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:
- 85Rb (изотопная распространённость 72,2 %)
И одного с огромным периодом полураспада, больше возраста Вселенной:
- 87Rb (изотопная распространённость 27,8 %; период полураспада 49,23 млрд лет; Бета-распад; дочерний изотоп стабильный стронций-87).
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
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
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
| 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
- 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.