Изотопы германия

Изотопы германия — разновидности химического элемента германия с разным количеством нейтронов в атомном ядре. Известны изотопы германия с массовыми числами от 58 до 89 (количество протонов 32, нейтронов от 26 до 57) и более дюжины ядерных изомеров.

Природный германий представляет собой смесь пяти изотопов. Четырех стабильных:

• ^70Ge (изотопная распространённость 20,55 %)
• ^72Ge (изотопная распространённость 27,37 %)
• ^73Ge (изотопная распространённость 7,67 %)
• ^74Ge (изотопная распространённость 36,74 %).

И одного с огромным периодом полураспада, больше возраста Вселенной:

• ^76Ge (изотопная распространённость 7,67 %), период полураспада 1,78⋅10^21 лет, схема распада двойной бета-распад, продукт распада стабильный изотоп селен-76.

Самым долгоживущим искусственным радиоизотопом является ^68Ge с периодом полураспада 271 день.

Германий-68

Период полураспада ^68Ge 271 день, схема распада электронный захват (вероятность 100 %), дочерний изотоп галлий-68[1].

Германий-68 нашел применение в источниках изотопа галлия-68, который применяется в медицинской диагностике. Малый период полураспада галлия-68 не позволяет организовать его непосредственную доставку в медицинские учреждения. Поэтому были созданы специальные мобильные генераторы галлия-68^[англ.]. Генератор содержит ампулу с препаратом изотопа германия-68, продуктом распада которого является галлий-68. По мере накопления продукта распада через ампулу прокачивают сорбирующий раствор, который селективно растворяет только химическое соединение образовавшегося галлия, а нерастворимое соединение германия остается в ампуле. Значительный период полураспада германия-68 (271 день) делает логистику таких генераторов удобной.

В России генераторы ^68Ga выпускают в Обнинске[2][3]. Там же синтезируют изотоп ^68Gе облучением галлиевых мишеней протонами на ускорителе по схеме[1]:

^69Ga (p, 2n) → ^68Ge

Таблица изотопов германия

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
^58Ge	32	26	57,99101(34)#		2p	^56Zn	0+
^59Ge	32	27	58,98175(30)#		2p	^57Zn	7/2−#
^60Ge	32	28	59,97019(25)#	30# мс	β^+	^60Ga	0+
					2p	^58Zn
^61Ge	32	29	60,96379(32)#	39(12) мс	β^+, p (80%)	^60Zn	(3/2−)#
					β^+ (20%)	^61Ga
^62Ge	32	30	61,95465(15)#	129(35) мс	β^+	^62Ga	0+
^63Ge	32	31	62,94964(21)#	142(8) мс	β^+	^63Ga	(3/2−)#
^64Ge	32	32	63,94165(3)	63,7(25) с	β^+	^64Ga	0+
^65Ge	32	33	64,93944(11)	30,9(5) с	β^+ (99,99%)	^65Ga	(3/2)−
					β^+, p (0,01%)	^64Zn
^66Ge	32	34	65,93384(3)	2,26(5) ч	β^+	^66Ga	0+
^67Ge	32	35	66,932734(5)	18,9(3)мин	β^+	^67Ga	1/2−
^67m1Ge	18,20(5) кэВ			13,7(9) мкс			5/2−
^67m2Ge	751,70(6) кэВ			110,9(14)нс			9/2+
^68Ge	32	36	67,928094(7)	271,05(8) сут	ЭЗ	^68Ga	0+
^69Ge	32	37	68,9279645(14)	39,05(10) ч	β^+	^69Ga	5/2−
^69m1Ge	86,765(14) кэВ			5,1(2) мкс			1/2−
^69m2Ge	397,944(18) кэВ			2,81(5) мкс			9/2+
^70Ge	32	38	69,9242474(11)	стабилен			0+	0,2038(18)
^71Ge	32	39	70,9249510(11)	11,43(3) сут	ЭЗ	^71Ga	1/2−
^71mGe	198,367(10) кэВ			20,40(17) мс	ИП	^71Ge	9/2+
^72Ge	32	40	71,9220758(18)	стабилен			0+	0,2731(26)
^72mGe	691,43(4) кэВ			444,2(8)нс			0+
^73Ge	32	41	72,9234589(18)	стабилен			9/2+	0,0776(8)
^73m1Ge	13,2845(15) кэВ			2,92(3) мкс			5/2+
^73m2Ge	66,726(9) кэВ			499(11) мс			1/2−
^74Ge	32	42	73,9211778(18)	стабилен			0+	0,3672(15)
^75Ge	32	43	74,9228589(18)	82,78(4)мин	β^−	^75As	1/2−
^75m1Ge	139,69(3) кэВ			47,7(5) с	ИП (99,97%)	^75Ge	7/2+
					β^−	^75As
^75m2Ge	192,18(7) кэВ			216(5)нс			5/2+
^76Ge	32	44	75,9214026(18)	1,88e21 ± (8) лет[6]	β^−β^−	^76Se	0+	0,0783(7)
^77Ge	32	45	76,9235486(18)	11,30(1) ч	β^−	^77As	7/2+
^77mGe	159,70(10) кэВ			52,9(6) с	β^− (79%)	^77As	1/2−
					ИП (21%)	^77Ge
^78Ge	32	46	77,922853(4)	88(1)мин	β^−	^78As	0+
^79Ge	32	47	78,9254(1)	18,98(3) с	β^−	^79As	(1/2)−
^79mGe	185,95(4) кэВ			39,0(10) с	β^− (96%)	^79As	(7/2+)#
					ИП (4%)	^79Ge
^80Ge	32	48	79,92537(3)	29,5(4) с	β^−	^80As	0+
^81Ge	32	49	80,92882(13)	7,6(6) с	β^−	^81As	9/2+#
^81mGe	679,13(4) кэВ			7,6(6) с	β^− (99%)	^81As	(1/2+)
					ИП (1%)	^81Ge
^82Ge	32	50	81,92955(26)	4,55(5) с	β^−	^82As	0+
^83Ge	32	51	82,93462(21)#	1,85(6) с	β^−	^83As	(5/2+)#
^84Ge	32	52	83,93747(32)#	0,947(11) с	β^− (89,2%)	^84As	0+
					β^−, n (10,8%)	^83As
^85Ge	32	53	84,94303(43)#	535(47) мс	β^− (86%)	^85As	5/2+#
					β^−, n (14%)	^84As
^86Ge	32	54	85,94649(54)#	>150нс	β^−, n	^85As	0+
					β^−	^86As
^87Ge	32	55	86,95251(54)#	0,14# с			5/2+#
^88Ge	32	56	87,95691(75)#	>=300нс			0+
^89Ge	32	57	88,96383(97)#	>150нс			3/2+#

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. Германий-68  (неопр.). Дата обращения: 23 мая 2019. Архивировано 23 мая 2019 года.
2. Генератор Галлия-68  (неопр.). Дата обращения: 23 мая 2019. Архивировано 23 мая 2019 года.
3. АО "В/О «Изотоп»  (неопр.). Дата обращения: 23 мая 2019. Архивировано 23 мая 2019 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. 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.
6. 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.