Isotoper af gadolinium

Isotoper af gadolinium  er varianter ( isotoper ) af det kemiske grundstof gadolinium , der adskiller sig i antallet af neutroner i kernen . Der er 50 gadoliniumisotoper med massetal fra 133 til 172 (antal protoner 64, neutroner fra 69 til 108) og 16 nukleare isomerer [1] .

Naturligt gadolinium er en blanding af syv isotoper [2] . Af disse er seks stabile:

og den ene er radioaktiv med en enorm halveringstid , meget længere end universets alder :

Den længstlevende kunstige isotop er 150 Gd med en halveringstid på 1,8⋅10 6 år.

På grund af radioaktiviteten på 152 Gd har naturligt gadolinium en lav specifik aktivitet på omkring 1,5 Bq /kg. [3]

Teoretisk set kan 160 Gd også være ustabil med hensyn til dobbelt beta-henfald , men eksperimenter påviste ikke dets radioaktivitet, kun en nedre grænse blev etableret for halveringstiden på 3,1 10 19 år gennem to-neutrino-kanalen ind i grundtilstanden på 160 Dy (denne henfaldskanal anses for at være den mest sandsynlige) [4] .

Gadolinium-155 og gadolinium-157

Isotoper 155 Gd og 157 Gd har enorme termiske neutronfangst tværsnit : [5]

Takket være disse isotoper har naturligt gadolinium også et højt termisk neutronfangst tværsnit på omkring 49 tusind lader.

Begge isotoper indgår i fissionsprodukterne af uran- og plutoniumkerner (for uran-235 er udbyttet af 155 Gd 10 −5 pr. fission, 157 Gd er 7 10 −5 pr. fission) [5] . Derfor er disse isotoper betydelige "neutrongifte" , hvilket komplicerer kontrollen af ​​en atomreaktor .

Disse isotoper (som en del af den naturlige isotopblanding af gadolinium) har også fået en vis brug i designet af moderne atomreaktorer som screeningsbrændbare absorbere designet til at udvide reaktorbrændstofkampagnen .

Gadolinium-153

153 Gd henfalder via elektronfangst til stabilt europium-153 , har en halveringstid på 240,6 dage [1] og udsender gammastråling, der topper ved 41 og 102 keV. Anvendes i medicin til at diagnosticere osteoporose , blokade af Kupffer-celler i behandlingen af ​​leveren .

Tabel over gadoliniumisotoper

Nuklid symbol
 Z ( p ) N( n ) Isotopmasse [6]
( a.u.m. ) 		Halveringstid
[ 1]
(T 1/2 ) 		Decay kanal Forfaldsprodukt Spin og paritet
af kernen [1] 		Isotopens udbredelse
i naturen 		Vifte af ændringer i isotopoverflod i naturen
Excitationsenergi
134 Gd 64 70 133.95537(43)# 0,4#s 0+
135 Gd 64 71 134.95257(54)# 1.1(2) s 3/2−
136 Gd 64 72 135.94734(43)# 1# s [>200 ns] β + 136 Eu
137 Gd 64 73 136.94502(43)# 2.2(2) s β + 137 Eu 7/2+#
β + p ? [ca. en] 136 cm _
138 Gd 64 74 137.94012(21)# 4.7(9) s β + 138 Eu 0+
138m Gd 2232,7(11) keV 6(1) µs (8-)
139 Gd 64 75 138.93824(21)# 5.7(3) s β + 139 Eu 9/2-#
β + p? [ca. en] 138 cm _
139 mio. Gd 250(150)# keV 4.8(9) s 1/2+#
140 Gd 64 76 139,93367(3) 15.8(4) s β + 140 Eu 0+
141 Gd 64 77 140,932126(21) 14(4) s β + (99,97 %) 141 Eu (1/2+)
β + p (0,03 %) 140 cm _
141m Gd 377,8(2) keV 24.5(5) s β + (89 %) 141 Eu (11/2-)
IP (11 %) 141 Gd
142 Gd 64 78 141.92812(3) 70,2(6) s β + 142 Eu 0+
143 Gd 64 79 142,92675(22) 39(2) s β + 143 Eu (1/2)+
β + α ? [ca. en] 139 kl
β + p? [ca. en] 142 cm _
143m Gd 152,6(5) keV 110,0(14) s β + 143 Eu (11/2-)
β + α ? [ca. en] 139 kl
β + p? [ca. en] 142 cm _
144 Gd 64 80 143,92296(3) 4,47(6) min β + 144 Eu 0+
145 Gd 64 81 144.921709(20) 23,0(4) min β + 145 Eu 1/2+
145m Gd 749,1(2) keV 85(3) s IP (94,3 %) 145 Gd 11/2−
β + (5,7 %) 145 Eu
146 Gd 64 82 145.918311(5) 48,27(10) dage EZ 146 Eu 0+
147 Gd 64 83 146.919094(3) 38.06(12) t β + 147 Eu 7/2−
147m Gd 8587,8(4) keV 510(20) ns (49/2+)
148 Gd 64 84 147.918115(3) 71,3(10) år α 144 cm _ 0+
β + β + ? [ca. en] 148 cm _
149 Gd 64 85 148.919341(4) 9,28(10) dage β + 149 Eu 7/2−
α (4,34⋅10 −4 %) 145 cm _
150 Gd 64 86 149,918659(7) 1,79(8)⋅10 6  år α 146 cm _ 0+
β + β + ? [ca. en] 150 cm _
151 Gd 64 87 150,920348(4) 124(1) dage EZ 151 Eu 7/2−
α (10 −6 %) 147 cm _
152 Gd 64 88 151.9197910(27) 1.08(8)⋅10 14  år α 148 cm _ 0+ 0,0020(1)
153 Gd 64 89 152.9217495(27) 240,4(10) dage EZ 153 Eu 3/2−
153m1 Gd 95,1737(12) keV 3,5(4) µs (9/2+)
153m2 Gd 171,189(5) keV 76,0(14) µs (11/2-)
154 Gd 64 90 153.9208656(27) stabil 0+ 0,0218(3)
155 Gd 64 91 154.9226220(27) stabil 3/2− 0,1480(12)
155m Gd 121,05(19) keV 31,97(27) ms IP 155 Gd 11/2−
156 Gd 64 92 155.9221227(27) stabil 0+ 0,2047(9)
156m Gd 2137,60(5) keV 1,3(1) µs 7-
157 Gd 64 93 156.9239601(27) stabil 3/2− 0,1565(2)
158 Gd 64 94 157.9241039(27) stabil 0+ 0,2484(7)
159 Gd 64 95 158.9263887(27) 18.479(4) h β - 159 TB 3/2−
160 Gd 64 96 159,9270541(27) stabil (>3,1⋅10 19 år) [ca. 2] 0+ 0,2186(19)
161 Gd 64 97 160,9296692(29) 3,646(3) min β - 161 TB 5/2−
162 Gd 64 98 161,930985(5) 8,4(2) min β - 162 Tb 0+
163 Gd 64 99 162.93399(32)# 68(3) s β - 163 Tb 7/2+#
164 Gd 64 100 163.93586(43)# 45(3) s β - 164 Tb 0+
165 Gd 64 101 164.93938(54)# 10.3(16) s β - 165 TB 1/2-#
166 Gd 64 102 165.94160(64)# 4,8(10) s β - 166TB _ 0+
167 Gd 64 103 166.94557(64)# 3# med β - 167 Tb 5/2-#
168 Gd 64 104 167.94836(75)# 300# ms β - 168 TB 0+
169 Gd 64 105 168,95287(86)# 0,75(21) s β − ; β − n? 169 Tb 7/2-#
170 Gd 64 106 169,95615(54)# 0,42(13) s β − ; β − n? 170 TB 0+
171 Gd 64 107 170,96113(54)# 0,3 c# β - ?; β − n? 171 TB? 9/2+#
172 Gd 64 108 171.96461(32)# 0,16 c# β - ?; β − n? 172 TB? 0+#
  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Teoretisk forudsagt henfald blev ikke observeret eksperimentelt.
  2. ↑ Teoretisk set kan den gennemgå dobbelt beta-henfald ved 160 Dy.

Forklaringer til tabellen

Noter

  1. ↑ 1 2 3 4 Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. Nubase2020-evalueringen af ​​nukleare egenskaber  // Kinesisk fysik  C. - 2021. - Bd. 45 , iss. 3 . - P. 030001-1-030001-180 . - doi : 10.1088/1674-1137/abddae .Åben adgang
  2. ↑ Meija J. et al. Isotopiske sammensætninger af grundstofferne 2013 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2016. - Bd. 88 , nr. 3 . - S. 293-306 . - doi : 10.1515/pac-2015-0503 .
  3. ↑ Lisachenko E.P. Vurdering af den radiologiske betydning af sjældne jordarters metaller med naturlige radioaktive isotoper. St. Petersburg Research Institute of Radiation Hygiene opkaldt efter professor P. V. Ramzaev, St. Petersburg.
  4. ↑ Danevich F. A. et al. Søg efter dobbelt beta-henfald af 160 Gd og Ce isotoper  (engelsk)  // Kernefysik A . - 2001. - Bd. 694 , nr. 1-2 . - s. 375-391 . - doi : 10.1016/S0375-9474(01)00983-6 . - . - arXiv : nucl-ex/0011020 .
  5. ↑ 1 2 64. GADOLINIUM
  6. ↑ Data fra Wang M. , Audi G. , Kondev FG , Huang WJ , Naimi S. , Xu X. The Ame2016 atomic mass evaluation (I). evaluering af inputdata; og justeringsprocedurer  (engelsk)  // Chinese Physics C. - 2016. - Vol. 41 , udg. 3 . - P. 030002-1-030002-344 . - doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030002 .
 isotoper
  en 2                             3 fire 5 6 7 otte 9 ti elleve 12 13 fjorten femten 16 17 atten
en x H   x han
2 x Li x være   x B x C x N x O x F x Ne
3 x Na xMg _   x Al x Si x P x S xCl _ x Ar
fire x K x Ca   x Sc x Ti x V xCr _ xMn _ x Fe x Co x Ni x Cu xZn _ x Ga x Ge xAs _ x Se xBr _ xKr _
5 xRb _ xSr _   x Y xZr _ xNb _ x Mo x Tc x Ru x Rh x Pd xAg _ x CD x ind x Sn x Sb x Te x jeg x Xe
6 x Cs x Ba x La x Ce x Pr xNd _ x pm xSm _ xEu _ x Gd xTb _ xDy _ x Ho x Er x Tm x Yb x Lu x Hf x Ta x W x Re xOs _ xIr _ xPt _ xAu _ x Hg xTl _ xPb _ x Bi x Po x kl xRn _
7 xFr _ x Ra x Ac xTh _ xPa _ x U xNp _ x Pu x Am x cm xBk _ x Jf x Es xFm _ xMd _ x Nej xLr _ xRf _ xDb _ xSg _ x Bh x Hs x Mt xDs _ xRg _ x Cn xNh _ xFl _ x Mc xLv _ x Ts xOg _
 
alkalimetaller jordalkalimetaller Lanthanider Aktinider overgangsmetaller
letmetaller _ Halvmetaller ikke-metaller Halogener ædelgasser Egenskaber ukendt