Изотопы галлия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

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:

Самым долгоживущим радиоизотопом галлия является 67Ga с периодом полураспада 78 часов.

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.

В России генераторы 68Ga выпускают в Обнинске[2][3].

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

[править | править код]
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

[править | править код]
  • 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 | править код]
  1. 1 2 3 Clinical Applications of Gallium-68. Дата обращения: 22 мая 2019. Архивировано 17 марта 2020 года.
  2. Генератор Галлия-68. Дата обращения: 22 мая 2019. Архивировано 23 мая 2019 года.
  3. АО "В/О «Изотоп». Дата обращения: 22 мая 2019. Архивировано 23 мая 2019 года.
  4. 1 2 Галлий-67. Дата обращения: 23 мая 2019. Архивировано 3 июня 2019 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.Открытый доступ