Изотопы фосфора
Изотопы фосфора— разновидности атомов (и ядер) химического элемента фосфора, имеющие разное содержание нейтронов в ядре.
Единственным стабильным изотопом является 31P. Таким образом, природный фосфор является практически изотопно-чистым элементом. Самым долгоживущим радиоизотопом является 33P с периодом полураспада 25,35 суток.
Фосфор-32
Бета-эмиттер с энергией 1,7 МЭв. Период полураспада ~14 дней (падение активности ~5 % в сутки) по схеме 32P → 32S + e. Нашел применение в медицине для диагностических и лечебных целей, изучения закономерностей обмена веществ.
Может получаться из природного изотопа серы-32 облучением нейтронами по схеме[1] 32S (n, p) → 32P. Либо облучением нейтронами природного фосфора 31P с захватом нейтрона.
В 2017 году в России синтез изотопа и получение химических препаратов на его основе ведется в Томском политехническом университете.[2]
Фосфор-33
Бета-эмиттер с энергией 0,25 МЭв. Период полураспада ~25 дней по схеме 33P → 33S + e. Может применяться для тех же диагностических целей что и фосфор-32. Однако этот изотоп гораздо дороже в связи с синтезом из серы-33, содержание которой в природной сере всего 0,75%. Соответственно, появляется дорогостоящий этап разделения изотопов и обогащения мишени по сере-33.[1]
Таблица изотопов фосфора
| Символ нуклида | Z(p) | N(n) | Масса изотопа[3] (а. е. м.) | Период полураспада[4] (T1/2) | Канал распада | Продукт распада | Спин и чётность ядра[4] | Распространённость изотопа в природе |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Энергия возбуждения | ||||||||
| 25P | 15 | 10 | 25,02119(43)# | <30 нс | p | 24Si | (1/2+)# | |
| 26P | 15 | 11 | 26,01178(21)# | 43,7(6) мс | β+ (63,2%) | 26Si | (3+) | |
| β+, p (36,8%) | 25Al | |||||||
| 26mP | 164,4(1) кэВ | 120(9) нс | ИП | 26P | ||||
| 27P | 15 | 12 | 26,999224(28) | 260(80) мс | β+ (99,93%) | 27Si | 1/2+ | |
| β+, p (0,07%) | 26Al | |||||||
| 28P | 15 | 13 | 27,9923266(12) | 270,3(5) мс | β+ (99,99%) | 28Si | 3+ | |
| β+, p (0,0013%) | 27Al | |||||||
| β+, α (8,6⋅10−4%) | 24Mg | |||||||
| 29P | 15 | 14 | 28,9818004(4) | 4,142(15) с | β+ | 29Si | 1/2+ | |
| 30P | 15 | 15 | 29,97831349(7) | 2,498(4) мин | β+ | 30Si | 1+ | |
| 31P | 15 | 16 | 30,9737619986(7) | стабилен | 1/2+ | 1,0000 | ||
| 32P | 15 | 17 | 31,97390764(4) | 14,268(5) сут | β− | 32S | 1+ | следовые кодичества[прим. 1] |
| 33P | 15 | 18 | 32,9717257(12) | 25,35(11) сут | β− | 33S | 1/2+ | |
| 34P | 15 | 19 | 33,9736459(9) | 12,43(10) с | β− | 34S | 1+ | |
| 35P | 15 | 20 | 34,9733141(20) | 47,3(8) с | β− | 35S | 1/2+ | |
| 36P | 15 | 21 | 35,978260(14) | 5,6(3) с | β− | 36S | 4− | |
| 37P | 15 | 22 | 36,97961(4) | 2,31(13) с | β− | 37S | (1/2+) | |
| 38P | 15 | 23 | 37,98430(8) | 0,64(14) с | β− (87,5%) | 38S | ||
| β−, n (12,5%) | 37S | |||||||
| 39P | 15 | 24 | 38,98629(12) | 282(24) мс | β− (73,2%) | 39S | 1/2+# | |
| β−, n (26,8%) | 38S | |||||||
| 40P | 15 | 25 | 39,99129(16) | 150(8) мс | β− (84,2%) | 40S | (2−,3−) | |
| β−, n (15,8%) | 39S | |||||||
| 41P | 15 | 26 | 40,99465(13) | 101(5) мс | β− (70%) | 41S | 1/2+# | |
| β−, n (30%) | 40S | |||||||
| 42P | 15 | 27 | 42,00108(34) | 48,5(15) мс | β− (50%) | 42S | ||
| β−, n (50%) | 41S | |||||||
| 43P | 15 | 28 | 43,00502(60) | 35,8(13) мс | β−, n | 42S | 1/2+# | |
| β− | 43S | |||||||
| 44P | 15 | 29 | 44,01122(54)# | 18,5(25) мс | β− | 44S | ||
| 45P | 15 | 30 | 45,01675(54)# | 8# мс [>200 нс] | β− | 45S | 1/2+# | |
| 46P | 15 | 31 | 46,02466(75)# | 4# мс [>200 нс] | β− | 46S | ||
| 47P[5] | 15 | 32 | 47,03190(86)# | 2# мс | β− | 47S | ||
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.
Комментарии
- ↑ Продукт распада кремния-32, возникающего при ращеплении ⁴⁰Ar космическими лучами
Примечания
- ↑ 1 2 Радиоактивные изотопы в физико-химической биологии. Дата обращения: 29 декабря 2017. Архивировано 30 декабря 2017 года.
- ↑ Томский политех наладил единственное в России производство ортофосфорной кислоты на основе дефицитного фосфора-32. Дата обращения: 29 декабря 2017. Архивировано 30 декабря 2017 года.
- ↑ Данные приведены по Wang M., Audi G., Kondev F. G., Huang W. J., Naimi S., Xu X. The Ame2016 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Chinese Physics C. — 2016. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030003-1—030003-442. — doi:10.1088/1674-1137/41/3/030003.
- ↑ 1 2 Данные приведены по Audi G., Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S. The Nubase2016 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2017. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030001-1—030001-138. — doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001. — .
- ↑ Neufcourt, L.; Cao, Y.; Nazarewicz, W.; Olsen, E.; Viens, F. (2019). "Neutron drip line in the Ca region from Bayesian model averaging". Physical Review Letters. 122: 062502–1—062502–6. arXiv:1901.07632. doi:10.1103/PhysRevLett.122.062502.
