| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Стандартный атомный вес A r, стандартный (Gd) |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Встречающийся в природе гадолиний ( 64 Gd) состоит из 6 стабильных изотопов , 154 Gd, 155 Gd, 156 Gd, 157 Gd, 158 Gd и 160 Gd, и 1 радиоизотопа , 152 Gd, из которых 158 Gd является наиболее распространенным (24,84% природного изобилие ). Прогнозируемый двойной бета - распад в 160 Gd никогда не наблюдалось; экспериментально установлен только нижний предел его периода полураспада более 1,3 × 10 21 года. [2]
Было охарактеризовано 30 радиоизотопов, наиболее стабильным из которых является альфа-распадающийся 152 Gd (встречающийся в природе) с периодом полураспада 1,08 × 10 14 лет и 150 Gd с периодом полураспада 1,79 × 10 6 лет. Все остальные радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 74,7 лет. Большинство из них имеют период полураспада менее 24,6 секунды. Изотопы гадолиния имеют 10 метастабильных изомеров , наиболее стабильными из которых являются 143m Gd (t 1/2 = 110 секунд), 145m Gd (t 1/2 = 85 секунд) и 141m Gd (t 1/2 = 24,5 секунды).
Первичная мода распада при атомных весах ниже, чем самый распространенный стабильный изотоп, 158 Gd, - это захват электронов , а первичная мода при более высоких атомных весах - это бета-распад . Первичные продукты распада изотопов легче 158 Gd - это изотопы европия, а первичные продукты более тяжелых изотопов - изотопы тербия .
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 датчиков плотности костной ткани для скрининга остеопороза и для радиометрического профилирования в портативной рентгеновской системе 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 правильную работу аппаратов для получения изображений распределения радиоизотопов внутри пациента. Этот изотоп производится в ядерном реакторе из европия.или обогащенный гадолиний. [3] Он также может определять потерю кальция в костях бедра и спины, что позволяет диагностировать остеопороз. [4]
Гадолиний-148 идеально подходит для радиоизотопных термоэлектрических генераторов из-за его 74-летнего периода полураспада, высокой плотности и доминирующего режима альфа-распада. Однако гадолиний-148 не может быть экономически выгодно синтезирован в достаточных количествах для питания РИТЭГа. [5]
Список изотопов [ править ]
Нуклид [n 1] | Z | N | Изотопная масса ( Да ) [n 2] [n 3] | Период полураспада [n 4] [n 5] | Режим распада [n 6] | Дочерний изотоп [n 7] [n 8] | Спин и паритет [n 9] [n 5] | Естественное изобилие (мольная доля) | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Энергия возбуждения [n 5] | Нормальная пропорция | Диапазон вариации | |||||||
134 Gd | 64 | 70 | 133.95537 (43) # | 0,4 # с | 0+ | ||||
135 Gd | 64 | 71 | 134.95257 (54) # | 1,1 (2) с | 3 / 2- | ||||
136 Gd | 64 | 72 | 135.94734 (43) # | 1 # с [> 200 нс] | β + | 136 Eu | |||
137 Gd | 64 | 73 | 136.94502 (43) # | 2.2 (2) с | β + | 137 Eu | 7/2 + # | ||
β + , p (редко) | 136 см | ||||||||
138 Gd | 64 | 74 | 137.94012 (21) # | 4,7 (9) с | β + | 138 Eu | 0+ | ||
138m Gd | 2232,7 (11) кэВ | 6 (1) мкс | (8-) | ||||||
139 Gd | 64 | 75 | 138.93824 (21) # | 5,7 (3) с | β + | 139 Eu | 9 / 2- # | ||
β + , p (редко) | 138 см | ||||||||
139m Gd | 250 (150) # кэВ | 4.8 (9) с | 1/2 + # | ||||||
140 Gd | 64 | 76 | 139.93367 (3) | 15,8 (4) с | β + | 140 евро | 0+ | ||
141 Gd | 64 | 77 | 140.932126 (21) | 14 (4) с | β + (99,97%) | 141 Eu | (1/2 +) | ||
β + , p (0,03%) | 140 см | ||||||||
141m Gd | 377,8 (2) кэВ | 24,5 (5) с | β + (89%) | 141 Eu | (11 / 2-) | ||||
ИТ (11%) | 141 Gd | ||||||||
142 Gd | 64 | 78 | 141.92812 (3) | 70,2 (6) с | β + | 142 Eu | 0+ | ||
143 Gd | 64 | 79 | 142.92675 (22) | 39 (2) с | β + | 143 Eu | (1/2) + | ||
β + , α (редко) | 139 вечера | ||||||||
β + , p (редко) | 142 см | ||||||||
143m Gd | 152,6 (5) кэВ | 110.0 (14) с | β + | 143 Eu | (11 / 2-) | ||||
β + , α (редко) | 139 вечера | ||||||||
β + , p (редко) | 142 см | ||||||||
144 Gd | 64 | 80 | 143.92296 (3) | 4,47 (6) мин | β + | 144 Eu | 0+ | ||
145 Gd | 64 | 81 год | 144.921709 (20) | 23,0 (4) мин | β + | 145 евро | 1/2 + | ||
145m Gd | 749,1 (2) кэВ | 85 (3) с | ИТ (94,3%) | 145 Gd | 11 / 2− | ||||
β + (5,7%) | 145 евро | ||||||||
146 Gd | 64 | 82 | 145.918311 (5) | 48,27 (10) д | EC | 146 Eu | 0+ | ||
147 Gd | 64 | 83 | 146.919094 (3) | 38.06 (12) ч | β + | 147 Eu | 7 / 2− | ||
147m Gd | 8587,8 (4) кэВ | 510 (20) нс | (49/2 +) | ||||||
148 Gd | 64 | 84 | 147.918115 (3) | 74,6 (30) лет | α | 144 см | 0+ | ||
β + β + (редко) | 148 см | ||||||||
149 Gd | 64 | 85 | 148.919341 (4) | 9,28 (10) д | β + | 149 Eu | 7 / 2− | ||
α (4,34 × 10 −4 %) | 145 см | ||||||||
150 Gd | 64 | 86 | 149.918659 (7) | 1.79 (8) × 10 6 лет | α | 146 см | 0+ | ||
β + β + (редко) | 150 см | ||||||||
151 Gd | 64 | 87 | 150.920348 (4) | 124 (1) д | EC | 151 Eu | 7 / 2− | ||
α (10 −6 %) | 147 см | ||||||||
152 Gd [n 10] | 64 | 88 | 151.9197910 (27) | 1.08 (8) × 10 14 лет | α | 148 см | 0+ | 0,0020 (1) | |
153 Gd | 64 | 89 | 152.9217495 (27) | 240,4 (10) сут | EC | 153 Eu | 3 / 2- | ||
153m1 Gd | 95,1737 (12) кэВ | 3,5 (4) мкс | (9/2 +) | ||||||
153м2 Gd | 171.189 (5) кэВ | 76,0 (14) мкс | (11 / 2-) | ||||||
154 Gd | 64 | 90 | 153.9208656 (27) | Наблюдательно стабильный [n 11] | 0+ | 0,0218 (3) | |||
155 Gd [n 12] | 64 | 91 | 154.9226220 (27) | Наблюдательно стабильный [n 13] | 3 / 2- | 0,1480 (12) | |||
155m Gd | 121.05 (19) кэВ | 31.97 (27) мс | ЭТО | 155 Gd | 11 / 2− | ||||
156 Gd [n 12] | 64 | 92 | 155.9221227 (27) | Стабильный | 0+ | 0,2047 (9) | |||
156m Gd | 2137.60 (5) кэВ | 1,3 (1) мкс | 7- | ||||||
157 Gd [n 12] | 64 | 93 | 156.9239601 (27) | Стабильный | 3 / 2- | 0,1565 (2) | |||
158 Gd [n 12] | 64 | 94 | 157.924 1039 (27) | Стабильный | 0+ | 0,2484 (7) | |||
159 Gd [n 12] | 64 | 95 | 158.9263887 (27) | 18,479 (4) ч | β - | 159 Тб | 3 / 2- | ||
160 Gd [n 12] | 64 | 96 | 159.9270541 (27) | Наблюдательно стабильный [n 14] | 0+ | 0,2186 (19) | |||
161 Gd | 64 | 97 | 160.9296692 (29) | 3,646 (3) мин | β - | 161 Тб | 5 / 2- | ||
162 Gd | 64 | 98 | 161.930985 (5) | 8,4 (2) мин | β - | 162 Тб | 0+ | ||
163 Gd | 64 | 99 | 162.93399 (32) # | 68 (3) с | β - | 163 Тб | 7/2 + # | ||
164 Gd | 64 | 100 | 163.93586 (43) # | 45 (3) с | β - | 164 Тб | 0+ | ||
165 Gd | 64 | 101 | 164.93938 (54) # | 10,3 (16) с | β - | 165 Тб | 1 / 2- # | ||
166 Gd | 64 | 102 | 165.94160 (64) # | 4.8 (10) с | β - | 166 Тб | 0+ | ||
167 Gd | 64 | 103 | 166.94557 (64) # | 3 # с | β - | 167 Тб | 5 / 2- # | ||
168 Gd | 64 | 104 | 167.94836 (75) # | 300 # мс | β - | 168 Тб | 0+ | ||
169 Gd | 64 | 105 | 168.95287 (86) # | 1 # с | β - | 169 Тб | 7 / 2- # |
- ^ m Gd - Возбужденный ядерный изомер .
- ^ () - Неопределенность (1 σ ) дана в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
- ^ # - Атомная масса с пометкой #: значение и погрешность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из трендов по массовой поверхности (TMS).
- ^ Жирный период полураспада - почти стабильной, период полураспада большечем возраст Вселенной .
- ^ a b c # - Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN).
- ^
Режимы распада:
EC: Электронный захват ЭТО: Изомерный переход - ^ Дочерний символ выделен жирным курсивом - дочерний продукт почти стабилен.
- ^ Дочерний жирный символ - дочерний продукт стабильный.
- ^ () значение вращения - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
- ^ первичный радионуклид
- ^ Предполагается, что претерпевает α-распад до 150 см
- ^ a b c d e f Продукт деления
- ^ Считается, что претерпевает α-распад до 151 Sm
- ^ Предполагается, что претерпевает β - β - распад до 160 Dy с периодом полураспада более 1,3 × 10 21 год
Ссылки [ править ]
- ^ Мейджа, Юрис; и другие. (2016). «Атомный вес элементов 2013 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 88 (3): 265–91. DOI : 10,1515 / пак-2015-0305 .
- ^ FA Даневич; и другие. (2001). «Поиски двойного бета-распада изотопов 160 Gd и Ce». Ядерная физика . 694 (1–2): 375–391. arXiv : nucl-ex / 0011020 . Bibcode : 2001NuPhA.694..375D . DOI : 10.1016 / S0375-9474 (01) 00983-6 .
- ^ "PNNL: Программа изотопных наук - Гадолиний-153" . pnl.gov . Архивировано из оригинала на 2009-05-27.
- ^ "Гадолиний" . BCIT Химический ресурсный центр . Технологический институт Британской Колумбии . Проверено 30 марта 2011 года .
- ^ Совет национальных исследований; Наук, Отдел инженерно-физических наук; Совет по аэронавтике и космической технике; Доска, космические исследования; Комитет, Радиоизотопные энергетические системы (2009). Радиоизотопные энергетические системы: императив для сохранения лидерства США в освоении космоса . CiteSeerX 10.1.1.367.4042 . DOI : 10.17226 / 12653 . ISBN 978-0-309-13857-4.
- Изотопные массы из:
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE " , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
- Изотопные составы и стандартные атомные массы из:
- де Лаэтер, Джон Роберт ; Бёльке, Джон Карл; Де Бьевр, Поль; Хидака, Хироши; Пайзер, Х. Штеффен; Росман, Кевин-младший; Тейлор, Филип DP (2003). "Атомный вес элементов. Обзор 2000 (Технический отчет IUPAC)" . Чистая и прикладная химия . 75 (6): 683–800. DOI : 10.1351 / pac200375060683 .
- Визер, Майкл Э. (2006). «Атомный вес элементов 2005 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 78 (11): 2051–2066. DOI : 10,1351 / pac200678112051 . Выложите резюме .
- Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из следующих источников.
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE " , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
- 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.