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:

И одного с огромным периодом полураспада, больше возраста Вселенной:

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.

Примечания

  1. ↑ G. Audi et al. The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties (англ.) // Nuclear Physics A : journal. — Atomic Mass Data Center, 2003. — Vol. 729, no. 1. — P. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.
  2. ↑ Медицинский генератор рубидия-82. Дата обращения: 12 декабря 2018. Архивировано 2 декабря 2018 года.
  3. ↑ Организация полного технологического цикла производства АФС стронция-82 и генераторов Sr-82/Rb-82. Дата обращения: 12 декабря 2018. Архивировано 28 мая 2019 года.
  4. ↑ Производство стронция-82 для ядерной медицины планируют запустить в Подмосковье. Дата обращения: 12 декабря 2018. Архивировано 16 декабря 2018 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. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.Открытый доступ
  7. ↑ Ohnishi, Tetsuya; Kubo, Toshiyuki; Kusaka, Kensuke; et al. (2010). "Identification of 45 New Neutron-Rich Isotopes Proсутuceсут by In-Flight Fission of a 238U Beam at 345 МэВ/nucleon". J. Phys. Soc. Jpn. 79 (7). Physical Society of Japan: 073201. doi:10.1143/JPSJ.79.073201.
  8. ↑ Shimizu, Yohei; et al. Observation of New Neutron-rich Isotopes among Fission Fragments from In-flight Fission of 345 MeV/Nucleon 238U: Search for New Isotopes Conducted Concurrently with Decay Measurement Campaigns (англ.) // Journal of the Physical Society of Japan. — The Physical Society of Japan, 2018. — Vol. 87, iss. 1. — P. 1–10. — ISSN 0031-9015. — doi:10.7566/JPSJ.87.014203.
  9. ↑ 1 2 Sumikama, T.; et al. (2021). "Observation of new neutron-rich isotopes in the vicinity of 110Zr". Physical Review C. 103 (1): 014614. doi:10.1103/PhysRevC.103.014614. S2CID 234019083.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (url-status) (ссылка)