Изотопы стронция

Изотопы стронция — разновидности химического элемента стронция, имеющие разное количество нейтронов в ядре. Известны изотопы стронция с массовыми числами от 73 до 105 (количество протонов 38, нейтронов от 35 до 67) и 6 ядерных изомеров.

Природный стронций имеет четыре стабильных природных изотопа:[1]

  • 84Sr (изотопная распространённость 0,56 %)
  • 86Sr (изотопная распространённость 9,86 %)
  • 87Sr (изотопная распространённость 7,00 %)
  • 88Sr (изотопная распространённость 82,58 %).

Самым долгоживущим радиоизотопом стронция является 90Sr с периодом полураспада 28,9 года.

Стронций-82 править

Изотоп рубидий-82 нашел применение в медицине, где используется для диагностики заболеваний сердца и сосудов.[2] Однако период полураспада 82Rb всего 75 секунд, что требует особых методов получения фармпрепаратов на его основе. Оптимальным способом стало применение мобильных генераторов 82Rb, в которых он нарабатывается в процессе распада стронция-82. Период полураспада 82Sr 25 суток, схема распада электронный захват (100 %).

Типовой способ получения 82Sr — облучение протонами мишени из природного изотопа рубидия-85 по схеме скалывания  (англ.) 85Rb(p,4n)→82Sr. Схема протекания реакции скалывания сильно зависит от энергии протона. Для уменьшения загрязнения мишени другими изотопами стронция требуется оптимальная энергия протона. После облучения наработанный стронций выделяется химическим способом и заправляется в генераторы 82Rb. Существуют и другие схемы получения 82Sr.

С конца 1990-х годов на базе института ядерных исследований РАН велось производство облученных мишеней для поставки в США.[3] Летом 2018 года в России начались работы по организации полного цикла промышленного производства стронция-82 и генераторов 82Rb.[4] Запуск производства ожидается в 2019 году.

Стронций-90 править

90Sr образуется при ядерных взрывах и внутри ядерного реактора во время его работы. Образование стронция-90 при этом происходит как непосредственно в результате деления ядер урана и плутония, так и в результате бета-распада короткоживущих ядер с массовым числом A = 90 (в цепочке 90Se → 90Br → 90Kr → 90Rb → 90Sr).

Изотоп 90Sr имеет период полураспада 28,9 года. 90Sr претерпевает β-распад, переходя в радиоактивный иттрий-90 (период полураспада 64 часа), который, в свою очередь, распадается в стабильный цирконий-90. Полный распад стронция-90, попавшего в окружающую среду, занимает несколько сотен лет.

Применяется в производстве радиоизотопных источников энергии в виде титаната стронция (плотность 4,8 г/см³, а энерговыделение — около 0,54 Вт/см³).

Применяется для получения изотопно-чистого 90Y, в том числе в составе изотопных генераторов 90Sr→90Y. Иттрий-90 нашел применение в радионуклидной терапии онкологических заболеваний.

Таблица изотопов стронция править

Символ
нуклида
Z(p) N(n) Масса изотопа[5]
(а. е. м.)
Период
полураспада
[6]
(T1/2)
Канал распада Продукт распада Спин и чётность
ядра[6]
Распространённость
изотопа в природе
Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
Энергия возбуждения
73Sr 38 35 72,96597(64)# >25 мс β+ (>99,9%) 73Rb 1/2−#
β+, p (<0,1%) 72Kr
74Sr 38 36 73,95631(54)# 50# мс [>1,5 мкс] β+ 74Rb 0+
75Sr 38 37 74,94995(24) 88(3) мс β+ (93,5%) 75Rb (3/2−)
β+, p (6,5%) 74Kr
76Sr 38 38 75,94177(4) 7,89(7) с β+ 76Rb 0+
77Sr 38 39 76,937945(10) 9,0(2) с β+ (99,75%) 77Rb 5/2+
β+, p (0,25%) 76Kr
78Sr 38 40 77,932180(8) 159(8) с β+ 78Rb 0+
79Sr 38 41 78,929708(9) 2,25(10)мин β+ 79Rb 3/2(−)
80Sr 38 42 79,924521(7) 106,3(15)мин β+ 80Rb 0+
81Sr 38 43 80,923212(7) 22,3(4)мин β+ 81Rb 1/2−
82Sr 38 44 81,918402(6) 25,36(3) сут ЭЗ 82Rb 0+
83Sr 38 45 82,917557(11) 32,41(3) ч β+ 83Rb 7/2+
83mSr 259,15(9) кэВ 4,95(12) с ИП 83Sr 1/2−
84Sr 38 46 83,913425(3) стабилен[n 1] 0+ 0,0056 0,0055–0,0058
85Sr 38 47 84,912933(3) 64,853(8) сут ЭЗ 85Rb 9/2+
85mSr 238,66(6) кэВ 67,63(4)мин ИП (86,6%) 85Sr 1/2−
β+ (13,4%) 85Rb
86Sr 38 48 85,9092607309(91) стабилен 0+ 0,0986 0,0975–0,0999
86mSr 2955,68(21) кэВ 455(7)нс 8+
87Sr 38 49 86,9088774970(91) стабилен 9/2+ 0,0700 0,0694–0,0714
87mSr 388,533(3) кэВ 2,815(12) ч ИП (99,7%) 87Sr 1/2−
ЭЗ (0,3%) 87Rb
88Sr 38 50 87,9056122571(97) стабилен 0+ 0,8258 0,8229–0,8275
89Sr 38 51 88,9074507(12) 50,57(3) сут β 89Y 5/2+
90Sr 38 52 89,907738(3) 28,90(3) лет β 90Y 0+
91Sr 38 53 90,910203(5) 9,63(5) ч β 91Y 5/2+
92Sr 38 54 91,911038(4) 2,66(4) ч β 92Y 0+
93Sr 38 55 92,914026(8) 7,423(24)мин β 93Y 5/2+
94Sr 38 56 93,915361(8) 75,3(2) с β 94Y 0+
95Sr 38 57 94,919359(8) 23,90(14) с β 95Y 1/2+
96Sr 38 58 95,921697(29) 1,07(1) с β 96Y 0+
97Sr 38 59 96,926153(21) 429(5) мс β (99,95%) 97Y 1/2+
β, n (0,05%) 96Y
97m1Sr 308,13(11) кэВ 170(10)нс (7/2)+
97m2Sr 830,8(2) кэВ 255(10)нс (11/2−)#
98Sr 38 60 97,928453(28) 0,653(2) с β (99,75%) 98Y 0+
β, n (0,25%) 97Y
99Sr 38 61 98,93324(9) 0,269(1) с β (99,9%) 99Y 3/2+
β, n (0,1%) 98Y
100Sr 38 62 99,93535(14) 202(3) мс β (99,02%) 100Y 0+
β, n (0,98%) 99Y
101Sr 38 63 100,94052(13) 118(3) мс β (97,63%) 101Y (5/2−)
β, n (2,37%) 100Y
102Sr 38 64 101,94302(12) 69(6) мс β (94,5%) 102Y 0+
β, n (5,5%) 101Y
103Sr 38 65 102,94895(54)# 50# мс [>300нс] β 103Y
104Sr 38 66 103,95233(75)# 30# мс [>300нс] β 104Y 0+
105Sr 38 67 104,95858(75)# 20# мс [>300нс]
106Sr[7] 38 68
107Sr[7] 38 69
108Sr[8] 38 70
  1. Теоретически может претерпевать двойной электронный захват в 84Kr

Пояснения к таблице править

  • 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 Z и 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.

Примечания править

  1. Meija J. et al. Isotopic compositions of the elements 2013 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2016. — Vol. 88, no. 3. — P. 293—306. — doi:10.1515/pac-2015-0503.
  2. Медицинский генератор рубидия-82. Дата обращения: 12 декабря 2018. Архивировано 2 декабря 2018 года.
  3. Производство изотопов. Реальность и перспективы. Дата обращения: 31 декабря 2018. Архивировано 1 января 2019 года.
  4. Производство стронция-82 для ядерной медицины планируют запустить в Подмосковье. Дата обращения: 12 декабря 2018. Архивировано 16 декабря 2018 года.
  5. Данные приведены по Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — Bibcode2003NuPhA.729..337A.
  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. — Bibcode2003NuPhA.729....3A. 
  7. 1 2 Ohnishi, Tetsuya; Kubo, Toshiyuki; Kusaka, Kensuke; et al. (2010). "Identification of 45 New Neutron-Rich Isotopes Produced by In-Flight Fission of a 238U Beam at 345 MeV/nucleon". J. Phys. Soc. Jpn. Physical Society of Japan. 79 (7). doi:10.1143/JPSJ.79.073201. Архивировано из оригинала 7 марта 2022. Дата обращения: 8 марта 2022.
  8. Sumikama, T.; et al. (2021). "Observation of new neutron-rich isotopes in the vicinity of 110Zr". Physical Review C. 103 (1). doi:10.1103/PhysRevC.103.014614. Архивировано из оригинала 5 марта 2022. Дата обращения: 8 марта 2022.