Изотопы галлия
Изотопы галлия — разновидности химического элемента галлия, отличающиеся разным количеством нейтронов в атомном ядре. Известны изотопы галлия с массовыми числами от 56 до 86 (количество протонов 31, нейтронов от 25 до 55) и 3 ядерных изомеров.
Природный галлий представляет собой смесь двух стабильных изотопов:
- 69Ga (изотопная распространённость 60,11 %)
- 71Ga (изотопная распространённость 39,89 %).
Самым долгоживущим радиоизотопом галлия является 67Ga с периодом полураспада 78 часов.
Галлий-68
- См. также Gallium scan[англ.]
Изотоп 68Ga является источником позитронов. Используется в ядерной диагностической медицине методом позитронно-эмиссионной томографии[1]. 68Ga был одним из первых радиофармацевтических маркеров. Первые эксперименты датируются 1963 годом[1]. Однако несовершенство методов получения изотопа затормозило его распространение в пользу фтора-18 и технеция-99m. В начале XXI века генераторы были усовершенствованы и 68Ga начал набирать популярность. Препараты: Gallium Ga 68 dotatate.
Период полураспада 68Ga 68 минут, каналы распада — позитронный распад (вероятность 87 %) и электронный захват (вероятность 13 %), дочерний изотоп стабильный цинк-68. Максимальная энергия позитрона 1,92 МэВ, средняя 0,89 МэВ[1]. При аннигиляции остановившегося позитрона с электроном образуются два гамма-кванта с энергией 511 кэВ.
Короткий период полураспада (68 минут) требует получения изотопа на месте применения. Для этого разработаны специальные изотопные генераторы галлия-68[англ.]. Генератор содержит ампулу с препаратом изотопа германия-68, продуктом распада которого является 68Ga. По мере накопления продукта распада через ампулу прокачивают сорбирующий раствор, который селективно растворяет только химическое соединение образовавшегося галлия, а нерастворимое соединение германия остается в ампуле. Значительный период полураспада германия-68 (271 день) делает удобной логистику таких генераторов.
Галлий-67
- См. также Gallium scan[англ.]
Источник гамма-излучения. Используется в ядерной диагностической медицине методом однофотонной эмиссионной компьютерной томографии. Химия и фармакология аналогичны галлию-68.
Период полураспада 78 часов, канал распада — электронный захват (вероятность 100 %), дочерний изотоп стабильный цинк-67[4]. В спектре излучения — рентген 8,7 кэВ, гамма-линии 93, 184 и 300 кэВ.
В России синтез ведется в Обнинске путем облучения цинковых мишеней протонами в ускорителе по реакциям[4]
- 67Zn(p,n)67Ga,
- 68Zn(p,2n)67Ga.
Таблица изотопов галлия
| 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 | |||||||||
| 56Ga | 31 | 25 | 55,99491(28)# | p | 55Zn | 3+# | |||
| 57Ga | 31 | 26 | 56,98293(28)# | p | 56Zn | 1/2−# | |||
| 58Ga | 31 | 27 | 57,97425(23)# | p | 57Zn | 2+# | |||
| 59Ga | 31 | 28 | 58,96337(18)# | p | 58Zn | 3/2−# | |||
| 60Ga | 31 | 29 | 59,95706(12)# | 70(10) мс | β+ | 60Zn | (2+) | ||
| 61Ga | 31 | 30 | 60,94945(6) | 168(3) мс | β+ | 61Zn | 3/2− | ||
| 62Ga | 31 | 31 | 61,944175(30) | 116,18(4) мс | β+ | 62Zn | 0+ | ||
| 63Ga | 31 | 32 | 62,9392942(14) | 32,4(5) с | β+ | 63Zn | (3/2−) | ||
| 64Ga | 31 | 33 | 63,9368387(22) | 2,627(12) мин | β+ | 64Zn | 0(+#) | ||
| 64mGa | 42,85(8) кэВ | 21,9(7) мкс | 2+ | ||||||
| 65Ga | 31 | 34 | 64,9327348(9) | 15,2(2) мин | β+ | 65Zn | 3/2− | ||
| 66Ga | 31 | 35 | 65,931589(3) | 9,49(7) ч | β+ | 66Zn | 0+ | ||
| 67Ga | 31 | 36 | 66,9282017(14) | 3,2612(6) сут | ЭЗ | 67Zn | 3/2− | ||
| 68Ga | 31 | 37 | 67,9279801(16) | 67,71(9) мин | β+ | 68Zn | 1+ | ||
| 69Ga | 31 | 38 | 68,9255736(13) | стабилен | 3/2− | 0,60108(9) | |||
| 70Ga | 31 | 39 | 69,9260220(13) | 21,14(3) мин | β− (99,59 %) | 70Ge | 1+ | ||
| ЭЗ (0,41 %) | 70Zn | ||||||||
| 71Ga | 31 | 40 | 70,9247013(11) | стабилен | 3/2− | 0,39892(9) | |||
| 72Ga | 31 | 41 | 71,9263663(11) | 14,095(3) ч | β− | 72Ge | 3- | ||
| 72mGa | 119,66(5) кэВ | 39,68(13) мс | ИП | 72Ga | (0+) | ||||
| 73Ga | 31 | 42 | 72,9251747(18) | 4,86(3) ч | β− | 73Ge | 3/2− | ||
| 74Ga | 31 | 43 | 73,926946(4) | 8,12(12) мин | β− | 74Ge | (3-) | ||
| 74mGa | 59,571(14) кэВ | 9,5(10) с | (0) | ||||||
| 75Ga | 31 | 44 | 74,9265002(26) | 126(2) с | β− | 75Ge | (3/2)− | ||
| 76Ga | 31 | 45 | 75,9288276(21) | 32,6(6) с | β− | 76Ge | (2+,3+) | ||
| 77Ga | 31 | 46 | 76,9291543(26) | 13,2(2) с | β− | 77Ge | (3/2−) | ||
| 78Ga | 31 | 47 | 77,9316082(26) | 5,09(5) с | β− | 78Ge | (3+) | ||
| 79Ga | 31 | 48 | 78,93289(11) | 2,847(3) с | β− (99,911 %) | 79mGe | (3/2−)# | ||
| β−, n (0,089 %) | 78Ge | ||||||||
| 80Ga | 31 | 49 | 79,93652(13) | 1,697(11) с | β− (99,11 %) | 80Ge | (3) | ||
| β−, n (0,89 %) | 79Ge | ||||||||
| 81Ga | 31 | 50 | 80,93775(21) | 1,217(5) с | β− (88,11 %) | 81mGe | (5/2−) | ||
| β−, n (11,89 %) | 80Ge | ||||||||
| 82Ga | 31 | 51 | 81,94299(32)# | 0,599(2) с | β− (78,5 %) | 82Ge | (123) | ||
| β−, n (21,5 %) | 81Ge | ||||||||
| 83Ga | 31 | 52 | 82,94698(32)# | 308(1) мс | β− (60 %) | 83Ge | 3/2−# | ||
| β−, n (40 %) | 82Ge | ||||||||
| 84Ga | 31 | 53 | 83,95265(43)# | 0,085(10) с | β−, n (70 %) | 83Ge | |||
| β− (30 %) | 84Ge | ||||||||
| 85Ga | 31 | 54 | 84,95700(54)# | 50# мс [>300 нс] | 3/2−# | ||||
| 86Ga | 31 | 55 | 85,96312(86)# | 30# мс [>300 нс] | |||||
Пояснения к таблице
- 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.