Изотопы галлия

Изотопы галлия — разновидности химического элемента галлия, отличающиеся разным количеством нейтронов в атомном ядре. Известны изотопы галлия с массовыми числами от 56 до 86 (количество протонов 31, нейтронов от 25 до 55) и 3 ядерных изомеров.

Природный галлий представляет собой смесь двух стабильных изотопов:

⁶⁹Ga (изотопная распространённость 60,11 %)
⁷¹Ga (изотопная распространённость 39,89 %).

Самым долгоживущим радиоизотопом галлия является ⁶⁷Ga с периодом полураспада 78 часов.

Галлий−68Править

См. также Gallium scan (англ.) (рус.

Изотоп ⁶⁸Ga является источником позитронов. Используется в ядерной диагностической медицине методом позитронно-эмиссионной томографии^[1]. ⁶⁸Ga был одним из первых радиофармацевтических маркеров. Первые эксперименты датируются 1963 годом^[1]. Однако несовершенство методов получения изотопа затормозило его распространение в пользу фтора-18 и технеция-99m. В начале XXI века генераторы были усовершенствованы и ⁶⁸Ga начал набирать популярность. Препараты: Gallium Ga 68 dotatate.

Период полураспада ⁶⁸Ga 68 минут, каналы распада — позитронный распад (вероятность 87 %) и электронный захват (вероятность 13 %), дочерний изотоп стабильный цинк-68. Максимальная энергия позитрона 1,92 МэВ, средняя 0,89 МэВ^[1]. При аннигиляции остановившегося позитрона с электроном образуются два гамма-кванта с энергией 511 кэВ.

Короткий период полураспада (68 минут) требует получения изотопа на месте применения. Для этого разработаны специальные изотопные Gallium-68 generator — версия статьи «Gallium-68 generator» на английском языке генераторы галлия-68 (англ.) (рус.. Генератор содержит ампулу с препаратом изотопа германия-68, продуктом распада которого является ⁶⁸Ga. По мере накопления продукта распада через ампулу прокачивают сорбирующий раствор, который селективно растворяет только химическое соединение образовавшегося галлия, а нерастворимое соединение германия остается в ампуле. Значительный период полураспада германия-68 (271 день) делает удобной логистику таких генераторов.

В России генераторы ⁶⁸Ga выпускают в Обнинске^[2]^[3].

Галлий−67Править

См. также Gallium scan (англ.) (рус.

Источник гамма-излучения. Используется в ядерной диагностической медицине методом однофотонной эмиссионной компьютерной томографии. Химия и фармакология аналогичны галлию-68.

Период полураспада 78 часов, канал распада — электронный захват (вероятность 100 %), дочерний изотоп стабильный цинк-67^[4]. В спектре излучения — рентген 8,7 кэВ, гамма-линии 93, 184 и 300 кэВ.

В России синтез ведется в Обнинске путем облучения цинковых мишеней протонами в ускорителе по реакциям^[4]

⁶⁷Zn(p, n)⁶⁷Ga,

⁶⁸Zn(p, 2n)⁶⁷Ga.

Таблица изотопов галлияПравить

Символ нуклида	$\text{[math]}$ Z (p)	$\text{[math]}$ N (n)	Масса изотопа^[5] (а. е. м.)	Период полураспада^[6] ( $\text{[math]}$ T_1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра^[6]
Энергия возбуждения
⁵⁶Ga	31	25	55,99491(28)#		p	⁵⁵Zn	3+#
⁵⁷Ga	31	26	56,98293(28)#		p	⁵⁶Zn	1/2−#
⁵⁸Ga	31	27	57,97425(23)#		p	⁵⁷Zn	2+#
⁵⁹Ga	31	28	58,96337(18)#		p	⁵⁸Zn	3/2−#
⁶⁰Ga	31	29	59,95706(12)#	70(10) мс	β⁺	⁶⁰Zn	(2+)
⁶¹Ga	31	30	60,94945(6)	168(3) мс	β⁺	⁶¹Zn	3/2−
⁶²Ga	31	31	61,944175(30)	116,18(4) мс	β⁺	⁶²Zn	0+
⁶³Ga	31	32	62,9392942(14)	32,4(5) с	β⁺	⁶³Zn	(3/2−)
⁶⁴Ga	31	33	63,9368387(22)	2,627(12) мин	β⁺	⁶⁴Zn	0(+#)
^64mGa	42,85(8) кэВ	21,9(7) мкс			2+
⁶⁵Ga	31	34	64,9327348(9)	15,2(2) мин	β⁺	⁶⁵Zn	3/2−
⁶⁶Ga	31	35	65,931589(3)	9,49(7) ч	β⁺	⁶⁶Zn	0+
⁶⁷Ga	31	36	66,9282017(14)	3,2612(6) сут	ЭЗ	⁶⁷Zn	3/2−
⁶⁸Ga	31	37	67,9279801(16)	67,71(9) мин	β⁺	⁶⁸Zn	1+
⁶⁹Ga	31	38	68,9255736(13)	стабилен	3/2−	0,60108(9)
⁷⁰Ga	31	39	69,9260220(13)	21,14(3) мин	β⁻ (99,59)	⁷⁰Ge	1+
ЭЗ (0,41 %)	⁷⁰Zn
⁷¹Ga	31	40	70,9247013(11)	стабилен	3/2−	0,39892(9)
⁷²Ga	31	41	71,9263663(11)	14,095(3) ч	β⁻	⁷²Ge	3-
^72mGa	119,66(5) кэВ	39,68(13) мс	ИП	⁷²Ga	(0+)
⁷³Ga	31	42	72,9251747(18)	4,86(3) ч	β⁻	⁷³Ge	3/2−
⁷⁴Ga	31	43	73,926946(4)	8,12(12) мин	β⁻	⁷⁴Ge	(3-)
^74mGa	59,571(14) кэВ	9,5(10) с			(0)
⁷⁵Ga	31	44	74,9265002(26)	126(2) с	β⁻	⁷⁵Ge	(3/2)−
⁷⁶Ga	31	45	75,9288276(21)	32,6(6) с	β⁻	⁷⁶Ge	(2+,3+)
⁷⁷Ga	31	46	76,9291543(26)	13,2(2) с	β⁻	⁷⁷Ge	(3/2−)
⁷⁸Ga	31	47	77,9316082(26)	5,09(5) с	β⁻	⁷⁸Ge	(3+)
⁷⁹Ga	31	48	78,93289(11)	2,847(3) с	β⁻ (99,911 %)	^79mGe	(3/2−)#
β⁻, n (0,089 %)	⁷⁸Ge
⁸⁰Ga	31	49	79,93652(13)	1,697(11) с	β⁻ (99,11 %)	⁸⁰Ge	(3)
β⁻, n (0,89 %)	⁷⁹Ge
⁸¹Ga	31	50	80,93775(21)	1,217(5) с	β⁻ (88,11 %)	^81mGe	(5/2−)
β⁻, n (11,89 %)	⁸⁰Ge
⁸²Ga	31	51	81,94299(32)#	0,599(2) с	β⁻ (78,5 %)	⁸²Ge	(123)
β⁻, n (21,5 %)	⁸¹Ge
⁸³Ga	31	52	82,94698(32)#	308(1) мс	β⁻ (60 %)	⁸³Ge	3/2−#
β⁻, n (40 %)	⁸²Ge
⁸⁴Ga	31	53	83,95265(43)#	0,085(10) с	β⁻, n (70 %)	⁸³Ge
β⁻ (30 %)	⁸⁴Ge
⁸⁵Ga	31	54	84,95700(54)#	50# мс [>300 нс]			3/2−#
⁸⁶Ga	31	55	85,96312(86)#	30# мс [>300 нс]

Пояснения к таблицеПравить

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 $\text{[math]}$ Z и $\text{[math]}$ 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.

ПримечанияПравить

↑ ¹ ² ³ Clinical Applications of Gallium-68 (неопр.). Дата обращения: 22 мая 2019. Архивировано 17 марта 2020 года.
↑ Генератор Галлия-68 (неопр.). Дата обращения: 22 мая 2019. Архивировано 23 мая 2019 года.
↑ АО "В/О «Изотоп» (неопр.). Дата обращения: 22 мая 2019. Архивировано 23 мая 2019 года.
↑ ¹ ² Галлий-67 (неопр.). Дата обращения: 23 мая 2019. Архивировано 3 июня 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.
↑ ¹ ² 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. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.

[ncbi-1] ¹ ² ³ Clinical Applications of Gallium-68 (неопр.). Дата обращения: 22 мая 2019. Архивировано 17 марта 2020 года.

[2] Генератор Галлия-68 (неопр.). Дата обращения: 22 мая 2019. Архивировано 23 мая 2019 года.

[3] АО "В/О «Изотоп» (неопр.). Дата обращения: 22 мая 2019. Архивировано 23 мая 2019 года.

[сус2-4] ¹ ² Галлий-67 (неопр.). Дата обращения: 23 мая 2019. Архивировано 3 июня 2019 года.

[AME2016-5] 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.

[Nubase2003-6] ¹ ² 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. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]