Изотопы молибдена

Изотопы молибдена — разновидности атомов (и ядер) химического элемента молибдена, имеющие разное содержание нейтронов в ядре.

Природный молибден состоит из семи изотопов: 92Мо (доля в природном молибдене 15,86 % по массе),94Мо (9,12 %), 95Мо (15,70), 96Мо (16,50 %), 97Мо (9,45 %), 98Мо (23,75) и 100Мо (9,62 %). Изотоп 100Мо не является стабильным, его период полураспада ~1019 лет. Самым долгоживущим искусственным радиоизотопом является 93Мо с периодом полураспада 4000 лет.

Молибден-99

Изотоп 99Мо является родительским изотопом для 99mTc, получившего широкое распространение в медицинской диагностике.[1][2] Очень короткое время жизни 99mTc вынуждает получать его непосредственно на месте проведения медицинской процедуры. Для этого используются так называемые генераторы технеция — установки с особым образом подготовленным препаратом 99Мо, из которого химическим способом извлекают образовавшийся 99mTc. Сегодня рынок медицинского технеция исчисляется десятками миллионов процедур и миллиардами долларов в год.[1]

99Мо присутствует в цепочке деления урана-235 в количестве ~6 %.[1][2] Химическое извлечение молибдена из продуктов деления урана-235 сегодня самый популярный способ получения этого изотопа. Для этого уран-235 облучают нейтронами в ядерном реакторе и потом перерабатывают в радиохимических лабораториях. Сегодня наработка 99Мо потребляет десятки килограмм высокообогащенного оружейного урана в год и создает большое количество радиоактивных отходов химической переработки мишеней.[1][2]

Другим способом получения 99Мо является облучение нейтронами в реакторе мишеней из стабильного изотопа 98Мо по схеме 98Мо(n,γ)99Мо.[2] Однако при этом невозможно отделить материал мишени от наработанного 99Мо и удельная активность продукта невысока. Этот способ не получил распространения. Известны другие способы синтеза 99Мо, например из 100Мо по схеме (n,2n).[2]

На 2010 год производство 99Мо сконцентрировано в Евросоюзе (45 %), Канаде (40 %), ЮАР (10 %).[1] Основные потребители США (43 %), ЕС (26 %), Япония (17 %). Большие усилия по выходу на рынок предпринимают Австралия и Россия. В СССР 99Мо начали нарабатывать в 1985 году.[1] В рамках проекта комиссии при президенте РФ по модернизации и технологическому развитию экономики на период до 2020 года в России в 2010 году построено современное производство 99Мо. 70 % произведенного 99Мо экспортируется. В 2017 году доля РФ на рынке 99Мо достигла 10 %. В ближайшие годы планируется продолжить увеличение объёмов производства, для чего строится новый ядерно-химический комплекс «Аргус-М» в Сарове.[3]

Таблица изотопов молибдена

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
83Mo 42 41 82,94874(54)# 23(19) мс
[6(+30-3) мс] 		β+ 83Nb 3/2−#
β+, p 82Zr
84Mo 42 42 83,94009(43)# 3,8(9) мс
[3,7(+10-8) с] 		β+ 84Nb 0+
85Mo 42 43 84,93655(30)# 3,2(2) с β+ 85Nb (1/2−)#
86Mo 42 44 85,93070(47) 19,6(11) с β+ 86Nb 0+
87Mo 42 45 86,92733(24) 14,05(23) с β+ (85 %) 87Nb 7/2+#
β+, p (15 %) 86Zr
88Mo 42 46 87,921953(22) 8,0(2) мин β+ 88Nb 0+
89Mo 42 47 88,919480(17) 2,11(10) мин β+ 89Nb (9/2+)
89mMo 387,5(2) кэВ 190(15) мс ИП 89Mo (1/2−)
90Mo 42 48 89,913937(7) 5,56(9) ч β+ 90Nb 0+
90mMo 2874,73(15) кэВ 1,12(5) мкс 8+#
91Mo 42 49 90,911750(12) 15,49(1) мин β+ 91Nb 9/2+
91mMo 653,01(9) кэВ 64,6(6) с ИП (50,1 %) 91Mo 1/2−
β+ (49,9 %) 91Nb
92Mo 42 50 91,906811(4) стабилен (>1,9⋅1020 лет)[n 1][6] 0+ 0,14649(106)
92mMo 2760,46(16) кэВ 190(3) нс 8+
93Mo 42 51 92,906813(4) 4000(800) лет ЭЗ 93Nb 5/2+
93mMo 2424,89(3) кэВ 6,85(7) ч ИП (99,88 %) 93Mo 21/2+
β+ (0,12 %) 93Nb
94Mo 42 52 93,9050883(21) стабилен 0+ 0,09187(33)
95Mo 42 53 94,9058421(21) стабилен 5/2+ 0,15873(30)
96Mo 42 54 95,9046795(21) стабилен 0+ 0,16673(30)
97Mo 42 55 96,9060215(21) стабилен 5/2+ 0,09582(15)
98Mo 42 56 97,90540482(21) стабилен(>1014 лет)[n 2][6] 0+ 0,24292(80)
99Mo 42 57 98,9077119(21) 2,7489(6) сут β− 99mTc 1/2+
99m1Mo 97,785(3) кэВ 15,5(2) мкс 5/2+
99m2Mo 684,5(4) кэВ 0,76(6) мкс 11/2−
100Mo 42 58 99,907477(6) 7,07(14)⋅1018 лет[6] β−β− 100Ru 0+ 0,09744(65)
101Mo 42 59 100,910347(6) 14,61(3) мин β− 101Tc 1/2+
102Mo 42 60 101,910297(22) 11,3(2) мин β− 102Tc 0+
103Mo 42 61 102,91321(7) 67,5(15) с β− 103Tc (3/2+)
104Mo 42 62 103,91376(6) 60(2) с β− 104Tc 0+
105Mo 42 63 104,91697(8) 35,6(16) с β− 105Tc (5/2−)
106Mo 42 64 105,918137(19) 8,73(12) с β− 106Tc 0+
107Mo 42 65 106,92169(17) 3,5(5) с β− 107Tc (7/2−)
107mMo 66,3(2) кэВ 470(30) нс (5/2−)
108Mo 42 66 107,92345(21)# 1,09(2) с β− 108Tc 0+
109Mo 42 67 108,92781(32)# 0,53(6) с β− 109Tc (7/2−)#
110Mo 42 68 109,92973(43)# 0,27(1) с β− (>99,9 %) 110Tc 0+
β−, n (<0,1 %) 109Tc
111Mo 42 69 110,93441(43)# 200# мс
[>300 нс] 		β− 111Tc
112Mo 42 70 111,93684(64)# 150# мс
[>300 нс] 		β− 112Tc 0+
113Mo 42 71 112,94188(64)# 100# мс
[>300 нс] 		β− 113Tc
114Mo 42 72 113,94492(75)# 80# мс
[>300 нс] 		0+
115Mo 42 73 114,95029(86)# 60# мс
[>300 нс]
  1. ↑ Теоретически может претерпевать двойной электронный захват в 92Zr
  2. ↑ Теоретически может претерпевать двойной бета-распад в 98Ru

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. ↑ 1 2 3 4 5 6 Новое предложение России для мировой ядерной медицины. geoenergetics.ru. Дата обращения: 23 апреля 2022. Архивировано 11 февраля 2018 года.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОРБЦИОННОГО ГЕНЕРАТОРА ТЕХНЕЦИЯ-99М НА ОСНОВЕ АКТИВАЦИОННОГО 99Мо. elar.urfu.ru. Дата обращения: 23 апреля 2022. Архивировано 17 ноября 2021 года.
  3. ↑ Неусыпный страж на службе Росатома. geoenergetics.ru. Дата обращения: 23 апреля 2022. Архивировано 10 февраля 2018 года.
  4. ↑ Данные приведены по Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — Bibcode: 2003NuPhA.729..337A.
  5. ↑ 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
  6. ↑ 1 2 3 Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S., Audi G. The Nubase2020 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 45, iss. 3. — P. 030001-1—030001-180. — doi:10.1088/1674-1137/abddae.Открытый доступ