Информационные списки

Изотопы фтора

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Изото́пы фто́ра — разновидности химического элемента фтора, имеющие разное количество нейтронов в атомном ядре. Известны изотопы фтора с массовыми числами от 14 до 31 (количество протонов 9, нейтронов от 5 до 22) и 2 ядерных изомера.

Единственным стабильным изотопом фтора является 19F, его природная изотопная распространённость равна 100 %[1]. Таким образом, фтор — моноизотопный элемент. Самым долгоживущим радиоизотопом является 18F с периодом полураспада 110 минут.

Фтор-18

Скан тела человека после введения фтордезоксиглюкозы
Основная статья: Фтор-18

Изотоп 18F является источником позитронов. Используется в ядерной медицине в качестве маркера в диагностических фармпрепаратах фтора, таких как фтордезоксиглюкоза (ФДГ), фторид натрия, фторэтил-L-тирозин способом позитронно-эмиссионной томографии.[2] Изотоп обладает оптимальным периодом полураспада и умеренной энергией излучения для минимизации ущерба пациенту. Короткий период полураспада (110 минут) требует высокой скорости синтеза и доставки препарата пациенту, поэтому ускоритель и фармацевтическая лаборатория строятся в непосредственной близости к медицинскому учреждению.

Активность 3,52⋅1018 Бк/грамм. ~97 % распадов идет по каналу позитронного распада, ~3 % по каналу захвата электрона. В обоих случаях дочерний изотоп 18O. При позитронном распаде максимальная энергия позитронов 0,63 МэВ, средняя 0,25 МэВ[3][4]. При аннигиляции позитрона с электроном образуются два гамма-кванта с энергией 511 кэВ.

18F синтезируют на ускорителях, облучая мишень 18O протонами. Химически мишенью обычно является вода (природного изотопного состава или обогащённая по изотопу 18O). В медицинских учреждениях обычно используют циклотроны, реже линейные ускорители.

В России действует несколько медицинских центров, выполняющих синтез 18F и диагностику с использованием его препаратов[2][5][6].

Радиоактивные свойства

Радиоактивные свойства некоторых изотопов фтора представлены в таблице:

Массовое число Реакция получения[7]Период полураспада[1]Тип распада
17 9Be(14N,6He); 14N(14N,11B); 14N(α,n); 16O(d,n); 16O(p,γ), 16O(14N,13C); 19F(γ,2n) 64,49 с β+
18 9Be(14N,5He); 14N(14N,10B); 16O(α,pn); 18O(p,n); 19F(n,2n); 19F(d,T) 109,771 мин β+
20 19F(d,p); 19F(n,γ); 23Na(n,α) 11,163 с β−, γ
21 F(T,p) 4,158 с β−, γ

Таблица изотопов фтора

Символ
нуклида		Z (p) N (n) Масса изотопа[8]
(а. е. м.) 		Период
полураспада[9]
(T1/2) 		Канал распада Продукт распада Спин и чётность
ядра[9]		Распространённость
изотопа в природе		Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
Энергия возбуждения
13F[10]9 4 p12O
14F 9 5 14,03432(4) 500(60)⋅10−24 с
[910 кэВ] 		p13O 2−
15F 9 6 15,017785(15) 1,1(0,3)⋅10−21 с
[1,0(2) МэВ] 		p 14O 1/2+
16F 9 7 16,011466(9) 11(6)⋅10−21 с
[40(20) кэВ] 		p 15O 0−
17F 9 8 17,00209524(27) 64,370(27) с β+17O5/2+
18F9 9 18,0009373(5) 109,739(9) мин β+ (96,86 %) 18O1+
ЭЗ (3,14 %) 18O
18mF 1121,36(15) кэВ 162(7) нс ИП18F 5+
19F 9 10 18,9984031629(9) стабилен1/2+ 1,0000
20F 9 11 19,99998125(3) 11,163(8) с β−20Ne2+
21F 9 12 20,9999489(19) 4,158(20) с β−21Ne5/2+
22F 9 13 22,002999(13) 4,23(4) с β− (89 %) 22Ne(4+)
β−, n (11 %) 21Ne
23F 9 14 23,00353(4) 2,23(14) с β− (86 %) 23Ne 5/2+
β−, n (14 %) 22Ne
24F 9 15 24,00810(10) 384(16) мс β− (94,1 %) 24Ne 3+
β−, n (5,9 %) 23Ne
25F 9 16 25,01217(10) 80(9) мс β− (76,9 %) 25Ne (5/2+)
β−, n (23,1 %) 24Ne
26F 9 17 26,02002(12) 8,2(9) мс β− (86,5 %) 26Ne 1+
β−, n (13,5 %) 25Ne
26mF 643,4(1) кэВ 2,2(1) мс ИП (82 %) 26F (4+)
β−, n (12 %) 25Ne
β− (6 %) 26Ne
27F 9 18 27,02732(42) 4,9(2) мс β−, n (77 %) 26Ne 5/2+#
β− (23 %) 27Ne
28F 9 19 28,03622(42) 46⋅10−21 с n 27F
29F 9 20 29,04310(56) 2,5(3) мс β−, n (60 %) 28Ne 5/2+#
β− (40 %) 29Ne
31F 9 22 31,06027(59)# 1# мс [>260 нс] β−31Ne 5/2+#


Пояснения к таблице

  • Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов.
  • Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.
  • 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.

Литература

  • Николаев Н. С., Суворова С. Н., Гурович Е. И., Пека И., Корчемная Е. К.,. Аналитическая химия фтора. — М.: Наука, 1970. — 196 с. — (Аналитическая химия элементов). — 2750 экз.
  • Fowler J. S. and Wolf A. P. (1982) The synthesis of carbon-11, fluorine-18 and nitrogen-13 labeled radiotracers for biomedical applications. Nucl. Sci. Ser. Natl Acad. Sci. Natl Res. Council Monogr. 1982.

Примечания

  1. ↑ 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
  2. ↑ 1 2 ФГБУ РНЦРХТ, Отделение циклотронных радиофармпрепаратов. Дата обращения: 23 мая 2018. Архивировано из оригинала 24 мая 2018 года.
  3. ↑ Clinical Applications of Gallium-68. Дата обращения: 22 мая 2019. Архивировано 17 марта 2020 года.
  4. ↑ Данные по 18F из Nuclear Data Services (International Atomic Energy Agency) (недоступная ссылка) (англ.)
  5. ↑ В Москве построят циклотрон для медицинских целей. Дата обращения: 23 мая 2018. Архивировано 24 мая 2018 года.
  6. ↑ Комплекс по производству РФП. Дата обращения: 23 мая 2018. Архивировано из оригинала 24 мая 2018 года.
  7. ↑ Николаев Н.С., Суворова С.Н., Гурович Е.И., Пека И., Корчемная Е.К.,. Аналитическая химия фтора. — М.: Наука, 1970. — 196 с. — (Аналитическая химия элементов). — 2750 экз.
  8. ↑ 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.
  9. ↑ 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. — Bibcode: 2017ChPhC..41c0001A.Открытый доступ
  10. ↑ Charity R. J. et al. Observation of the Exotic Isotope 13F Located Four Neutrons beyond the Proton Drip Line (англ.) // Physical Review Letters. — 2021. — Vol. 126, iss. 13. — P. 2501. — doi:10.1103/PhysRevLett.126.132501. Архивировано 13 мая 2022 года.