Изотопы германия
Изотопы германия — разновидности химического элемента германия с разным количеством нейтронов в атомном ядре. Известны изотопы германия с массовыми числами от 58 до 89 (количество протонов 32, нейтронов от 26 до 57) и более дюжины ядерных изомеров.
Природный германий представляет собой смесь пяти изотопов. Четырех стабильных:
- 70Ge (изотопная распространённость 20,55 %)
- 72Ge (изотопная распространённость 27,37 %)
- 73Ge (изотопная распространённость 7,67 %)
- 74Ge (изотопная распространённость 36,74 %).
И одного с огромным периодом полураспада, больше возраста Вселенной:
- 76Ge (изотопная распространённость 7,67 %), период полураспада 1,78⋅1021 лет, схема распада двойной бета-распад, продукт распада стабильный изотоп селен-76.
Самым долгоживущим искусственным радиоизотопом является 68Ge с периодом полураспада 271 день.
Германий-68
Период полураспада 68Ge 271 день, схема распада электронный захват (вероятность 100 %), дочерний изотоп галлий-68[1].
Германий-68 нашел применение в источниках изотопа галлия-68, который применяется в медицинской диагностике. Малый период полураспада галлия-68 не позволяет организовать его непосредственную доставку в медицинские учреждения. Поэтому были созданы специальные мобильные генераторы галлия-68[англ.]. Генератор содержит ампулу с препаратом изотопа германия-68, продуктом распада которого является галлий-68. 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 логистику таких генераторов удобной.
В России генераторы 68Ga выпускают в Обнинске[2][3]. Там же синтезируют изотоп 68Gе облучением галлиевых мишеней протонами на ускорителе по схеме[1]:
69Ga (p, 2n) → 68Ge
Таблица изотопов германия
| Символ нуклида | Z(p) | N(n) | Масса изотопа[4] (а. е. м.) | Период полураспада[5] (T1/2) | Канал распада | Продукт распада | Спин и чётность ядра[5] | Распространённость изотопа в природе | Диапазон изменения изотопной распространённости в природе |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Энергия возбуждения | |||||||||
| 58Ge | 32 | 26 | 57,99101(34)# | 2p | 56Zn | 0+ | |||
| 59Ge | 32 | 27 | 58,98175(30)# | 2p | 57Zn | 7/2−# | |||
| 60Ge | 32 | 28 | 59,97019(25)# | 30# мс | β+ | 60Ga | 0+ | ||
| 2p | 58Zn | ||||||||
| 61Ge | 32 | 29 | 60,96379(32)# | 39(12) мс | β+, p (80%) | 60Zn | (3/2−)# | ||
| β+ (20%) | 61Ga | ||||||||
| 62Ge | 32 | 30 | 61,95465(15)# | 129(35) мс | β+ | 62Ga | 0+ | ||
| 63Ge | 32 | 31 | 62,94964(21)# | 142(8) мс | β+ | 63Ga | (3/2−)# | ||
| 64Ge | 32 | 32 | 63,94165(3) | 63,7(25) с | β+ | 64Ga | 0+ | ||
| 65Ge | 32 | 33 | 64,93944(11) | 30,9(5) с | β+ (99,99%) | 65Ga | (3/2)− | ||
| β+, p (0,01%) | 64Zn | ||||||||
| 66Ge | 32 | 34 | 65,93384(3) | 2,26(5) ч | β+ | 66Ga | 0+ | ||
| 67Ge | 32 | 35 | 66,932734(5) | 18,9(3)мин | β+ | 67Ga | 1/2− | ||
| 67m1Ge | 18,20(5) кэВ | 13,7(9) мкс | 5/2− | ||||||
| 67m2Ge | 751,70(6) кэВ | 110,9(14)нс | 9/2+ | ||||||
| 68Ge | 32 | 36 | 67,928094(7) | 271,05(8) сут | ЭЗ | 68Ga | 0+ | ||
| 69Ge | 32 | 37 | 68,9279645(14) | 39,05(10) ч | β+ | 69Ga | 5/2− | ||
| 69m1Ge | 86,765(14) кэВ | 5,1(2) мкс | 1/2− | ||||||
| 69m2Ge | 397,944(18) кэВ | 2,81(5) мкс | 9/2+ | ||||||
| 70Ge | 32 | 38 | 69,9242474(11) | стабилен | 0+ | 0,2038(18) | |||
| 71Ge | 32 | 39 | 70,9249510(11) | 11,43(3) сут | ЭЗ | 71Ga | 1/2− | ||
| 71mGe | 198,367(10) кэВ | 20,40(17) мс | ИП | 71Ge | 9/2+ | ||||
| 72Ge | 32 | 40 | 71,9220758(18) | стабилен | 0+ | 0,2731(26) | |||
| 72mGe | 691,43(4) кэВ | 444,2(8)нс | 0+ | ||||||
| 73Ge | 32 | 41 | 72,9234589(18) | стабилен | 9/2+ | 0,0776(8) | |||
| 73m1Ge | 13,2845(15) кэВ | 2,92(3) мкс | 5/2+ | ||||||
| 73m2Ge | 66,726(9) кэВ | 499(11) мс | 1/2− | ||||||
| 74Ge | 32 | 42 | 73,9211778(18) | стабилен | 0+ | 0,3672(15) | |||
| 75Ge | 32 | 43 | 74,9228589(18) | 82,78(4)мин | β− | 75As | 1/2− | ||
| 75m1Ge | 139,69(3) кэВ | 47,7(5) с | ИП (99,97%) | 75Ge | 7/2+ | ||||
| β− | 75As | ||||||||
| 75m2Ge | 192,18(7) кэВ | 216(5)нс | 5/2+ | ||||||
| 76Ge | 32 | 44 | 75,9214026(18) | 1,88e21 ± (8) лет[6] | β−β− | 76Se | 0+ | 0,0783(7) | |
| 77Ge | 32 | 45 | 76,9235486(18) | 11,30(1) ч | β− | 77As | 7/2+ | ||
| 77mGe | 159,70(10) кэВ | 52,9(6) с | β− (79%) | 77As | 1/2− | ||||
| ИП (21%) | 77Ge | ||||||||
| 78Ge | 32 | 46 | 77,922853(4) | 88(1)мин | β− | 78As | 0+ | ||
| 79Ge | 32 | 47 | 78,9254(1) | 18,98(3) с | β− | 79As | (1/2)− | ||
| 79mGe | 185,95(4) кэВ | 39,0(10) с | β− (96%) | 79As | (7/2+)# | ||||
| ИП (4%) | 79Ge | ||||||||
| 80Ge | 32 | 48 | 79,92537(3) | 29,5(4) с | β− | 80As | 0+ | ||
| 81Ge | 32 | 49 | 80,92882(13) | 7,6(6) с | β− | 81As | 9/2+# | ||
| 81mGe | 679,13(4) кэВ | 7,6(6) с | β− (99%) | 81As | (1/2+) | ||||
| ИП (1%) | 81Ge | ||||||||
| 82Ge | 32 | 50 | 81,92955(26) | 4,55(5) с | β− | 82As | 0+ | ||
| 83Ge | 32 | 51 | 82,93462(21)# | 1,85(6) с | β− | 83As | (5/2+)# | ||
| 84Ge | 32 | 52 | 83,93747(32)# | 0,947(11) с | β− (89,2%) | 84As | 0+ | ||
| β−, n (10,8%) | 83As | ||||||||
| 85Ge | 32 | 53 | 84,94303(43)# | 535(47) мс | β− (86%) | 85As | 5/2+# | ||
| β−, n (14%) | 84As | ||||||||
| 86Ge | 32 | 54 | 85,94649(54)# | >150нс | β−, n | 85As | 0+ | ||
| β− | 86As | ||||||||
| 87Ge | 32 | 55 | 86,95251(54)# | 0,14# с | 5/2+# | ||||
| 88Ge | 32 | 56 | 87,95691(75)# | >=300нс | 0+ | ||||
| 89Ge | 32 | 57 | 88,96383(97)# | >150нс | 3/2+# | ||||
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.