Изотопы кобальта

Изотопы кобальта — разновидности химического элемента кобальта с разным количеством нейтронов в ядре. Известны изотопы кобальта с массовыми числами от 47 до 75 (количество протонов 27, нейтронов от 20 до 48) и 11 ядерных изомеров.

Природный кобальт является моноизотопным элементом с единственным стабильным изотопом 59Co.

Наиболее долгоживущий из нестабильных изотопов кобальта и имеющий важные практические применения — кобальт-60 с периодом полураспада 5,2714 лет. Другие наиболее долгоживущие изотопы 57Co с периодом полураспада 271,8 суток, 56Co (77,27 суток), 58Co (70,86 суток). Прочие изотопы имеют период полураспада менее суток.

У изотопов с массовыми числами менее 59 превалируют позитронный распад и электронный захват, при этом дочерними ядрами являются изотопы железа. У изотопов с массовыми числами более 59 превалирует бета-распад, порождая изотопы никеля.

Кобальт-60
Основная статья: Кобальт-60

Кобальт-60 источник жёсткого гамма-излучения, имеет 2 спектральные линии, 1173 и 1332 кэВ. Получают облучением нейтронами природного кобальта−59 в ядерных реакторах. Период полураспада 5,27 лет.

В промышленности
  • стерилизации медицинского оборудования и материалов;
  • стерилизации пищевых продуктов в целях консервирования (холодная пастеризация);
  • радиографии (просвечивания деталей с целью выявления дефектов при неразрушающем контроле);
  • при измерении плотности сырья и материалов (например, плотности бетона);
  • в измерителях уровня сыпучих и жидких материалов в бункерах и баках;
  • для калибровки спектрометров и детекторов гамма-излучения.
В медицине

Кобальт-60 может применяться для радиотерапии злокачественных опухолей путём облучения поражённого участка тела через теневую маску. Однако такие источники вытесняются ускорителями элементарных частиц, так как из-за значительных линейных размеров кобальтового излучателя (~1 см) трудно направить поток излучения от него только на больную ткань, не облучая при этом здоровые ткани.

Кобальт-57

Кобальт-57 является источником мягкого гамма-излучения, имеет спектральные линии 14, 122 и 136 кэВ.[1] Период полураспада 271,8 суток, схема распада электронный захват, дочерний изотоп стабильное железо-57. Получают облучением протонами в ускорителе природного никеля-58 по схеме 58Ni(p,2p)→57Co.

В науке и технике гамма-источники на основе этого изотопа применяются для калибровки аппаратуры, мёссбауэровской спектроскопии и других целей. В медицине может применяться в составе радиофармпрепарата цианокобаламина (витамина B12) для изучения метаболизма организма и диагностики заболеваний, связанных с усвоением этого витамина (Тест Шиллинга)[2].

В России производится более половины мирового потребления кобальта-57.[3]

Таблица изотопов кобальта
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
47Co 27 20 47,01149(54)# 7/2−#
48Co 27 21 48,00176(43)# p 47Fe 6+#
49Co 27 22 48,98972(28)# <35 нс p (>99,9%) 48Fe 7/2−#
β+ (<.1%) 49Fe
50Co 27 23 49,98154(18)# 44(4) мс β+, p (54%) 49Mn (6+)
β+ (46%) 50Fe
51Co 27 24 50,97072(16)# 60# мс [>200 нс] β+ 51Fe 7/2−#
52Co 27 25 51,96359(7)# 115(23) мс β+ 52Fe (6+)
52mCo 380(100)# кэВ 104(11)# мс β+ 52Fe 2+#
ИП 52Co
53Co 27 26 52,954219(19) 242(8) мс β+ 53Fe 7/2−#
53mCo 3197(29) кэВ 247(12) мс β+ (98,5%) 53Fe (19/2−)
p (1,5%) 52Fe
54Co 27 27 53,9484596(8) 193,28(7) мс β+ 54Fe 0+
54mCo 197,4(5) кэВ 1,48(2) мин β+ 54Fe (7)+
55Co 27 28 54,9419990(8) 17,53(3) ч β+ 55Fe 7/2−
56Co 27 29 55,9398393(23) 77,233(27) сут β+ 56Fe 4+
57Co 27 30 56,9362914(8) 271,74(6) сут ЭЗ 57Fe 7/2−
58Co 27 31 57,9357528(13) 70,86(6) сут β+ 58Fe 2+
58m1Co 24,95(6) кэВ 9,04(11) ч ИП 58Co 5+
58m2Co 53,15(7) кэВ 10,4(3) мкс 4+
59Co 27 32 58,9331950(7) стабилен 7/2− 1,0000
60Co 27 33 59,9338171(7) 5,2713(8) года β−, γ 60Ni 5+
60mCo 58,59(1) кэВ 10,467(6) мин ИП (99,76%) 60Co 2+
β− (0,24%) 60Ni
61Co 27 34 60,9324758(10) 1,650(5) ч β− 61Ni 7/2−
62Co 27 35 61,934051(21) 1,50(4) мин β− 62Ni 2+
62mCo 22(5) кэВ 13,91(5) мин β− (99%) 62Ni 5+
ИП (1%) 62Co
63Co 27 36 62,933612(21) 26,9(4) с β− 63Ni 7/2−
64Co 27 37 63,935810(21) 0,30(3) с β− 64Ni 1+
65Co 27 38 64,936478(14) 1,20(6) с β− 65Ni (7/2)−
66Co 27 39 65,93976(27) 0,18(1) с β− 66Ni (3+)
66m1Co 175(3) кэВ 1,21(1) мкс (5+)
66m2Co 642(5) кэВ >100 мкс (8-)
67Co 27 40 66,94089(34) 0,425(20) с β− 67Ni (7/2−)#
68Co 27 41 67,94487(34) 0,199(21) с β− 68Ni (7-)
68mCo 150(150)# кэВ 1,6(3) с (3+)
69Co 27 42 68,94632(36) 227(13) мс β− (>99,9%) 69Ni 7/2−#
β−, n (<.1%) 68Ni
70Co 27 43 69,9510(9) 119(6) мс β− (>99,9%) 70Ni (6-)
β−, n (<.1%) 69Ni
70mCo 200(200)# кэВ 500(180) мс (3+)
71Co 27 44 70,9529(9) 97(2) мс β− (>99,9%) 71Ni 7/2−#
β−, n (<.1%) 70Ni
72Co 27 45 71,95781(64)# 62(3) мс β− (>99,9%) 72Ni (6- ,7-)
β−, n (<.1%) 71Ni
73Co 27 46 72,96024(75)# 41(4) мс 7/2−#
74Co 27 47 73,96538(86)# 50# мс [>300 нс] 0+
75Co 27 48 74,96833(86)# 40# мс [>300 нс] 7/2−#

Пояснения к таблице
  • Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов.
  • Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.
  • Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада.
  • 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
  1. Кобальт-57
  2. L. E. Diaz. Cobalt-57: Uses. JPNM Physics Isotopes. University of Harvard. Дата обращения: 13 сентября 2010. Архивировано 12 декабря 2012 года.
  3. Вечный генератор
  4. 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.
  5. 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. — .
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.