Изотопы технеция

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

Технеций — один из двух легких элементов периодической системы, для которого неизвестны стабильные изотопы (все изотопы технеция радиоактивны). Другим таким элементом является прометий[1]. Наиболее стабильными изотопами технеция являются ^97Tc (период полураспада: 4,21 млн лет),^98Tc (период полураспада 4,2 млн лет) и ^99Tc (период полураспада 211,1 тыс. лет)[2]. Большинство других изотопов имеют период полураспада порядка нескольких часов и менее.

Многие изотопы технеция имеют метастабильные возбуждённые состояния (изомеры). Среди изомеров технеция наиболее стабильным является ^97mTc, его период полураспада составляет 90,1 суток, энергия возбуждения 0,097 МэВ, основной канал распада — изомерный переход в основное состояние ^97Tc. ^95mTc имеет период полураспада 61 сутки, энергию возбуждения 0,039 МэВ, основной канал распада — электронный захват в ^95Mo, но в 4 % случаев происходит изомерный переход в основное состояние ^95Tc. Важный для практических применений изомер ^99mTc имеет период полураспада 6,01 часа, энергию возбуждения 0,143 МэВ; его основной канал распада — изомерный переход в основное, очень долгоживущее состояние ^99Tc с коэффициентом ветвления 99,9963 %, поэтому он испускает почти только гамма-лучи; вероятность его β^−-распада в ^99Ru составляет лишь 0,0037 %[3][2].

Для изотопов легче ^98Tc основным каналом распада является захват электронов с образованием соответствующих изотопов молибдена. Для ^98Tc и более тяжёлых изотопов основной способ распада — бета-минус-распад с образованием изотопов рутения, за исключением ^100Tc, который распадается и путём бета-минус-распада в молибден-100, и (с гораздо меньшей вероятностью) путём электронного захвата в рутений-100[2][4].

Технеций-99

Основная статья: Технеций-99

Технеций-99 является основным продуктом распада актиноидов, например, урана и плутония, с выходом около 6 % и выше. Является наиболее значимым долгоживущим продуктом деления ядер урана и плутония. Удельная активность ^99Tc равна примерно 0,62 ГБк/г[5].

Технеций-99m

Основная статья: Технеций-99m

Изомер ^99mTc получил широкое распространение в медицинской диагностике[6]. Очень короткое время жизни ^99mTc (~6 часов) вынуждает получать его непосредственно на месте проведения медицинской процедуры. Для этого используются так называемые генераторы технеция — установки с особым образом подготовленным препаратом молибдена-99. Распад ^99Mo проходит по схеме β^−-распада с образованием ^99mTc. Образовавшийся в генераторе ^99mTc извлекают химическим способом. Сегодня рынок медицинского технеция исчисляется десятками миллионов процедур и миллиардами долларов в год[6].

Таблица изотопов технеция

Символ нуклида	Z (p)	N (n)	Масса изотопа[7] (а. е. м.)	Период полураспада[3] (T1/2)	Тип распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра[3]	Распространённость изотопа в природе
	Энергия возбуждения
^85Tc	43	42	84,94883(43)#	<110 нс	β^+	^85Mo	1/2−#
					p	^84Mo
					β^+, p	^84Nb
^86Tc	43	43	85,94288(32)#	55(6) мс	β^+	^86Mo	(0+)
^86mTc	1500(150) кэВ			1,11(21) мкс			(5+, 5−)
^87Tc	43	44	86,93653(32)#	2,18(16) с	β^+	^87Mo	1/2−#
^87mTc	20(60)# кэВ			2# с			9/2+#
^88Tc	43	45	87,93268(22)#	5,8(2) с	β^+	^88Mo	(2 3)
^88mTc	0(300)# кэВ			6,4(8) с	β^+	^88Mo	(6 7 8)
^89Tc	43	46	88,92717(22)#	12,8(9) с	β^+	^89Mo	(9/2+)
^89mTc	62,6(5) кэВ			12,9(8) с	β^+	^89Mo	(1/2−)
^90Tc	43	47	89,92356(26)	8,7(2) с	β^+	^90Mo	1+
^90mTc	310(390) кэВ			49,2(4) с	β^+	^90Mo	(8+)
^91Tc	43	48	90,91843(22)	3,14(2) мин	β^+	^91Mo	(9/2)+
^91mTc	139,3(3) кэВ			3,3(1) мин	β^+ (99 %)	^91Mo	(1/2)−
					ИП (1 %)	^91Tc
^92Tc	43	49	91,915260(28)	4,25(15) мин	β^+	^92Mo	(8)+
^92mTc	270,15(11) кэВ			1,03(7) мкс			(4+)
^93Tc	43	50	92,910249(4)	2,75(5) ч	β^+	^93Mo	9/2+
^93m1Tc	391,84(8) кэВ			43,5(10) мин	ИП (76,6 %)	^93Tc	1/2−
					β^+ (23,4 %)	^93Mo
^93m2Tc	2185,16(15) кэВ			10,2(3) мкс			(17/2)−
^94Tc	43	51	93,909657(5)	293(1) мин	β^+	^94Mo	7+
^94mTc	75,5(19) кэВ			52,0(10) мин	β^+ (99,9 %)	^94Mo	(2)+
					ИП (0,1 %)	^94Tc
^95Tc	43	52	94,907657(6)	20,0(1) ч	β^+	^95Mo	9/2+
^95mTc	38,89(5) кэВ			61(2) сут	β^+ (96,12 %)	^95Mo	1/2−
					ИП (3,88 %)	^95Tc
^96Tc	43	53	95,907871(6)	4,28(7) сут	β^+	^96Mo	7+
^96mTc	34,28(7) кэВ			51,5(10) мин	ИП (98 %)	^96Tc	4+
					β^+ (2 %)	^96Mo
^97Tc	43	54	96,906365(5)	4,21⋅10^6 лет	ЭЗ	^97Mo	9/2+
^97mTc	96,56(6) кэВ			91,0(6) сут	ИП (99,66 %)	^97Tc	1/2−
					ЭЗ (0,34 %)	^97Mo
^98Tc	43	55	97,907216(4)	4,2⋅10^6 лет	β^−	^98Ru	(6)+
^98mTc	90,76(16) кэВ			14,7(3) мкс			(2)−
^99Tc	43	56	98,9062547(21)	2,111(12)⋅10^5 лет	β^−	^99Ru	9/2+	следовые количества[прим. 1]
^99mTc	142,6832(11) кэВ			6,0067(5) ч	ИП (99,99 %)	^99Tc	1/2−
					β^− (0,0037 %)	^99Ru
^100Tc	43	57	99,9076578(24)	15,8(1) с	β^− (99,99 %)	^100Ru	1+
					ЭЗ (0,0018 %)	^100Mo
^100m1Tc	200,67(4) кэВ			8,32(14) мкс			(4)+
^100m2Tc	243,96(4) кэВ			3,2(2) мкс			(6)+
^101Tc	43	58	100,907315(26)	14,22(1) мин	β^−	^101Ru	9/2+
^101mTc	207,53(4) кэВ			636(8) мкс			1/2−
^102Tc	43	59	101,909215(10)	5,28(15) с	β^−	^102Ru	1+
^102mTc	20(10) кэВ			4,35(7) мин	β^− (98 %)	^102Ru	(4 5)
					ИП (2 %)	^102Tc
^103Tc	43	60	102,909181(11)	54,2(8) с	β^−	^103Ru	5/2+
^104Tc	43	61	103,91145(5)	18,3(3) мин	β^−	^104Ru	(3+)#
^104m1Tc	69,7(2) кэВ			3,5(3) мкс			2(+)
^104m2Tc	106,1(3) кэВ			0,40(2) мкс			(+)
^105Tc	43	62	104,91166(6)	7,6(1) мин	β^−	^105Ru	(3/2−)
^106Tc	43	63	105,914358(14)	35,6(6) с	β^−	^106Ru	(1 2)
^107Tc	43	64	106,91508(16)	21,2(2) с	β^−	^107Ru	(3/2−)
^107mTc	65,7(10) кэВ			184(3) нс			(5/2−)
^108Tc	43	65	107,91846(14)	5,17(7) с	β^−	^108Ru	(2)+
^109Tc	43	66	108,91998(10)	860(40) мс	β^− (99,92 %)	^109Ru	3/2−#
					β^−, n (0,08 %)	^108Ru
^110Tc	43	67	109,92382(8)	0,92(3) с	β^− (99,96 %)	^110Ru	(2+)
					β^−, n (0,04 %)	^109Ru
^111Tc	43	68	110,92569(12)	290(20) мс	β^− (99,15 %)	^111Ru	3/2−#
					β^−, n (0,85 %)	^110Ru
^112Tc	43	69	111,92915(13)	290(20) мс	β^− (97,4 %)	^112Ru	2+#
					β^−, n (2,6 %)	^111Ru
^113Tc	43	70	112,93159(32)#	170(20) мс	β^−	^113Ru	3/2−#
^114Tc	43	71	113,93588(64)#	150(30) мс	β^−	^114Ru	2+#
^115Tc	43	72	114,93869(75)#	100# мс [>300 нс]	β^−	^115Ru	3/2−#
^116Tc	43	73	115,94337(75)#	90# мс [>300 нс]			2+#
^117Tc	43	74	116,94648(75)#	40# мс [>300 нс]			3/2−#
^118Tc	43	75	117,95148(97)#	30# мс [>300 нс]			2+#

1. Продукт спонтанного деления урана

Пояснения к таблице

• 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.

Литература

• Массы изотопов взяты из:
  • G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties (англ.) // Nuclear Physics : journal. — 2003. — Vol. 729. — P. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Архивировано 23 сентября 2008 года.
• Состав изотопов и стандартные атомные массы взяты из:
  • J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman and P. D. P. Taylor. Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry : journal. — 2003. — Vol. 75, no. 6. — P. 683—800. — doi:10.1351/pac200375060683.
  • M. E. Wieser. Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry : journal. — 2006. — Vol. 78, no. 11. — P. 2051—2066. — doi:10.1351/pac200678112051.
• Период полураспада, спин, данные по изомерам взяты из:
  • G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties (англ.) // Nuclear Physics : journal. — 2003. — Vol. 729. — P. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Архивировано 23 сентября 2008 года.
  • National Nuclear Data Center. NuDat 2.1 database  (неопр.). Brookhaven National Laboratory. Дата обращения: сентябрь 2005. Архивировано 11 мая 2012 года.
  • N. E. Holden. Table of the Isotopes // CRC Handbook of Chemistry and Physics^[англ.] (англ.) / D. R. Lide. — 85th. — CRC Press, 2004. — P. Section 11. — ISBN 978-0849304859.

Примечания

1. LANL Periodic Table, «Technetium» paragraph 2
2. EnvironmentalChemistry.com, «Technetium», Nuclides / Isotopes
3. 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.
4. CRC Handbook, 85th edition, table of the isotopes
5. The Encyclopedia of the Chemical Elements, page 693, «Toxicology», paragraph 2
6. Новое предложение России для мировой ядерной медицины  (неопр.). Дата обращения: 10 февраля 2018. Архивировано 11 февраля 2018 года.
7. 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.