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 59Co.
Наиболее долгоживущий из нестабильных изотопов кобальта и имеющий важные практические применения — кобальт-60 с периодом полураспада 5,2714 лет. Другие наиболее долгоживущие изотопы 57Co с периодом полураспада 271,8 суток, 56Co (77,27 суток), 58Co (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 кэВ. 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.[1] Период полураспада 271,8 суток, схема распада электронный захват, дочерний изотоп стабильное железо-57. Получают облучением протонами в ускорителе природного никеля-58 по схеме 58Ni(p,2p)→57Co.
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 B12) для изучения метаболизма организма и диагностики заболеваний, связанных с усвоением этого витамина (Тест Шиллинга[англ.])[2].
В России производится более половины мирового потребления кобальта-57.[3]
Таблица изотопов кобальта
| Символ нуклида |
Z(p) | N(n) | Масса изотопа[4] (а. е. м.) |
Период полураспада[5] (T1/2) |
Канал распада | Продукт распада | Спин и чётность ядра[5] |
Распространённость изотопа в природе |
Диапазон изменения изотопной распространённости в природе |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Энергия возбуждения | |||||||||
| 47Co | 27 | 20 | 47,01149(54)# | 7/2−# | |||||
| 48Co | 27 | 21 | 48,00176(43)# | p | 47Fe | 6+# | |||
| 49Co | 27 | 22 | 48,98972(28)# | <35 нс | p (>99,9%) | 48Fe | 7/2−# | ||
| β+ (<.1%) | 49Fe | ||||||||
| 50Co | 27 | 23 | 49,98154(18)# | 44(4) мс | β+, p (54%) | 49Mn | (6+) | ||
| β+ (46%) | 50Fe | ||||||||
| 51Co | 27 | 24 | 50,97072(16)# | 60# мс [>200 нс] | β+ | 51Fe | 7/2−# | ||
| 52Co | 27 | 25 | 51,96359(7)# | 115(23) мс | β+ | 52Fe | (6+) | ||
| 52mCo | 380(100)# кэВ | 104(11)# мс | β+ | 52Fe | 2+# | ||||
| ИП | 52Co | ||||||||
| 53Co | 27 | 26 | 52,954219(19) | 242(8) мс | β+ | 53Fe | 7/2−# | ||
| 53mCo | 3197(29) кэВ | 247(12) мс | β+ (98,5%) | 53Fe | (19/2−) | ||||
| p (1,5%) | 52Fe | ||||||||
| 54Co | 27 | 27 | 53,9484596(8) | 193,28(7) мс | β+ | 54Fe | 0+ | ||
| 54mCo | 197,4(5) кэВ | 1,48(2) мин | β+ | 54Fe | (7)+ | ||||
| 55Co | 27 | 28 | 54,9419990(8) | 17,53(3) ч | β+ | 55Fe | 7/2− | ||
| 56Co | 27 | 29 | 55,9398393(23) | 77,233(27) сут | β+ | 56Fe | 4+ | ||
| 57Co | 27 | 30 | 56,9362914(8) | 271,74(6) сут | ЭЗ | 57Fe | 7/2− | ||
| 58Co | 27 | 31 | 57,9357528(13) | 70,86(6) сут | β+ | 58Fe | 2+ | ||
| 58m1Co | 24,95(6) кэВ | 9,04(11) ч | ИП | 58Co | 5+ | ||||
| 58m2Co | 53,15(7) кэВ | 10,4(3) мкс | 4+ | ||||||
| 59Co | 27 | 32 | 58,9331950(7) | стабилен | 7/2− | 1,0000 | |||
| 60Co | 27 | 33 | 59,9338171(7) | 5,2713(8) года | β−, γ | 60Ni | 5+ | ||
| 60mCo | 58,59(1) кэВ | 10,467(6) мин | ИП (99,76%) | 60Co | 2+ | ||||
| β− (0,24%) | 60Ni | ||||||||
| 61Co | 27 | 34 | 60,9324758(10) | 1,650(5) ч | β− | 61Ni | 7/2− | ||
| 62Co | 27 | 35 | 61,934051(21) | 1,50(4) мин | β− | 62Ni | 2+ | ||
| 62mCo | 22(5) кэВ | 13,91(5) мин | β− (99%) | 62Ni | 5+ | ||||
| ИП (1%) | 62Co | ||||||||
| 63Co | 27 | 36 | 62,933612(21) | 26,9(4) с | β− | 63Ni | 7/2− | ||
| 64Co | 27 | 37 | 63,935810(21) | 0,30(3) с | β− | 64Ni | 1+ | ||
| 65Co | 27 | 38 | 64,936478(14) | 1,20(6) с | β− | 65Ni | (7/2)− | ||
| 66Co | 27 | 39 | 65,93976(27) | 0,18(1) с | β− | 66Ni | (3+) | ||
| 66m1Co | 175(3) кэВ | 1,21(1) мкс | (5+) | ||||||
| 66m2Co | 642(5) кэВ | >100 мкс | (8-) | ||||||
| 67Co | 27 | 40 | 66,94089(34) | 0,425(20) с | β− | 67Ni | (7/2−)# | ||
| 68Co | 27 | 41 | 67,94487(34) | 0,199(21) с | β− | 68Ni | (7-) | ||
| 68mCo | 150(150)# кэВ | 1,6(3) с | (3+) | ||||||
| 69Co | 27 | 42 | 68,94632(36) | 227(13) мс | β− (>99,9%) | 69Ni | 7/2−# | ||
| β−, n (<.1%) | 68Ni | ||||||||
| 70Co | 27 | 43 | 69,9510(9) | 119(6) мс | β− (>99,9%) | 70Ni | (6-) | ||
| β−, n (<.1%) | 69Ni | ||||||||
| 70mCo | 200(200)# кэВ | 500(180) мс | (3+) | ||||||
| 71Co | 27 | 44 | 70,9529(9) | 97(2) мс | β− (>99,9%) | 71Ni | 7/2−# | ||
| β−, n (<.1%) | 70Ni | ||||||||
| 72Co | 27 | 45 | 71,95781(64)# | 62(3) мс | β− (>99,9%) | 72Ni | (6- ,7-) | ||
| β−, n (<.1%) | 71Ni | ||||||||
| 73Co | 27 | 46 | 72,96024(75)# | 41(4) мс | 7/2−# | ||||
| 74Co | 27 | 47 | 73,96538(86)# | 50# мс [>300 нс] | 0+ | ||||
| 75Co | 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
- ↑ Кобальт-57. Дата обращения: 13 декабря 2018. Архивировано 9 декабря 2018 года.
- ↑ L. E. Diaz. Cobalt-57: Uses. JPNM Physics Isotopes. University of Harvard. Дата обращения: 13 сентября 2010. Архивировано 12 декабря 2012 года.
- ↑ Вечный генератор. Дата обращения: 15 декабря 2018. Архивировано 15 декабря 2018 года.
- ↑ Данные приведены по Wang M., Audi G., Kondev F. G., Huang W. J., Naimi S., Xu X. The Ame2016 atomic mass evaluation (I). Evaluation of input data; and adjustment procedures (англ.) // Chinese Physics C. — 2016. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030002-1—030002-344. — doi:10.1088/1674-1137/41/3/030002.
- ↑ 5,0 5,1 Данные приведены по Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — .
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
