Изотопы технеция

Изотопы технеция — разновидности атомов (и ядер) химического элемента технеция, имеющие разное содержание нейтронов в ядре.

Технеций — один из двух легких элементов периодической системы, для которого неизвестны стабильные изотопы (все изотопы технеция радиоактивны). Другим таким элементом является прометий^[1]. Наиболее стабильными изотопами технеция являются ⁹⁷Tc (период полураспада: 4,21 млн лет),⁹⁸Tc (период полураспада 4,2 млн лет) и ⁹⁹Tc (период полураспада 211,1 тыс. лет)^[2]. Большинство других изотопов имеют период полураспада порядка нескольких часов и менее.

Многие изотопы технеция имеют метастабильные возбуждённые состояния (изомеры). Среди изомеров технеция наиболее стабильным является ^97mTc, его период полураспада составляет 90,1 суток, энергия возбуждения 0,097 МэВ, основной канал распада — изомерный переход в основное состояние ⁹⁷Tc. ^95mTc имеет период полураспада 61 сутки, энергию возбуждения 0,039 МэВ, основной канал распада — электронный захват в ⁹⁵Mo, но в 4 % случаев происходит изомерный переход в основное состояние ⁹⁵Tc. Важный для практических применений изомер ^99mTc имеет период полураспада 6,01 часа, энергию возбуждения 0,143 МэВ; его основной канал распада — изомерный переход в основное, очень долгоживущее состояние ⁹⁹Tc с коэффициентом ветвления 99,9963 %, поэтому он испускает почти только гамма-лучи; вероятность его β⁻-распада в ⁹⁹Ru составляет лишь 0,0037 %^[3]^[2].

Для изотопов легче ⁹⁸Tc основным каналом распада является захват электронов с образованием соответствующих изотопов молибдена. Для ⁹⁸Tc и более тяжёлых изотопов основной способ распада — бета-минус-распад с образованием изотопов рутения, за исключением ¹⁰⁰Tc, который распадается и путём бета-минус-распада в молибден-100, и (с гораздо меньшей вероятностью) путём электронного захвата в рутений-100^[2]^[4].

Технеций-99Править

Технеций-99 является основным продуктом распада актиноидов, например, урана и плутония, с выходом около 6 % и выше. Является наиболее значимым долгоживущим продуктом деления ядер урана и плутония. Удельная активность ⁹⁹Tc равна примерно 0,62 ГБк/г^[5].

Технеций-99mПравить

Изомер ^99mTc получил широкое распространение в медицинской диагностике^[6]. Очень короткое время жизни ^99mTc (~6 часов) вынуждает получать его непосредственно на месте проведения медицинской процедуры. Для этого используются так называемые генераторы технеция — установки с особым образом подготовленным препаратом молибдена-99. Распад ⁹⁹Mo проходит по схеме β⁻-распада с образованием ^99mTc. Образовавшийся в генераторе ^99mTc извлекают химическим способом. Сегодня рынок медицинского технеция исчисляется десятками миллионов процедур и миллиардами долларов в год^[6].

Таблица изотопов технецияПравить

Символ нуклида	$\text{[math]}$ Z (p)	$\text{[math]}$ N (n)	Масса изотопа^[7] (а. е. м.)	Период полураспада^[3] (T_1/2)	Тип распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра^[3]	Распространённость изотопа в природе
Энергия возбуждения
⁸⁵Tc	43	42	84,94883(43)#	<110 нс	β⁺	⁸⁵Mo	1/2−#
p	⁸⁴Mo
β⁺, p	⁸⁴Nb
⁸⁶Tc	43	43	85,94288(32)#	55(6) мс	β⁺	⁸⁶Mo	(0+)
^86mTc	1500(150) кэВ	1,11(21) мкс			(5+, 5−)
⁸⁷Tc	43	44	86,93653(32)#	2,18(16) с	β⁺	⁸⁷Mo	1/2−#
^87mTc	20(60)# кэВ	2# с			9/2+#
⁸⁸Tc	43	45	87,93268(22)#	5,8(2) с	β⁺	⁸⁸Mo	(2 3)
^88mTc	0(300)# кэВ	6,4(8) с	β⁺	⁸⁸Mo	(6 7 8)
⁸⁹Tc	43	46	88,92717(22)#	12,8(9) с	β⁺	⁸⁹Mo	(9/2+)
^89mTc	62,6(5) кэВ	12,9(8) с	β⁺	⁸⁹Mo	(1/2−)
⁹⁰Tc	43	47	89,92356(26)	8,7(2) с	β⁺	⁹⁰Mo	1+
^90mTc	310(390) кэВ	49,2(4) с	β⁺	⁹⁰Mo	(8+)
⁹¹Tc	43	48	90,91843(22)	3,14(2) мин	β⁺	⁹¹Mo	(9/2)+
^91mTc	139,3(3) кэВ	3,3(1) мин	β⁺ (99 %)	⁹¹Mo	(1/2)−
ИП (1 %)	⁹¹Tc
⁹²Tc	43	49	91,915260(28)	4,25(15) мин	β⁺	⁹²Mo	(8)+
^92mTc	270,15(11) кэВ	1,03(7) мкс			(4+)
⁹³Tc	43	50	92,910249(4)	2,75(5) ч	β⁺	⁹³Mo	9/2+
^93m1Tc	391,84(8) кэВ	43,5(10) мин	ИП (76,6 %)	⁹³Tc	1/2−
β⁺ (23,4 %)	⁹³Mo
^93m2Tc	2185,16(15) кэВ	10,2(3) мкс			(17/2)−
⁹⁴Tc	43	51	93,909657(5)	293(1) мин	β⁺	⁹⁴Mo	7+
^94mTc	75,5(19) кэВ	52,0(10) мин	β⁺ (99,9 %)	⁹⁴Mo	(2)+
ИП (0,1 %)	⁹⁴Tc
⁹⁵Tc	43	52	94,907657(6)	20,0(1) ч	β⁺	⁹⁵Mo	9/2+
^95mTc	38,89(5) кэВ	61(2) сут	β⁺ (96,12 %)	⁹⁵Mo	1/2−
ИП (3,88 %)	⁹⁵Tc
⁹⁶Tc	43	53	95,907871(6)	4,28(7) сут	β⁺	⁹⁶Mo	7+
^96mTc	34,28(7) кэВ	51,5(10) мин	ИП (98 %)	⁹⁶Tc	4+
β⁺ (2 %)	⁹⁶Mo
⁹⁷Tc	43	54	96,906365(5)	4,21⋅10⁶ лет	ЭЗ	⁹⁷Mo	9/2+
^97mTc	96,56(6) кэВ	91,0(6) сут	ИП (99,66 %)	⁹⁷Tc	1/2−
ЭЗ (0,34 %)	⁹⁷Mo
⁹⁸Tc	43	55	97,907216(4)	4,2⋅10⁶ лет	β⁻	⁹⁸Ru	(6)+
^98mTc	90,76(16) кэВ	14,7(3) мкс			(2)−
⁹⁹Tc	43	56	98,9062547(21)	2,111(12)⋅10⁵ лет	β⁻	⁹⁹Ru	9/2+	следовые количества^{[прим. 1]}
^99mTc	142,6832(11) кэВ	6,0067(5) ч	ИП (99,99 %)	⁹⁹Tc	1/2−
β⁻ (0,0037 %)	⁹⁹Ru
¹⁰⁰Tc	43	57	99,9076578(24)	15,8(1) с	β⁻ (99,99 %)	¹⁰⁰Ru	1+
ЭЗ (0,0018 %)	¹⁰⁰Mo
^100m1Tc	200,67(4) кэВ	8,32(14) мкс			(4)+
^100m2Tc	243,96(4) кэВ	3,2(2) мкс			(6)+
¹⁰¹Tc	43	58	100,907315(26)	14,22(1) мин	β⁻	¹⁰¹Ru	9/2+
^101mTc	207,53(4) кэВ	636(8) мкс			1/2−
¹⁰²Tc	43	59	101,909215(10)	5,28(15) с	β⁻	¹⁰²Ru	1+
^102mTc	20(10) кэВ	4,35(7) мин	β⁻ (98 %)	¹⁰²Ru	(4 5)
ИП (2 %)	¹⁰²Tc
¹⁰³Tc	43	60	102,909181(11)	54,2(8) с	β⁻	¹⁰³Ru	5/2+
¹⁰⁴Tc	43	61	103,91145(5)	18,3(3) мин	β⁻	¹⁰⁴Ru	(3+)#
^104m1Tc	69,7(2) кэВ	3,5(3) мкс			2(+)
^104m2Tc	106,1(3) кэВ	0,40(2) мкс			(+)
¹⁰⁵Tc	43	62	104,91166(6)	7,6(1) мин	β⁻	¹⁰⁵Ru	(3/2−)
¹⁰⁶Tc	43	63	105,914358(14)	35,6(6) с	β⁻	¹⁰⁶Ru	(1 2)
¹⁰⁷Tc	43	64	106,91508(16)	21,2(2) с	β⁻	¹⁰⁷Ru	(3/2−)
^107mTc	65,7(10) кэВ	184(3) нс			(5/2−)
¹⁰⁸Tc	43	65	107,91846(14)	5,17(7) с	β⁻	¹⁰⁸Ru	(2)+
¹⁰⁹Tc	43	66	108,91998(10)	860(40) мс	β⁻ (99,92 %)	¹⁰⁹Ru	3/2−#
β⁻, n (0,08 %)	¹⁰⁸Ru
¹¹⁰Tc	43	67	109,92382(8)	0,92(3) с	β⁻ (99,96 %)	¹¹⁰Ru	(2+)
β⁻, n (0,04 %)	¹⁰⁹Ru
¹¹¹Tc	43	68	110,92569(12)	290(20) мс	β⁻ (99,15 %)	¹¹¹Ru	3/2−#
β⁻, n (0,85 %)	¹¹⁰Ru
¹¹²Tc	43	69	111,92915(13)	290(20) мс	β⁻ (97,4 %)	¹¹²Ru	2+#
β⁻, n (2,6 %)	¹¹¹Ru
¹¹³Tc	43	70	112,93159(32)#	170(20) мс	β⁻	¹¹³Ru	3/2−#
¹¹⁴Tc	43	71	113,93588(64)#	150(30) мс	β⁻	¹¹⁴Ru	2+#
¹¹⁵Tc	43	72	114,93869(75)#	100# мс [>300 нс]	β⁻	¹¹⁵Ru	3/2−#
¹¹⁶Tc	43	73	115,94337(75)#	90# мс [>300 нс]			2+#
¹¹⁷Tc	43	74	116,94648(75)#	40# мс [>300 нс]			3/2−#
¹¹⁸Tc	43	75	117,95148(97)#	30# мс [>300 нс]			2+#

↑ Продукт спонтанного деления урана

Пояснения к таблицеПравить

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.

ЛитератураПравить

Массы изотопов взяты из:
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties (англ.) // Nuclear Physics : journal. — 2003. — Vol. 729. — P. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Архивировано 23 сентября 2008 года.
Состав изотопов и стандартные атомные массы взяты из:
- J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman and P. D. P. Taylor. Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry : journal. — 2003. — Vol. 75, no. 6. — P. 683—800. — doi:10.1351/pac200375060683.
- M. E. Wieser. Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry : journal. — 2006. — Vol. 78, no. 11. — P. 2051—2066. — doi:10.1351/pac200678112051.
Период полураспада, спин, данные по изомерам взяты из:
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties (англ.) // Nuclear Physics : journal. — 2003. — Vol. 729. — P. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Архивировано 23 сентября 2008 года.
- National Nuclear Data Center. NuDat 2.1 database (неопр.). Brookhaven National Laboratory. Дата обращения: сентябрь 2005. Архивировано 11 мая 2012 года.
- N. E. Holden. Table of the Isotopes // CRC Handbook of Chemistry and Physics (англ.) (рус. (англ.) / D. R. Lide. — 85th. — CRC Press, 2004. — P. Section 11. — ISBN 978-0849304859.

ПримечанияПравить

↑ LANL Periodic Table, «Technetium» paragraph 2
↑ ¹ ² ³ EnvironmentalChemistry.com, «Technetium», Nuclides / Isotopes
↑ ¹ ² ³ 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.
↑ CRC Handbook, 85th edition, table of the isotopes
↑ The Encyclopedia of the Chemical Elements, page 693, «Toxicology», paragraph 2
↑ ¹ ² Новое предложение России для мировой ядерной медицины (неопр.). Дата обращения: 10 февраля 2018. Архивировано 11 февраля 2018 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.

[U238-8] Продукт спонтанного деления урана

[1] LANL Periodic Table, «Technetium» paragraph 2

[environmentalchemistry-2] ¹ ² ³ EnvironmentalChemistry.com, «Technetium», Nuclides / Isotopes

[Nubase2003-3] ¹ ² ³ 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.

[4] CRC Handbook, 85th edition, table of the isotopes

[5] The Encyclopedia of the Chemical Elements, page 693, «Toxicology», paragraph 2

[geo1-6] ¹ ² Новое предложение России для мировой ядерной медицины (неопр.). Дата обращения: 10 февраля 2018. Архивировано 11 февраля 2018 года.

[AME2016-7] 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]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[прим. 1]