Открыть главное меню

Изото́пы фто́ра — разновидности химического элемента фтора, имеющие разное количество нейтронов в ядре. Известны изотопы фтора с массовыми числами от 14 до 31 (количество протонов 9, нейтронов от 5 до 22) и 2 ядерных изомеров.

Единственным стабильным изотопом фтора является 19F, его природная изотопная распространённость равна 100 %[1]. Таким образом, фтор — моноизотопный элемент.

Фтор-18Править

 
Скан тела человека после введения фтордезоксиглюкозы
Основная статья: Фтор-18

Изотоп 18F является источником позитронов. Используется в ядерной медицине в качестве маркера в диагностических фармпрепаратах фтора, таких как фтордезоксиглюкоза (ФДГ), фторид натрия, фторэтил-L-тирозин способом позитронно-эмиссионной томографии.[2] Изотоп обладает оптимальным периодом полураспада и умеренной энергией излучения для минимизации ущерба пациенту. Короткий период полураспада (110 минут) требует высокой скорости синтеза и доставки препарата пациенту, поэтому ускоритель и фармацевтическая лаборатория строятся в непосредственной близости к медицинскому учреждению.

Активность 3,52⋅1018 Бк/грамм. ~97 % распадов идет по схеме позитронного распада, ~3 % по схеме захвата электрона. В обоих случаях дочерний изотоп 18O. При позитронном распаде максимальная энергия позитронов 0,63 МэВ, средняя 0,25 МэВ[3][4]. При аннигиляции позитрона с электроном образуются два гамма-кванта с энергией 511 кэВ.

18F синтезируют на ускорителях, облучая мишень 18O протонами. Химически мишенью обычно является вода (природного изотопного состава или обогащённая по изотопу 18O). В медицинских учреждениях обычно используют циклотроны, реже линейные ускорители.

В России действует несколько медицинских центров, выполняющих синтез 18F и диагностику с использованием его препаратов.[2][5][6]

Радиоактивные свойстваПравить

Радиоактивные свойства некоторых изотопов фтора представлены в таблице:

Массовое число Реакция получения[7] Период полураспада[1] Тип распада
17 9Be(14N,6He); 14N(14N,11B); 14N(α,n); 16O(d,n); 16O(p,γ), 16O(14N,13C); 19F(γ,2n) 64,49 с β+
18 9Be(14N,5He); 14N(14N,10B); 16O(α,pn); 18O(p,n); 19F(n,2n); 19F(d,T) 109,771 мин β+
20 19F(d,p); 19F(n,γ); 23Na(n,α) 11,163 с β, γ
21 F(T,p) 4,158 с β, γ

Таблица изотопов фтораПравить

Символ
нуклида
Z(p) N(n) Масса изотопа[8]
(а. е. м.)
Избыток массы[8]
(кэВ)
Период
полураспада
[1]
(T1/2)
Спин и чётность
ядра[1]
Распространённость
изотопа в природе
[1]
(%)
Энергия возбуждения (кэВ)
14F 9 5 14,035060(430)# 32660(400)# 2#
15F 9 6 15,018010(140) 16780(130) 410(60) ис (1/2+)
16F 9 7 16,011466(9) 10680(8) 11(6) зс 0
17F 9 8 17,00209524(27) 1951,70(25) 64.49(16) с 5/2+
18F 9 9 18,0009380(6) 873,7(5) 109,771(20) мин 1+
18Fm 1121,36(15)[1] 1995,1(5) 234 нс 5+
19F 9 10 18,99840322(7) −1487,39(7) стабилен 1/2+ 100
20F 9 11 19,99998132(8) −17,40(8) 11,163(8) с 2+
21F 9 12 20,9999490(19) −47,6(18) 4,158(20) с 5/2+
22F 9 13 22,002999(13) 2793(12) 4,23(4) с 4+,(3+)
23F 9 14 23,003570(90) 3330(80) 2,23(14) с (3/2,5/2)+
24F 9 15 24.008120(80) 7560(70) 400(50) мс (1,2,3)+
25F 9 16 25,012100(110) 11270(100) 50(6) мс 5/2+#
26F 9 17 26,019620(180) 18270(170) 10,2(14) мс 1+
27F 9 18 27,026760(400) 24930(380) 4,9(2) мс 5/2+#
28F 9 19 28,035670(550)# 33230(510)# < 40 нс
29F 9 20 29,043260(620)# 40300(580)# 2,6(3) мс 5/2+#
30F 9 21 30,052500(640)# 48900(600)# < 260 нс
31F 9 22 31,060430(640)# 56290(600)# 1# мс [погрешность > 260 нс] 5/2+#

Пояснения к таблицеПравить

  • Распространённость изотопов приведена для земной атмосферы. Для других источников значения могут сильно отличаться.
  • Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.
  • 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 его 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

  • Николаев Н.С., Суворова С.Н., Гурович Е.И., Пека И., Корчемная Е.К.,. Аналитическая химия фтора. — М.: Наука, 1970. — 196 с. — (Аналитическая химия элементов). — 2750 экз.
  • Fowler J. S. and Wolf A. P. (1982) The synthesis of carbon-11, fluorine-18 and nitrogen-13 labeled radiotracers for biomedical applications. Nucl. Sci. Ser. Natl Acad. Sci. Natl Res. Council Monogr. 1982.

ПримечанияПравить

  1. 1 2 3 4 5 6 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.
  2. 1 2 ФГБУ РНЦРХТ, Отделение циклотронных радиофармпрепаратов
  3. Clinical Applications of Gallium-68
  4. Данные по 18F из Nuclear Data Services (International Atomic Energy Agency) (недоступная ссылка) (англ.)
  5. В Москве построят циклотрон для медицинских целей
  6. Комплекс по производству РФП (недоступная ссылка). Дата обращения 23 мая 2018. Архивировано 24 мая 2018 года.
  7. Николаев Н.С., Суворова С.Н., Гурович Е.И., Пека И., Корчемная Е.К.,. Аналитическая химия фтора. — М.: Наука, 1970. — 196 с. — (Аналитическая химия элементов). — 2750 экз.
  8. 1 2 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.