Изотопы рубидия

Изотопы рубидия — разновидности химического элемента рубидия с разным количеством нейтронов в ядре. Известны изотопы рубидия с массовыми числами от 71 до 102 (количество протонов 37, нейтронов от 34 до 65) и более дюжины ядерных изомеров.

Природный рубидий представляет собой смесь двух изотопов.[1] Одного стабильного:

И одного с огромным периодом полураспада, больше возраста Вселенной:

Благодаря радиоактивности 87Rb природный рубидий обладает удельной активностью около 860 кБк/кг.

Самым долгоживущим искусственным радиоизотопом является 83Rb с периодом полураспада 86,2 суток.

Рубидий-87 править

В результате распада 87Rb он превращается в стронций-87. Постепенное накопление стронция-87 в минералах, содержащих рубидий, позволяет определять возраст этих минералов, измеряя соотношение в них 87Rb и 87Sr. В геохронологии этот метод получил название рубидий-стронциевый метод  (англ.).

Рубидий-82 править

Изотоп 82Rb нашел применение в медицине, где используется для диагностики заболеваний сердца и сосудов.[2] Будучи биологическим аналогом калия, рубидий поглощается тканями, после чего картина поглощения визуализируется методом позитронно-эмиссионной томографии. Диагностика с использованием 82Rb считается наиболее информативной и безопасной по сравнению с другими изотопными методами на основе таллия-201, технеция-99.[3]

Период полураспада 82Rb всего 75 секунд, схемы распада позитронный распад (вероятность 95 %) или электронный захват (5 %), дочерний изотоп стабильный криптон-82. Очень малое время жизни вынуждает применять мобильные генераторы 82Rb, в которых изотоп нарабатывается в процессе распада стронция-82 и выделяется химическим путем непосредственно перед процедурой. Период полураспада 82Sr 25 суток, схема распада электронный захват (100 %).

Летом 2018 года в России начались работы по организации промышленного производства 82Sr (на базе ускорителя института ядерных исследований РАН) и генераторов 82Rb.[4] Запуск производства ожидается в 2019 году.

Таблица изотопов рубидия 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
71Rb 37 34 70,96532(54)# p 70Kr 5/2−#
72Rb 37 35 71,95908(54)# <1,5 мкс p 71Kr 3+#
72mRb 100(100)# кэВ 1# мкс p 71Kr 1−#
73Rb 37 36 72,95056(16)# <30 нс p 72Kr 3/2−#
74Rb 37 37 73,944265(4) 64,76(3) мс β+ 74Kr (0+)
75Rb 37 38 74,938570(8) 19,0(12) с β+ 75Kr (3/2−)
76Rb 37 39 75,9350722(20) 36,5(6) с β+ 76Kr 1(−)
β+, α (3,8⋅10−7%) 72Se
76mRb 316,93(8) кэВ 3,050(7) мкс (4+)
77Rb 37 40 76,930408(8) 3,77(4) мин β+ 77Kr 3/2−
78Rb 37 41 77,928141(8) 17,66(8) мин β+ 78Kr 0(+)
78mRb 111,20(10) кэВ 5,74(5) мин β+ (90%) 78Kr 4(−)
ИП (10%) 78Rb
79Rb 37 42 78,923989(6) 22,9(5) мин β+ 79Kr 5/2+
80Rb 37 43 79,922519(7) 33,4(7) с β+ 80Kr 1+
80mRb 494,4(5) кэВ 1,6(2) мкс 6+
81Rb 37 44 80,918996(6) 4,570(4) ч β+ 81Kr 3/2−
81mRb 86,31(7) кэВ 30,5(3) мин ИП (97,6%) 81Rb 9/2+
β+ (2,4%) 81Kr
82Rb 37 45 81,9182086(30) 1,273(2) мин β+ 82Kr 1+
82mRb 69,0(15) кэВ 6,472(5) ч β+ (99,67%) 82Kr 5−
ИП (0,33%) 82Rb
83Rb 37 46 82,915110(6) 86,2(1) сут ЭЗ 83Kr 5/2−
83mRb 42,11(4) кэВ 7,8(7) мс ИП 83Rb 9/2+
84Rb 37 47 83,914385(3) 33,1(1) сут β+ (96,2%) 84Kr 2−
β (3,8%) 84Sr
84mRb 463,62(9) кэВ 20,26(4) мин ИП (>99,9%) 84Rb 6−
β+ (<.1%) 84Kr
85Rb 37 48 84,911789738(12) стабилен 5/2− 0,7217(2)
86Rb 37 49 85,91116742(21) 18,642(18) сут β (99,9948%) 86Sr 2−
ЭЗ (0,0052%) 86Kr
86mRb 556,05(18) кэВ 1,017(3) мин ИП 86Rb 6−
87Rb 37 50 86,909180527(13) 4,923(22)⋅1010 лет β 87Sr 3/2− 0,2783(2)
88Rb 37 51 87,91131559(17) 17,773(11) мин β 88Sr 2−
89Rb 37 52 88,912278(6) 15,15(12) мин β 89Sr 3/2−
90Rb 37 53 89,914802(7) 158(5) с β 90Sr 0−
90mRb 106,90(3) кэВ 258(4) с β (97,4%) 90Sr 3−
ИП (2,6%) 90 Rb
91Rb 37 54 90,916537(9) 58,4(4) с β 91Sr 3/2(−)
92Rb 37 55 91,919729(7) 4,492(20) с β (99,98%) 92Sr 0−
β, n (0,0107%) 91Sr
93Rb 37 56 92,922042(8) 5,84(2) с β (98,65%) 93Sr 5/2−
β, n (1,35%) 92Sr
93mRb 253,38(3) кэВ 57(15) мкс (3/2−,5/2−)
94Rb 37 57 93,926405(9) 2,702(5) с β (89,99%) 94Sr 3(−)
β, n (10,01%) 93Sr
95Rb 37 58 94,929303(23) 377,5(8) мс β (91,27%) 95Sr 5/2−
β, n (8,73%) 94Sr
96Rb 37 59 95,93427(3) 202,8(33) мс β (86,6%) 96Sr 2+
β, n (13,4%) 95Sr
96mRb 0(200)# кэВ 200# мс [>1 мс] β 96Sr 1(−#)
ИП 96Rb
β, n 95Sr
97Rb 37 60 96,93735(3) 169,9(7) мс β (74,3%) 97Sr 3/2+
β, n (25,7%) 96Sr
98Rb 37 61 97,94179(5) 114(5) мс β(86,14%) 98Sr (01)(−#)
β, n (13,8%) 97Sr
β, 2n (0,051%) 96Sr
98mRb 290(130) кэВ 96(3) мс β 97Sr (34)(+#)
99Rb 37 62 98,94538(13) 50,3(7) мс β (84,1%) 99Sr (5/2+)
β, n (15,9%) 98Sr
100Rb 37 63 99,94987(32)# 51(8) мс β (94,25%) 100Sr (3+)
β, n (5,6%) 99Sr
β, 2n (0,15%) 98Sr
101Rb 37 64 100,95320(18) 32(5) мс β (69%) 101Sr (3/2+)#
β, n (31%) 100Sr
102Rb 37 65 101,95887(54)# 37(5) мс β (82%) 102Sr
β, n (18%) 101Sr
103Rb[7] 37 66 26 мс β 103Sr
104Rb[8] 37 67 35# мс (>550 нс) β? 104Sr
105Rb[9] 37 68
106Rb[9] 37 69

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. G. Audi et al. The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties (англ.) // Nuclear Physics A : journal. — Atomic Mass Data Center, 2003. — Vol. 729, no. 1. — P. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode2003NuPhA.729....3A.
  2. Медицинский генератор рубидия-82. Дата обращения: 12 декабря 2018. Архивировано 2 декабря 2018 года.
  3. Организация полного технологического цикла производства АФС стронция-82 и генераторов Sr-82/Rb-82. Дата обращения: 12 декабря 2018. Архивировано 28 мая 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 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.
  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. Ohnishi, Tetsuya; Kubo, Toshiyuki; Kusaka, Kensuke; et al. (2010). "Identification of 45 New Neutron-Rich Isotopes Proсутuceсут by In-Flight Fission of a 238U Beam at 345 МэВ/nucleon". J. Phys. Soc. Jpn. Physical Society of Japan. 79 (7): 073201. doi:10.1143/JPSJ.79.073201.
  8. Shimizu, Yohei; et al. Observation of New Neutron-rich Isotopes among Fission Fragments from In-flight Fission of 345 MeV/Nucleon 238U: Search for New Isotopes Conducted Concurrently with Decay Measurement Campaigns (англ.) // Journal of the Physical Society of Japan. — The Physical Society of Japan, 2018. — Vol. 87, iss. 1. — P. 1–10. — ISSN 0031-9015. — doi:10.7566/JPSJ.87.014203.
  9. 1 2 Sumikama, T.; et al. (2021). "Observation of new neutron-rich isotopes in the vicinity of 110Zr". Physical Review C. 103 (1): 014614. doi:10.1103/PhysRevC.103.014614. S2CID 234019083.