Изотопы фосфора

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

Единственным стабильным изотопом является ³¹P. Таким образом, природный фосфор является практически изотопно-чистым элементом. Самым долгоживущим радиоизотопом является ³³P с периодом полураспада 25,35 суток.

Фосфор-32Править

Бета-эмиттер с энергией 1,7 МЭв. Период полураспада ~14 дней (падение активности ~5 % в сутки) по схеме ³²P → ³²S + e. Нашел применение в медицине для диагностических и лечебных целей, изучения закономерностей обмена веществ.

Может получаться из природного изотопа серы-32 облучением нейтронами по схеме^[1] ³²S (n, p) → ³²P. Либо облучением нейтронами природного фосфора ³¹P с захватом нейтрона.

В настоящее время (2017 год) в России синтез изотопа и получение химических препаратов на его основе ведется в Томском политехническом университете.^[2]

Фосфор-33Править

Бета-эмиттер с энергией 0,25 МЭв. Период полураспада ~25 дней по схеме ³³P → ³³S + e. Может применяться для тех же диагностических целей что и фосфор-32. Однако этот изотоп гораздо дороже в связи с синтезом из серы-33, содержание которой в природной сере всего 0,75%. Соответственно, появляется дорогостоящий этап разделения изотопов и обогащения мишени по сере-33.^[1]

Таблица изотопов фосфораПравить

Символ нуклида	Z(p)	N(n)	Масса изотопа^[3] (а. е. м.)	Период полураспада^[4] (T_1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра^[4]
Энергия возбуждения
²⁵P	15	10	25,02119(43)#	<30 нс	p	²⁴Si	(1/2+)#
²⁶P	15	11	26,01178(21)#	43,7(6) мс	β⁺ (63,2%)	²⁶Si	(3+)
β⁺, p (36,8%)	²⁵Al
^26mP	164,4(1) кэВ	120(9) нс	ИП	²⁶P
²⁷P	15	12	26,999224(28)	260(80) мс	β⁺ (99,93%)	²⁷Si	1/2+
β⁺, p (0,07%)	²⁶Al
²⁸P	15	13	27,9923266(12)	270,3(5) мс	β⁺ (99,99%)	²⁸Si	3+
β⁺, p (0,0013%)	²⁷Al
β⁺, α (8,6⋅10⁻⁴%)	²⁴Mg
²⁹P	15	14	28,9818004(4)	4,142(15) с	β⁺	²⁹Si	1/2+
³⁰P	15	15	29,97831349(7)	2,498(4) мин	β⁺	³⁰Si	1+
³¹P	15	16	30,9737619986(7)	стабилен	1/2+	1,0000
³²P	15	17	31,97390764(4)	14,268(5) сут	β⁻	³²S	1+
³³P	15	18	32,9717257(12)	25,35(11) сут	β⁻	³³S	1/2+
³⁴P	15	19	33,9736459(9)	12,43(10) с	β⁻	³⁴S	1+
³⁵P	15	20	34,9733141(20)	47,3(8) с	β⁻	³⁵S	1/2+
³⁶P	15	21	35,978260(14)	5,6(3) с	β⁻	³⁶S	4−
³⁷P	15	22	36,97961(4)	2,31(13) с	β⁻	³⁷S	(1/2+)
³⁸P	15	23	37,98430(8)	0,64(14) с	β⁻ (87,5%)	³⁸S
β⁻, n (12,5%)	³⁷S
³⁹P	15	24	38,98629(12)	282(24) мс	β⁻ (73,2%)	³⁹S	1/2+#
β⁻, n (26,8%)	³⁸S
⁴⁰P	15	25	39,99129(16)	150(8) мс	β⁻ (84,2%)	⁴⁰S	(2−,3−)
β⁻, n (15,8%)	³⁹S
⁴¹P	15	26	40,99465(13)	101(5) мс	β⁻ (70%)	⁴¹S	1/2+#
β⁻, n (30%)	⁴⁰S
⁴²P	15	27	42,00108(34)	48,5(15) мс	β⁻ (50%)	⁴²S
β⁻, n (50%)	⁴¹S
⁴³P	15	28	43,00502(60)	35,8(13) мс	β⁻, n	⁴²S	1/2+#
β⁻	⁴³S
⁴⁴P	15	29	44,01122(54)#	18,5(25) мс	β⁻	⁴⁴S
⁴⁵P	15	30	45,01675(54)#	8# мс [>200 нс]	β⁻	⁴⁵S	1/2+#
⁴⁶P	15	31	46,02466(75)#	4# мс [>200 нс]	β⁻	⁴⁶S
⁴⁷P^[5]	15	32	47,03190(86)#	2# мс	β⁻	⁴⁷S

Пояснения к таблицеПравить

Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов.

Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.

Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада.

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 Радиоактивные изотопы в физико-химической биологии (неопр.). Дата обращения: 29 декабря 2017. Архивировано 30 декабря 2017 года.
↑ Томский политех наладил единственное в России производство ортофосфорной кислоты на основе дефицитного фосфора-32 (неопр.). Дата обращения: 29 декабря 2017. Архивировано 30 декабря 2017 года.
↑ Данные приведены по Wang M., Audi G., Kondev F. G., Huang W. J., Naimi S., Xu X. The Ame2016 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Chinese Physics C. — 2016. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030003-1—030003-442. — doi:10.1088/1674-1137/41/3/030003.
↑ ¹ ² Данные приведены по Audi G., Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S. The Nubase2016 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2017. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030001-1—030001-138. — doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001. — Bibcode: 2017ChPhC..41c0001A.
↑ Neufcourt, L.; Cao, Y.; Nazarewicz, W.; Olsen, E.; Viens, F. (2019). “Neutron drip line in the Ca region from Bayesian model averaging”. Physical Review Letters. 122: 062502–1—062502–6. arXiv:1901.07632. DOI:10.1103/PhysRevLett.122.062502.

[zbio-1] ¹ ² Радиоактивные изотопы в физико-химической биологии (неопр.). Дата обращения: 29 декабря 2017. Архивировано 30 декабря 2017 года.

[2] Томский политех наладил единственное в России производство ортофосфорной кислоты на основе дефицитного фосфора-32 (неопр.). Дата обращения: 29 декабря 2017. Архивировано 30 декабря 2017 года.

[AME2016-3] Данные приведены по Wang M., Audi G., Kondev F. G., Huang W. J., Naimi S., Xu X. The Ame2016 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Chinese Physics C. — 2016. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030003-1—030003-442. — doi:10.1088/1674-1137/41/3/030003.

[Nubase2016-4] ¹ ² Данные приведены по Audi G., Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S. The Nubase2016 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2017. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030001-1—030001-138. — doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001. — Bibcode: 2017ChPhC..41c0001A.

[Neufcourt(P)-5] Neufcourt, L.; Cao, Y.; Nazarewicz, W.; Olsen, E.; Viens, F. (2019). “Neutron drip line in the Ca region from Bayesian model averaging”. Physical Review Letters. 122: 062502–1—062502–6. arXiv:1901.07632. DOI:10.1103/PhysRevLett.122.062502.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]