Isótopos de gadolinio
Los isótopos de gadolinio son variedades ( isótopos ) del elemento químico gadolinio , que difieren en el número de neutrones en el núcleo . Hay 50 isótopos de gadolinio con números de masa de 133 a 172 (número de protones 64, neutrones de 69 a 108) y 16 isómeros nucleares [1] .
El gadolinio natural es una mezcla de siete isótopos [2] . De estos, seis son estables:
- 154 Gd ( abundancia isotópica 2,18 ± 0,02%),
- 155 Gd (14,80 ± 0,09%),
- 156 Gd (20,47 ± 0,03%),
- 157 Gd (15,65 ± 0,04%),
- 158 Gd (24,84 ± 0,08%),
- 160 Gd (21,86 ± 0,03%),
y uno es radiactivo con una vida media enorme , mucho más larga que la edad del universo :
- 152 Gd (abundancia isotópica 0,20 ± 0,03%; vida media 1,08⋅10 14 años; descomposición alfa a samario-148).
El isótopo artificial de vida más larga es 150 Gd con una vida media de 1,8⋅10 6 años.
Debido a la radiactividad de 152 Gd, el gadolinio natural tiene una actividad específica baja de alrededor de 1,5 Bq /kg. [3]
En teoría , el 160 Gd también puede ser inestable con respecto a la desintegración doble beta , sin embargo, los experimentos no detectaron su radiactividad, solo se estableció un límite inferior para la vida media de 3.1 10 19 años a través del canal de dos neutrinos en el estado fundamental. de 160 Dy (este canal de decaimiento se considera el más probable) [4] .
Gadolinio-155 y gadolinio-157
Los isótopos 155 Gd y 157 Gd tienen enormes secciones transversales de captura de neutrones térmicos : [5]
Gracias a estos isótopos, el gadolinio natural también tiene una alta sección transversal de captura de neutrones térmicos de unos 49 mil graneros.
Ambos isótopos están incluidos en los productos de fisión de los núcleos de uranio y plutonio (para el uranio-235, el rendimiento de 155 Gd es 10 −5 por fisión, 157 Gd es 7 10 −5 por fisión) [5] . Por lo tanto, estos isótopos son importantes "venenos de neutrones" , lo que complica el control de un reactor nuclear .
Además, estos isótopos (como parte de la mezcla isotópica natural de gadolinio) se han utilizado en el diseño de reactores nucleares modernos como absorbentes quemables de detección diseñados para extender la campaña de combustible del reactor .
Gadolinio-153
El 153 Gd se descompone a través de la captura de electrones en europio-153 estable , tiene una vida media de 240,6 días [1] y emite radiación gamma con un pico de 41 y 102 keV. Usado en medicina para diagnosticar osteoporosis , bloqueo de células de Kupffer en el tratamiento del hígado .
Tabla de isótopos de gadolinio
| Símbolo de nucleido |
Z ( pag ) | N( n ) | Masa isotópica [6] ( a.u.m. ) |
Vida media [1] (T 1/2 ) |
Canal de descomposición | producto de descomposición | Spin y paridad del núcleo [1] |
La prevalencia del isótopo en la naturaleza. |
Gama de cambios en la abundancia isotópica en la naturaleza |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Energía de excitación | |||||||||
| 134 Di-s | 64 | 70 | 133.95537(43)# | 0.4#s | 0+ | ||||
| 135 Di-s | 64 | 71 | 134.95257(54)# | 1.1(2) s | 3/2- | ||||
| 136 Di-s | 64 | 72 | 135.94734(43)# | 1# s [>200 ns] | β + | 136 euros | |||
| 137 Di-s | 64 | 73 | 136.94502(43)# | 2.2(2) s | β + | 137 euros | 7/2+# | ||
| β + p ? [aprox. una] | 136 cm _ | ||||||||
| 138 Di-s | 64 | 74 | 137.94012(21)# | 4.7(9) s | β + | 138 euros | 0+ | ||
| 138m Di-s | 2232,7(11) keV | 6(1) µs | (8−) | ||||||
| 139 Di-s | 64 | 75 | 138.93824(21)# | 5.7(3) s | β + | 139 euros | 9/2−# | ||
| β + p? [aprox. una] | 138cm _ | ||||||||
| 139m Di- s | 250(150)# keV | 4.8(9) s | 1/2+# | ||||||
| 140 Dios | 64 | 76 | 139.93367(3) | 15.8(4) s | β + | 140 euros | 0+ | ||
| 141 Di-s | 64 | 77 | 140.932126(21) | 14(4) s | β + (99,97%) | 141 euros | (1/2+) | ||
| β + p (0,03%) | 140 cm _ | ||||||||
| 141m Di- s | 377,8(2) keV | 24.5(5) s | β + (89%) | 141 euros | (11/2−) | ||||
| PI (11%) | 141 Di-s | ||||||||
| 142 Di-s | 64 | 78 | 141.92812(3) | 70.2(6) s | β + | 142 euros | 0+ | ||
| 143 Di-s | 64 | 79 | 142.92675(22) | 39(2) s | β + | 143 euros | (1/2)+ | ||
| β + α ? [aprox. una] | 139 horas | ||||||||
| β + p? [aprox. una] | 142cm _ | ||||||||
| 143m Di-s | 152,6(5) keV | 110.0(14) s | β + | 143 euros | (11/2−) | ||||
| β + α ? [aprox. una] | 139 horas | ||||||||
| β + p? [aprox. una] | 142cm _ | ||||||||
| 144 Di-s | 64 | 80 | 143.92296(3) | 4,47(6) minutos | β + | 144 euros | 0+ | ||
| 145 Dios | 64 | 81 | 144.921709(20) | 23,0(4) minutos | β + | 145 euros | 1/2+ | ||
| 145m Di- s | 749,1(2) keV | 85(3) s | PI (94,3%) | 145 Dios | 11/2− | ||||
| β + (5,7%) | 145 euros | ||||||||
| 146 Di-s | 64 | 82 | 145.918311(5) | 48,27 (10) días | EZ | 146 euros | 0+ | ||
| 147 Di-s | 64 | 83 | 146.919094(3) | 38.06(12) hora | β + | 147 euros | 7/2− | ||
| 147m Di-s | 8587,8(4) keV | 510(20) ns | (49/2+) | ||||||
| 148 Di-s | 64 | 84 | 147.918115(3) | 71.3(10) años | α | 144 cm _ | 0+ | ||
| β + β + ? [aprox. una] | 148cm _ | ||||||||
| 149 Di-s | 64 | 85 | 148.919341(4) | 9,28 (10) días | β + | 149 euros | 7/2− | ||
| α (4,34⋅10 −4 %) | 145cm _ | ||||||||
| 150 Dios | 64 | 86 | 149.918659(7) | 1.79(8)⋅10 6 años | α | 146 cm _ | 0+ | ||
| β + β + ? [aprox. una] | 150 cm _ | ||||||||
| 151 Di-s | 64 | 87 | 150.920348(4) | 124 (1) días | EZ | 151 euros | 7/2− | ||
| α (10 −6 %) | 147 cm _ | ||||||||
| 152 Di-s | 64 | 88 | 151.9197910(27) | 1.08(8)⋅10 14 años | α | 148cm _ | 0+ | 0.0020(1) | |
| 153 Di-s | 64 | 89 | 152.9217495(27) | 240.4(10) días | EZ | 153 euros | 3/2- | ||
| 153m1 Di- s | 95,1737(12) keV | 3,5(4) µs | (9/2+) | ||||||
| 153m2 Dios | 171,189(5) keV | 76,0(14) µs | (11/2−) | ||||||
| 154 Di-s | 64 | 90 | 153.9208656(27) | estable | 0+ | 0.0218(3) | |||
| 155 Di-s | 64 | 91 | 154.9226220(27) | estable | 3/2- | 0.1480(12) | |||
| 155m Di- s | 121,05(19) keV | 31,97(27) ms | IP | 155 Di-s | 11/2− | ||||
| 156 Di-s | 64 | 92 | 155.9221227(27) | estable | 0+ | 0.2047(9) | |||
| 156m Di- s | 2137,60(5) keV | 1,3(1) µs | 7- | ||||||
| 157 Di-s | 64 | 93 | 156.9239601(27) | estable | 3/2- | 0.1565(2) | |||
| 158 Di-s | 64 | 94 | 157.9241039(27) | estable | 0+ | 0.2484(7) | |||
| 159 Di-s | 64 | 95 | 158.9263887(27) | 18.479(4)h | β- _ | 159Tb _ | 3/2- | ||
| 160 Dios | 64 | 96 | 159.9270541(27) | estable (>3.1⋅10 19 años) [aprox. 2] | 0+ | 0.2186(19) | |||
| 161 Di-s | 64 | 97 | 160.9296692(29) | 3.646(3) minutos | β- _ | 161Tb _ | 5/2− | ||
| 162 Di-s | 64 | 98 | 161.930985(5) | 8.4(2) minutos | β- _ | 162Tb _ | 0+ | ||
| 163 Di-s | 64 | 99 | 162.93399(32)# | 68(3) s | β- _ | 163Tb _ | 7/2+# | ||
| 164 Di-s | 64 | 100 | 163.93586(43)# | 45(3) s | β- _ | 164Tb _ | 0+ | ||
| 165 Di-s | 64 | 101 | 164.93938(54)# | 10.3(16) s | β- _ | 165TB _ | 1/2−# | ||
| 166 Di-s | 64 | 102 | 165.94160(64)# | 4.8(10) s | β- _ | 166 TB _ | 0+ | ||
| 167 Di-s | 64 | 103 | 166.94557(64)# | 3 # con | β- _ | 167Tb _ | 5/2−# | ||
| 168 Di-s | 64 | 104 | 167.94836(75)# | 300#ms | β- _ | 168Tb _ | 0+ | ||
| 169 Di-s | 64 | 105 | 168.95287(86)# | 0,75(21) segundos | β- ; _ β - n? | 169Tb _ | 7/2−# | ||
| 170 Dios | 64 | 106 | 169.95615(54)# | 0,42(13) segundos | β- ; _ β - n? | 170TB _ | 0+ | ||
| 171 Di-s | 64 | 107 | 170.96113(54)# | 0.3 do# | β- ?; _ β - n? | 171Tb ? | 9/2+# | ||
| 172 Di-s | 64 | 108 | 171.96461(32)# | 0.16 do# | β- ?; _ β - n? | 172 TB? | 0+# | ||
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 La descomposición predicha teóricamente no se observó experimentalmente.
- ↑ Teóricamente, puede sufrir una doble desintegración beta a los 160 Dy.
Explicaciones a la tabla
- Las abundancias de isótopos se dan para la mayoría de las muestras naturales. Para otras fuentes, los valores pueden variar mucho.
- Los índices 'm', 'n', 'p' (junto al símbolo) denotan los estados isoméricos excitados del nucleido.
- Los símbolos en negrita indican productos de degradación estables. Los símbolos en cursiva y negrita denotan productos de desintegración radiactiva que tienen vidas medias comparables o mayores que la edad de la Tierra y, por lo tanto, presentes en la mezcla natural.
- Los valores marcados con un hash (#) no se derivan solo de datos experimentales, sino que se estiman (al menos parcialmente) a partir de tendencias sistemáticas en nucleidos vecinos (con las mismas proporciones Z y N ). Los valores de giro de incertidumbre y/o paridad se encierran entre paréntesis.
- La incertidumbre se da como un número entre paréntesis, expresado en unidades del último dígito significativo, significa una desviación estándar (con la excepción de la abundancia y la masa atómica estándar de un isótopo según los datos de la IUPAC , para los cuales se requiere una definición más compleja de incertidumbre usó). Ejemplos: 29770.6(5) significa 29770.6 ± 0.5; 21,48(15) significa 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) significa −2200,2 ± 1,8.
- La designación β + significa desintegración de positrones en competencia (e + ) y captura de electrones (EC).
- Las designaciones β + p, β + α, β − n significan un decaimiento beta retardado : una transición beta (con emisión de un electrón, positrón o con captura de electrones) a un nivel excitado de un isótopo hijo, seguida de una decaimiento rápido de este nivel, acompañado de emisión de partículas (p es decaimiento de protones , α es decaimiento alfa , n es decaimiento de neutrones ), sin poblar el nivel del suelo del isótopo hijo. Véase también neutrones retardados .
Notas
- ↑ 1 2 3 4 Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. La evaluación Nubase2020 de propiedades nucleares // Chinese Physics C . - 2021. - Vol. 45 , edición. 3 . - P. 030001-1-030001-180 . -doi : 10.1088 / 1674-1137/abddae .
- ↑ Meija J. et al. Composiciones isotópicas de los elementos 2013 (Informe técnico de la IUPAC ) // Química pura y aplicada . - 2016. - Vol. 88 , núm. 3 . - P. 293-306 . -doi : 10.1515 / pac-2015-0503 .
- ↑ Lisachenko E.P. Evaluación de la importancia radiológica de los metales de tierras raras con isótopos radiactivos naturales. Instituto de Investigación de Higiene Radiológica de San Petersburgo que lleva el nombre del profesor P. V. Ramzaev, San Petersburgo.
- ↑ Danevich F. A. et al. Quest for double beta decay of 160 Gd and Ce isotopes (Inglés) // Física nuclear A . - 2001. - vol. 694 , núm. 1-2 . - pág. 375-391 . - doi : 10.1016/S0375-9474(01)00983-6 . - . -arXiv : nucl -ex/0011020 .
- ↑ 1 2 64. GADOLINIO
- ↑ Datos de Wang M. , Audi G. , Kondev FG , Huang WJ , Naimi S. , Xu X. La evaluación de la masa atómica de Ame2016 (I). evaluación de datos de entrada; y procedimientos de ajuste (inglés) // Chinese Physics C. - 2016. - Vol. 41 , edición. 3 . - Folio 030002-1-030002-344 . -doi : 10.1088 / 1674-1137/41/3/030002 .
