Меню Главная Случайная статья Настройки Изотопы гадолиния Материал из https://ru.wikipedia.org Изотопы гадолиния — 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[1]. Природный гадолиний представляет собой смесь семи изотопов[2]. Из них шесть стабильны: 154Gd (изотопная распространённость 2,18 ± 0,02 %), 155Gd (14,80 ± 0,09 %), 156Gd (20,47 ± 0,03 %), 157Gd (15,65 ± 0,04 %), 158Gd (24,84 ± 0,08 %), 160Gd (21,86 ± 0,03 %), а один радиоактивен с огромным периодом полураспада, много больше возраста Вселенной: 152Gd (изотопная распространённость 0,20 ± 0,03 %; период полураспада 1,081014 лет; альфа-распад в самарий-148). Самым долгоживущим искусственным изотопом является 150Gd с периодом полураспада 1,8106 лет. Благодаря радиоактивности 152Gd природный гадолиний обладает незначительной удельной активностью около 1,5 Бк/кг.[3] Теоретически 160Gd также может быть нестабилен по отношению к двойному бета-распаду, однако эксперименты не обнаружили его радиоактивности, установлено лишь нижнее ограничение на период полураспада 3,1·1019 лет по двухнейтринному каналу в основное состояние 160Dy (этот канал распада считается наиболее вероятным)[4]. Содержание 1 Гадолиний-155 и гадолиний-157 2 Гадолиний-153 3 Таблица изотопов гадолиния 3.1 Пояснения к таблице 4 Примечания Гадолиний-155 и гадолиний-157 Изотопы 155Gd и 157Gd имеют огромные сечения захвата тепловых нейтронов:[5] 155Gd свыше 60 тыс. барн, 157Gd свыше 253 тыс. барн. 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 155Gd составляет 105 на деление, 157Gd — 7·105 на деление)[5]. Поэтому эти изотопы являются значимыми «нейтронными ядами», усложняющими управление ядерным реактором. Также определённое применение эти изотопы (в составе природной изотопной смеси гадолиния) получили в конструкции современных ядерных реакторов в качестве экранирующих выгорающих поглотителей, призванных продлить топливную кампанию реактора. Гадолиний-153 153Gd распадается через электронный захват в стабильный европий-153, имеет период полураспада 240,6 суток[1] 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[6] (а. е. м.) Период полураспада[1] (T1/2) Канал распада Продукт распада Спин и чётность ядра[1] Распространённость изотопа в природе Диапазон изменения изотопной распространённости в природе Энергия возбуждения 134Gd 64 70 133,95537(43)# 0,4# с 0+ 135Gd 64 71 134,95257(54)# 1,1(2) с 3/2 136Gd 64 72 135,94734(43)# 1# с [>200 нс] + 136Eu 137Gd 64 73 136,94502(43)# 2,2(2) с + 137Eu 7/2+# +p?[прим. 1] 136Sm 138Gd 64 74 137,94012(21)# 4,7(9) с + 138Eu 0+ 138mGd 2232,7(11) кэВ 6(1) мкс (8) 139Gd 64 75 138,93824(21)# 5,7(3) с + 139Eu 9/2# +p?[прим. 1] 138Sm 139mGd 250(150)# кэВ 4,8(9) с 1/2+# 140Gd 64 76 139,93367(3) 15,8(4) с + 140Eu 0+ 141Gd 64 77 140,932126(21) 14(4) с + (99,97 %) 141Eu (1/2+) +p (0,03 %) 140Sm 141mGd 377,8(2) кэВ 24,5(5) с + (89 %) 141Eu (11/2) ИП (11 %) 141Gd 142Gd 64 78 141,92812(3) 70,2(6) с + 142Eu 0+ 143Gd 64 79 142,92675(22) 39(2) с + 143Eu (1/2)+ +?[прим. 1] 139Pm +p?[прим. 1] 142Sm 143mGd 152,6(5) кэВ 110,0(14) с + 143Eu (11/2) +?[прим. 1] 139Pm +p?[прим. 1] 142Sm 144Gd 64 80 143,92296(3) 4,47(6) мин + 144Eu 0+ 145Gd 64 81 144,921709(20) 23,0(4) мин + 145Eu 1/2+ 145mGd 749,1(2) кэВ 85(3) с ИП (94,3 %) 145Gd 11/2 + (5,7 %) 145Eu 146Gd 64 82 145,918311(5) 48,27(10) сут ЭЗ 146Eu 0+ 147Gd 64 83 146,919094(3) 38,06(12) ч + 147Eu 7/2 147mGd 8587,8(4) кэВ 510(20) нс (49/2+) 148Gd 64 84 147,918115(3) 71,3(10) года 144Sm 0+ ++?[прим. 1] 148Sm 149Gd 64 85 148,919341(4) 9,28(10) сут + 149Eu 7/2 (4,34104%) 145Sm 150Gd 64 86 149,918659(7) 1,79(8)106 лет 146Sm 0+ ++?[прим. 1] 150Sm 151Gd 64 87 150,920348(4) 124(1) сут ЭЗ 151Eu 7/2 (106%) 147Sm 152Gd 64 88 151,9197910(27) 1,08(8)1014 лет 148Sm 0+ 0,0020(1) 153Gd 64 89 152,9217495(27) 240,4(10) сут ЭЗ 153Eu 3/2 153m1Gd 95,1737(12) кэВ 3,5(4) мкс (9/2+) 153m2Gd 171,189(5) кэВ 76,0(14) мкс (11/2) 154Gd 64 90 153,9208656(27) стабилен 0+ 0,0218(3) 155Gd 64 91 154,9226220(27) стабилен 3/2 0,1480(12) 155mGd 121,05(19) кэВ 31,97(27) мс ИП 155Gd 11/2 156Gd 64 92 155,9221227(27) стабилен 0+ 0,2047(9) 156mGd 2137,60(5) кэВ 1,3(1) мкс 7- 157Gd 64 93 156,9239601(27) стабилен 3/2 0,1565(2) 158Gd 64 94 157,9241039(27) стабилен 0+ 0,2484(7) 159Gd 64 95 158,9263887(27) 18,479(4) ч 159Tb 3/2 160Gd 64 96 159,9270541(27) стабилен (>3,11019 лет)[прим. 2] 0+ 0,2186(19) 161Gd 64 97 160,9296692(29) 3,646(3) мин 161Tb 5/2 162Gd 64 98 161,930985(5) 8,4(2) мин 162Tb 0+ 163Gd 64 99 162,93399(32)# 68(3) с 163Tb 7/2+# 164Gd 64 100 163,93586(43)# 45(3) с 164Tb 0+ 165Gd 64 101 164,93938(54)# 10,3(16) с 165Tb 1/2# 166Gd 64 102 165,94160(64)# 4,8(10) с 166Tb 0+ 167Gd 64 103 166,94557(64)# 3# с 167Tb 5/2# 168Gd 64 104 167,94836(75)# 300# мс 168Tb 0+ 169Gd 64 105 168,95287(86)# 0,75(21) с ; n? 169Tb 7/2# 170Gd 64 106 169,95615(54)# 0,42(13) с ; n? 170Tb 0+ 171Gd 64 107 170,96113(54)# 0,3 с# ?; n? 171Tb? 9/2+# 172Gd 64 108 171,96461(32)# 0,16 с# ?; n? 172Tb? 0+# 1 2 3 4 5 6 7 8 Теоретически предсказанный распад, экспериментально не наблюдался. Теоретически может претерпевать двойной бета-распад в 160Dy. 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 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. Обозначение + означает конкурирующие позитронный распад (e+) и электронный захват (ЭЗ). Обозначения +p, +, n означают бета-запаздывающий распад[англ.]: 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, — альфа-распад, n — нейтронный распад), без заселения основного уровня дочернего изотопа. См. также Запаздывающие нейтроны. Примечания 1 2 3 4 Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S., Audi G. The Nubase2020 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 45, iss. 3. — P. 030001-1—030001-180. — doi:10.1088/1674-1137/abddae. 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. Лисаченко Э. П. Оценка радиологической значимости редкоземельных металлов, имеющих природные радиоактивные изотопы. Архивная копия от 4 мая 2018 на Wayback Machine Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П. В. Рамзаева, Санкт-Петербург. Danevich F. A. et al. Quest for double beta decay of 160Gd and Ce isotopes (англ.) // Nuclear Physics A. — 2001. — Vol. 694, no. 1—2. — P. 375—391. — doi:10.1016/S0375-9474(01)00983-6. — . — arXiv:nucl-ex/0011020. 1 2 64. ГАДОЛИНИЙ  (неопр.). Дата обращения: 9 июля 2019. Архивировано 9 июля 2019 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.