Изотопы стронция
Изотопы стронция — разновидности химического элемента стронция, имеющие разное количество нейтронов в ядре. Известны изотопы стронция с массовыми числами от 73 до 105 (количество протонов 38, нейтронов от 35 до 67) и 6 ядерных изомеров.
Природный стронций состоит из четырёх стабильных изотопов:[1]
- 84Sr (изотопная распространённость 0,56 %)
- 86Sr (изотопная распространённость 9,86 %)
- 87Sr (изотопная распространённость 7,00 %)
- 88Sr (изотопная распространённость 82,58 %).
Самым долгоживущим радиоизотопом стронция является 90Sr с периодом полураспада 28,9 года.
Стронций-82
Изотоп рубидий-82 нашел применение в медицине, где используется для диагностики заболеваний сердца и сосудов.[2] Однако период полураспада 82Rb всего 75 секунд, что требует особых методов получения фармпрепаратов на его основе. Оптимальным способом стало применение мобильных генераторов 82Rb, в которых он нарабатывается в процессе распада стронция-82. Период полураспада 82Sr 25 суток, схема распада электронный захват (100 %).
Типовой способ получения 82Sr — облучение протонами мишени из природного изотопа рубидия-85 по схеме скалывания[англ.] 85Rb(p,4n)→82Sr. Схема протекания реакции скалывания сильно зависит от энергии протона. Для уменьшения загрязнения мишени другими изотопами стронция требуется оптимальная энергия протона. После облучения наработанный стронций выделяется химическим способом и заправляется в генераторы 82Rb. Существуют и другие схемы получения 82Sr.
С конца 1990-х годов на базе института ядерных исследований РАН велось производство облученных мишеней для поставки в США.[3] Летом 2018 года в России начались работы по организации полного цикла промышленного производства стронция-82 и генераторов 82Rb.[4] Запуск производства ожидается в 2019 году.
Стронций-90
90Sr образуется при ядерных взрывах и внутри ядерного реактора во время его работы. Образование стронция-90 при этом происходит как непосредственно в результате деления ядер урана и плутония, так и в результате бета-распада короткоживущих ядер с массовым числом A = 90 (в цепочке 90Se → 90Br → 90Kr → 90Rb → 90Sr).
Изотоп 90Sr имеет период полураспада 28,9 года. 90Sr претерпевает β−-распад, переходя в радиоактивный иттрий-90 (период полураспада 64 часа), который, в свою очередь, распадается в стабильный цирконий-90. Полный распад стронция-90, попавшего в окружающую среду, занимает несколько сотен лет.
Применяется в производстве радиоизотопных источников энергии в виде титаната стронция (плотность 4,8 г/см³, а энерговыделение — около 0,54 Вт/см³).
Применяется для получения изотопно-чистого 90Y, в том числе в составе изотопных генераторов 90Sr→90Y. Иттрий-90 нашел применение в радионуклидной терапии онкологических заболеваний.
Таблица изотопов стронция
| Символ нуклида |
Z(p) | N(n) | Масса изотопа[5] (а. е. м.) |
Период полураспада[6] (T1/2) |
Канал распада | Продукт распада | Спин и чётность ядра[6] |
Распространённость изотопа в природе |
Диапазон изменения изотопной распространённости в природе |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Энергия возбуждения | |||||||||
| 73Sr | 38 | 35 | 72,96597(64)# | >25 мс | β+ (>99,9%) | 73Rb | 1/2−# | ||
| β+, p (<0,1%) | 72Kr | ||||||||
| 74Sr | 38 | 36 | 73,95631(54)# | 50# мс [>1,5 мкс] | β+ | 74Rb | 0+ | ||
| 75Sr | 38 | 37 | 74,94995(24) | 88(3) мс | β+ (93,5%) | 75Rb | (3/2−) | ||
| β+, p (6,5%) | 74Kr | ||||||||
| 76Sr | 38 | 38 | 75,94177(4) | 7,89(7) с | β+ | 76Rb | 0+ | ||
| 77Sr | 38 | 39 | 76,937945(10) | 9,0(2) с | β+ (99,75%) | 77Rb | 5/2+ | ||
| β+, p (0,25%) | 76Kr | ||||||||
| 78Sr | 38 | 40 | 77,932180(8) | 159(8) с | β+ | 78Rb | 0+ | ||
| 79Sr | 38 | 41 | 78,929708(9) | 2,25(10)мин | β+ | 79Rb | 3/2(−) | ||
| 80Sr | 38 | 42 | 79,924521(7) | 106,3(15)мин | β+ | 80Rb | 0+ | ||
| 81Sr | 38 | 43 | 80,923212(7) | 22,3(4)мин | β+ | 81Rb | 1/2− | ||
| 82Sr | 38 | 44 | 81,918402(6) | 25,36(3) сут | ЭЗ | 82Rb | 0+ | ||
| 83Sr | 38 | 45 | 82,917557(11) | 32,41(3) ч | β+ | 83Rb | 7/2+ | ||
| 83mSr | 259,15(9) кэВ | 4,95(12) с | ИП | 83Sr | 1/2− | ||||
| 84Sr | 38 | 46 | 83,913425(3) | стабилен[n 1] | 0+ | 0,0056 | 0,0055–0,0058 | ||
| 85Sr | 38 | 47 | 84,912933(3) | 64,853(8) сут | ЭЗ | 85Rb | 9/2+ | ||
| 85mSr | 238,66(6) кэВ | 67,63(4)мин | ИП (86,6%) | 85Sr | 1/2− | ||||
| β+ (13,4%) | 85Rb | ||||||||
| 86Sr | 38 | 48 | 85,9092607309(91) | стабилен | 0+ | 0,0986 | 0,0975–0,0999 | ||
| 86mSr | 2955,68(21) кэВ | 455(7)нс | 8+ | ||||||
| 87Sr | 38 | 49 | 86,9088774970(91) | стабилен | 9/2+ | 0,0700 | 0,0694–0,0714 | ||
| 87mSr | 388,533(3) кэВ | 2,815(12) ч | ИП (99,7%) | 87Sr | 1/2− | ||||
| ЭЗ (0,3%) | 87Rb | ||||||||
| 88Sr | 38 | 50 | 87,9056122571(97) | стабилен | 0+ | 0,8258 | 0,8229–0,8275 | ||
| 89Sr | 38 | 51 | 88,9074507(12) | 50,57(3) сут | β− | 89Y | 5/2+ | ||
| 90Sr | 38 | 52 | 89,907738(3) | 28,90(3) лет | β− | 90Y | 0+ | ||
| 91Sr | 38 | 53 | 90,910203(5) | 9,63(5) ч | β− | 91Y | 5/2+ | ||
| 92Sr | 38 | 54 | 91,911038(4) | 2,66(4) ч | β− | 92Y | 0+ | ||
| 93Sr | 38 | 55 | 92,914026(8) | 7,423(24)мин | β− | 93Y | 5/2+ | ||
| 94Sr | 38 | 56 | 93,915361(8) | 75,3(2) с | β− | 94Y | 0+ | ||
| 95Sr | 38 | 57 | 94,919359(8) | 23,90(14) с | β− | 95Y | 1/2+ | ||
| 96Sr | 38 | 58 | 95,921697(29) | 1,07(1) с | β− | 96Y | 0+ | ||
| 97Sr | 38 | 59 | 96,926153(21) | 429(5) мс | β− (99,95%) | 97Y | 1/2+ | ||
| β−, n (0,05%) | 96Y | ||||||||
| 97m1Sr | 308,13(11) кэВ | 170(10)нс | (7/2)+ | ||||||
| 97m2Sr | 830,8(2) кэВ | 255(10)нс | (11/2−)# | ||||||
| 98Sr | 38 | 60 | 97,928453(28) | 0,653(2) с | β− (99,75%) | 98Y | 0+ | ||
| β−, n (0,25%) | 97Y | ||||||||
| 99Sr | 38 | 61 | 98,93324(9) | 0,269(1) с | β− (99,9%) | 99Y | 3/2+ | ||
| β−, n (0,1%) | 98Y | ||||||||
| 100Sr | 38 | 62 | 99,93535(14) | 202(3) мс | β− (99,02%) | 100Y | 0+ | ||
| β−, n (0,98%) | 99Y | ||||||||
| 101Sr | 38 | 63 | 100,94052(13) | 118(3) мс | β− (97,63%) | 101Y | (5/2−) | ||
| β−, n (2,37%) | 100Y | ||||||||
| 102Sr | 38 | 64 | 101,94302(12) | 69(6) мс | β− (94,5%) | 102Y | 0+ | ||
| β−, n (5,5%) | 101Y | ||||||||
| 103Sr | 38 | 65 | 102,94895(54)# | 50# мс [>300нс] | β− | 103Y | |||
| 104Sr | 38 | 66 | 103,95233(75)# | 30# мс [>300нс] | β− | 104Y | 0+ | ||
| 105Sr | 38 | 67 | 104,95858(75)# | 20# мс [>300нс] | |||||
| 106Sr[7] | 38 | 68 | |||||||
| 107Sr[7] | 38 | 69 | |||||||
| 108Sr[8] | 38 | 70 | |||||||
- ↑ Теоретически может претерпевать двойной электронный захват в 84Kr
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 возбужденные 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.
Примечания
- ↑ Meija J. et al. Isotopic compositions of the elements 2013 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2016. — Vol. 88, no. 3. — P. 293—306. — doi:10.1515/pac-2015-0503.
- ↑ Медицинский генератор рубидия-82
- ↑ Производство изотопов. Реальность и перспективы
- ↑ Производство стронция-82 для ядерной медицины планируют запустить в Подмосковье
- ↑ Данные приведены по Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — .
- ↑ 6,0 6,1 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. — .
- ↑ 7,0 7,1 (2010) «Identification of 45 New Neutron-Rich Isotopes Produced by In-Flight Fission of a 238U Beam at 345 MeV/nucleon». J. Phys. Soc. Jpn. (Physical Society of Japan) 79. doi:10.1143/JPSJ.79.073201.
- ↑ (2021) «Observation of new neutron-rich isotopes in the vicinity of 110Zr». Physical Review C 103 (1). doi:10.1103/PhysRevC.103.014614.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
