б + , п? | 138 см | ||||||||||||||||||
139 м Б-г [№ 10] | 250(150)# кэВ | 4,8(9) с | б + | 139 Евросоюз | 1/2+# | ||||||||||||||
б + , п? | 138 см | ||||||||||||||||||
140 Б-г | 64 | 76 | 139.933674(30) | 15,8(4) с | б + (67(8)%) | 140 Евросоюз | 0+ | ||||||||||||
ЭК (33(8)%) | |||||||||||||||||||
141 Б-г | 64 | 77 | 140.932126(21) | 14(4) с | б + (99.97%) | 141 Евросоюз | (1/2+) | ||||||||||||
б + , р (0,03%) | 140 см | ||||||||||||||||||
141 м Б-г | 377,76(9) кэВ | 24,5(5) с | б + (89%) | 141 Евросоюз | (11/2−) | ||||||||||||||
ИТ (11%) | 141 Б-г | ||||||||||||||||||
142 Б-г | 64 | 78 | 141.928116(30) | 70,2(6) с | ЭК (52(5)%) | 142 Евросоюз | 0+ | ||||||||||||
б + (48(5)%) | |||||||||||||||||||
143 Б-г | 64 | 79 | 142.92675(22) | 39(2) с | б + | 143 Евросоюз | 1/2+ | ||||||||||||
б + , п? | 142 см | ||||||||||||||||||
б + , хм ? | 139 вечера | ||||||||||||||||||
143 м Б-г | 152,6(5) кэВ | 110,0(14) с | б + | 143 Евросоюз | 11/2− | ||||||||||||||
б + , п? | 142 см | ||||||||||||||||||
б + , хм ? | 139 вечера | ||||||||||||||||||
144 Б-г | 64 | 80 | 143.922963(30) | 4,47(6) мин. | б + | 144 Евросоюз | 0+ | ||||||||||||
144 м Б-г | 3433,1(5) кэВ | 145(30) нс | ЭТО | 144 Б-г | (10+) | ||||||||||||||
145 Б-г | 64 | 81 | 144.921710(21) | 23,0(4) мин. | б + | 145 Евросоюз | 1/2+ | ||||||||||||
145 м Б-г | 749,1(2) кэВ | 85(3) с | ИТ (94,3%) | 145 Б-г | 11/2− | ||||||||||||||
б + (5.7%) | 145 Евросоюз | ||||||||||||||||||
146 Б-г | 64 | 82 | 145.9183185(44) | 48,27(10) д | ЕС | 146 Евросоюз | 0+ | ||||||||||||
147 Б-г | 64 | 83 | 146.9191010(20) | 38.06(12) ч. | б + | 147 Евросоюз | 7/2− | ||||||||||||
147 м Б-г | 8587,8(5) кэВ | 510(20) нс | ЭТО | 147 Б-г | 49/2+ | ||||||||||||||
148 Б-г | 64 | 84 | 147.9181214(16) | 86,9(39) и [2] | а [№ 11] | 144 см | 0+ | ||||||||||||
149 Б-г | 64 | 85 | 148.9193477(36) | 9,28(10) д | б + | 149 Евросоюз | 7/2− | ||||||||||||
а (4,3×10 −4 %) | 145 см | ||||||||||||||||||
150 Б-г | 64 | 86 | 149.9186639(65) | 1.79(8)×10 6 и | а [№ 12] | 146 см | 0+ | ||||||||||||
151 Б-г | 64 | 87 | 150.9203549(32) | 123,9(10) д | ЕС | 151 Евросоюз | 7/2− | ||||||||||||
а (1,1×10 −6 %) | 147 см | ||||||||||||||||||
152 Б-г [№ 13] | 64 | 88 | 151.9197984(11) | 1.08(8)×10 14 и | а [№ 14] | 148 см | 0+ | 0.0020(1) | |||||||||||
153 Б-г | 64 | 89 | 152.9217569(11) | 240,6(7) д | ЕС | 153 Евросоюз | 3/2− | ||||||||||||
153м1 Б-г | 95,1737(8) кэВ | 3,5(4) мкс | ЭТО | 153 Б-г | 9/2+ | ||||||||||||||
153м2 Б-г | 171,188(4) кэВ | 76,0(14) мкс | ЭТО | 153 Б-г | (11/2−) | ||||||||||||||
154 Б-г | 64 | 90 | 153.9208730(11) | Наблюдательно стабильный [№ 15] | 0+ | 0.0218(2) | |||||||||||||
155 Б-г [№ 16] | 64 | 91 | 154.9226294(11) | Наблюдательно стабильный [№ 17] | 3/2− | 0.1480(9) | |||||||||||||
155 м Б-г | 121,10(19) кэВ | 31,97(27) мс | ЭТО | 155 Б-г | 11/2− | ||||||||||||||
156 Б-г [№ 16] | 64 | 92 | 155.9221301(11) | Стабильный | 0+ | 0.2047(3) | |||||||||||||
156 м Б-г | 2137,60(5) кэВ | 1,3(1) мкс | ЭТО | 156 Б-г | 7- | ||||||||||||||
157 Б-г [№ 16] | 64 | 93 | 156.9239674(10) | Стабильный | 3/2− | 0.1565(4) | |||||||||||||
157м1 Б-г | 63,916(5) кэВ | 460(40) нс | ЭТО | 157 Б-г | 5/2+ | ||||||||||||||
157м2 Б-г | 426,539(23) кэВ | 18,5(23) мкс | ЭТО | 157 Б-г | 11/2− | ||||||||||||||
158 Б-г [№ 16] | 64 | 94 | 157.9241112(10) | Стабильный | 0+ | 0.2484(8) | |||||||||||||
159 Б-г [№ 16] | 64 | 95 | 158.9263958(11) | 18,479(4) ч | б − | 159 Тб | 3/2− | ||||||||||||
160 Б-г [№ 16] | 64 | 96 | 159.9270612(12) | Наблюдательно стабильный [№ 18] | 0+ | 0.2186(3) | |||||||||||||
161 Б-г | 64 | 97 | 160.9296763(16) | 3,646(3) мин. | б − | 161 Тб | 5/2− | ||||||||||||
162 Б-г | 64 | 98 | 161.9309918(43) | 8,4(2) мин. | б − | 162 Тб | 0+ | ||||||||||||
163 Б-г | 64 | 99 | 162.93409664(86) | 68(3) с | б − | 163 Тб | 7/2+ | ||||||||||||
163 м Б-г | 138,22(20) кэВ | 23,5(10) с | ЭТО? | 163 Б-г | 1/2− | ||||||||||||||
б − | 163 Тб | ||||||||||||||||||
164 Б-г | 64 | 100 | 163.9359162(11) | 45(3) с | б − | 164 Тб | 0+ | ||||||||||||
164 м Б-г | 1095,8(4) кэВ | 589(18) нс | ЭТО | 164 Б-г | (4−) | ||||||||||||||
165 Б-г | 64 | 101 | 164.9393171(14) | 11,6(10) с | б − | 165 Тб | 1/2−# | ||||||||||||
166 Б-г | 64 | 102 | 165.9416304(17) | 5,1(8) с | б − | 166 Тб | 0+ | ||||||||||||
166 м Б-г | 1601,5(11) кэВ | 950(60) нс | ЭТО | 166 Б-г | (6−) | ||||||||||||||
167 Б-г | 64 | 103 | 166.9454900(56) | 4,2(3) с | б − | 167 Тб | 5/2−# | ||||||||||||
168 Б-г | 64 | 104 | 167.94831(32)# | 3,03(16) с | б − | 168 Тб | 0+ | ||||||||||||
169 Б-г | 64 | 105 | 168.95288(43)# | 750(210) мс | б − | 169 Тб | 7/2−# | ||||||||||||
б − , н? (<0,7%) [7] | 168 Тб | ||||||||||||||||||
170 Б-г | 64 | 106 | 169.95615(54)# | 675 +94 −75 мс [7] |
б − | 170 Тб | 0+ | ||||||||||||
б − , н? (<3%) [7] | 169 Тб | ||||||||||||||||||
171 Б-г | 64 | 107 | 170.96113(54)# | 392 +145 −136 мс [7] |
б − | 171 Тб | 9/2+# | ||||||||||||
б − , н? (<10%) [7] | 170 Тб | ||||||||||||||||||
172 Б-г | 64 | 108 | 171.96461(32)# | 163 +113 −99 мс [7] |
б − | 172 Тб | 0+# | ||||||||||||
б − , н? (<50%) [7] | 171 Тб | ||||||||||||||||||
Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы: |
- ^ м Gd – 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).
- ^ Период полураспада — почти стабильный, период полураспада превышает возраст Вселенной .
- ^ 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 - ^ жирный курсив — дочерний продукт почти стабилен. Дочерний
- ^ Жирный символ в виде дочернего продукта — дочерний продукт стабилен.
- ^ ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.
- ^ Порядок основного состояния и изомера неясен.
- ^ Предполагается, что он также подвергнется β + б + распадаться на 148 см
- ^ Предполагается, что он также подвергнется β + б + распадаться на 150 см
- ^ первичный радионуклид
- ^ Предполагается, что он также подвергнется β + б + распадаться на 152 см
- ^ Считается, что он претерпевает α-распад до 150 см
- ^ Jump up to: а б с д и ж Продукт деления
- ^ Считается, что он претерпевает α-распад до 151 см
- ^ Считается, что подвергся β − б − распадаться на 160 Dy с периодом полураспада более 3,1×10. 19 годы
Гадолиний-148
[ редактировать ]С периодом полураспада 86,9 ± 3,9 года только за счет альфа-распада, [2] гадолиний-148 идеально подходил бы для радиоизотопных термоэлектрических генераторов . Однако гадолиний-148 невозможно экономически синтезировать в достаточных количествах для питания РИТЭГ. [8]
Гадолиний-153
[ редактировать ]Гадолиний-153 имеет период полураспада 240,4 ± 10 дней и испускает гамма-излучение с сильными пиками при 41 кэВ и 102 кэВ. Он используется в качестве источника гамма-излучения для рентгеновской абсорбциометрии и флуоресценции, для измерения плотности костной ткани при скрининге остеопороза и для радиометрического профилирования в портативной системе рентгеновской визуализации Lixiscope, также известной как Lixi Profiler. В ядерной медицине он служит для калибровки оборудования, необходимого, например, систем однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) для получения рентгеновских лучей . Это гарантирует, что машины работают правильно и создают изображения распределения радиоизотопов внутри пациента. Этот изотоп производится в ядерном реакторе из европия или обогащенного гадолиния. [9] Он также может обнаружить потерю кальция в костях бедра и позвоночника, что позволяет диагностировать остеопороз. [10]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и 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 .
- ^ Jump up to: а б с Кьера, Надин М.; Дресслер, Ругард; Спринг, Питер; Талип, Зейнеп; Шуман, Доротея (2023). «Определение периода полураспада гадолиния-148». Прикладное излучение и изотопы . 194 . Elsevier BV: 110708. doi : 10.1016/j.apradiso.2023.110708 . ISSN 0969-8043 .
- ^ «Стандартные атомные массы: гадолиний» . ЦИАВ . 1969.
- ^ 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 .
- ^ Ф.А. Даневич; и др. (2001). «В поисках двойного бета-распада 160 Изотопы Gd и Ce». Nuclear Physics A. 694 ( 1–2): 375–391. arXiv : nucl-ex/0011020 . Bibcode : 2001NuPhA.694..375D . doi : 10.1016/S0375-9474(01)00983- 6 . С2КИД 11874988 .
- ^ Ван, Мэн; Хуанг, WJ; Кондев, ФГ; Ауди, Г.; Наими, С. (2021). «Оценка атомной массы AME 2020 (II). Таблицы, графики и ссылки *». Китайская физика C . 45 (3): 030003. doi : 10.1088/1674-1137/abddaf .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Поцелуй, ГГ; Витез-Швейцер, А.; Сайто, Ю.; и др. (2022). «Измерение свойств β-распада богатых нейтронами экзотических изотопов Pm, Sm, Eu и Gd для ограничения выходов нуклеосинтеза в редкоземельной области» . Астрофизический журнал . 936 (107): 107. Бибкод : 2022ApJ...936..107K . дои : 10.3847/1538-4357/ac80fc . hdl : 2117/375253 .
- ^ Совет национальных исследований; наук, отдел инженерно-физических наук; Совет по аэронавтике и космической технике; Совет по космическим исследованиям; Комитет, Радиоизотопные энергетические системы (2009). Радиоизотопные энергетические системы: необходимость сохранения лидерства США в освоении космоса . CiteSeerX 10.1.1.367.4042 . дои : 10.17226/12653 . ISBN 978-0-309-13857-4 .
- ^ «PNNL: Программа изотопных наук – Гадолиний-153» . pnl.gov . Архивировано из оригинала 27 мая 2009 г.
- ^ «Гадолиний» . Ресурсный центр химии BCIT . Технологический институт Британской Колумбии. Архивировано из оригинала 23 августа 2011 года . Проверено 30 марта 2011 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
- Изотопный состав и стандартные атомные массы из:
- де Лаэтер, Джон Роберт ; Бёлке, Джон Карл; Де Бьевр, Поль; Хидака, Хироши; Пейзер, Х. Штеффен; Росман, Кевин-младший; Тейлор, Филип Д.П. (2003). «Атомные массы элементов. Обзор 2000 г. (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . 75 (6): 683–800. дои : 10.1351/pac200375060683 .
- Визер, Майкл Э. (2006). «Атомные массы элементов 2005 (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . 78 (11): 2051–2066. дои : 10.1351/pac200678112051 .
- «Новости и уведомления: пересмотренные стандартные атомные веса» . Международный союз теоретической и прикладной химии . 19 октября 2005 г.
- 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 .