stringtranslate.com

Изотопы актиния

Актиний ( 89 Ac) не имеет стабильных изотопов и характерного земного изотопного состава, поэтому стандартный атомный вес не может быть указан. Известно 34 изотопа, от 203 Ac до 236 Ac, и 7 изомеров . В природе встречаются три изотопа, 225 Ac , 227 Ac и 228 Ac, как промежуточные продукты распада, соответственно, 237 Np , 235 U и 232 Th . 228 Ac и 225 Ac встречаются крайне редко, поэтому почти весь природный актиний представляет собой 227 Ac.

Наиболее стабильными изотопами являются 227 Ac с периодом полураспада 21,772 года, 225 Ac с периодом полураспада 10,0 дней и 226 Ac с периодом полураспада 29,37 часов. Все остальные изотопы имеют период полураспада менее 10 часов, а большинство — менее минуты. Самый короткоживущий известный изотоп — 217 Ac с периодом полураспада 69 нс .

Очищенный 227Ac приходит в равновесие с продуктами его распада ( 227Th и 223Fr ) через 185 дней. [2]

Список изотопов


  1. ^ m Ac – Возбужденный ядерный изомер .
  2. ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) приводится в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  3. ^ # – Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из тенденций от поверхности массы (TMS).
  4. ^ Способы распада:
  5. ^ Жирный курсивный символ как дочерний – Дочерний продукт почти стабилен.
  6. ^ ( ) значение спина – указывает спин со слабыми аргументами присваивания.
  7. ^ ab # – Значения, отмеченные #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из тенденций соседних нуклидов (TNN).
  8. ^ Имеет медицинское применение .
  9. ^ Промежуточный продукт распада 237 Np
  10. ^ Источник названия элемента
  11. ^ Промежуточный продукт распада 235 U
  12. ^ Промежуточный продукт распада 232Th

Актиниды против продуктов деления

Известные изотопы

Актиний-225

Актиний-225 — это высокорадиоактивный изотоп со 136 нейтронами. Он является альфа-излучателем и имеет период полураспада 9,919 дней. По состоянию на 2024 год он исследуется как возможный источник альфа-частиц в таргетной альфа-терапии . [12] [13] [14] Актиний-225 претерпевает серию из трех альфа-распадов — через короткоживущий франций-221 и астат-217 — до 213 Bi , который сам по себе используется в качестве источника альфа-частиц. [15] Еще одним преимуществом является то, что цепочка распада 225 Ac заканчивается на нуклиде 209 Bi , [примечание 1], который имеет значительно более короткий биологический период полураспада, чем свинец. [16] [17] Однако основным фактором, ограничивающим его использование, является сложность получения короткоживущего изотопа, поскольку его чаще всего выделяют из стареющих родительских нуклидов (таких как 233 U ); его также можно производить в циклотронах, линейных ускорителях или реакторах-размножителях на быстрых нейтронах . [18]

Актиний-226

Актиний-226 — изотоп актиния с периодом полураспада 29,37 часов. В основном (83%) подвергается бета-распаду , иногда (17%) подвергается электронному захвату и редко (0,006%) подвергается альфа-распаду . [1] Существуют исследования 226Ac для использования его в SPECT . [19] [20]

Актиний-227

Актиний-227 является наиболее стабильным изотопом актиния с периодом полураспада 21,772 года. В основном (98,62%) он подвергается бета-распаду , но иногда (1,38%) он подвергается альфа-распаду . [1] 227Ac является членом ряда актиния . Он встречается только в следовых количествах в урановых рудах — одна тонна урана в руде содержит около 0,2 миллиграмма 227Ac . [21] [22] 227Ac получают в миллиграммовых количествах путем нейтронного облучения 226Ra в ядерном реакторе . [22] [ 23]

227 Ac очень радиоактивен и поэтому изучался для использования в качестве активного элемента радиоизотопных термоэлектрических генераторов , например, в космических кораблях. Оксид 227 Ac, спрессованный с бериллием , также является эффективным источником нейтронов с активностью, превышающей активность стандартных пар америций-бериллий и радий-бериллий. [24] Во всех этих применениях 227 Ac (бета-источник) является просто предшественником, который генерирует альфа-излучающие изотопы при своем распаде. Бериллий захватывает альфа-частицы и испускает нейтроны благодаря своему большому сечению для ядерной реакции (α,n):

Источники нейтронов 227 AcBe могут применяться в нейтронном зонде  – стандартном устройстве для измерения количества воды, присутствующей в почве, а также влажности/плотности для контроля качества при строительстве автомагистралей. [25] [26] Такие зонды также используются в каротаже скважин, в нейтронной радиографии , томографии и других радиохимических исследованиях. [27]

Средний период полураспада 227Ac делает его очень удобным радиоактивным изотопом для моделирования медленного вертикального перемешивания океанических вод. Связанные с этим процессы не могут быть изучены с требуемой точностью путем прямых измерений скоростей течений (порядка 50 метров в год). Однако оценка профилей глубины концентрации для различных изотопов позволяет оценить скорости перемешивания. Физика этого метода заключается в следующем: океанические воды содержат однородно диспергированный 235U . Его продукт распада, 231Pa , постепенно осаждается на дно, так что его концентрация сначала увеличивается с глубиной, а затем остается почти постоянной. 231Pa распадается до 227Ac ; однако концентрация последнего изотопа не следует профилю глубины 231Pa , а вместо этого увеличивается по направлению к морскому дну. Это происходит из-за процессов перемешивания, которые поднимают некоторое количество дополнительного 227Ac со дна моря. Таким образом, анализ профилей глубины как 231Pa , так и 227Ac позволяет исследователям моделировать поведение перемешивания. [28] [29]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Висмут-209 распадается на таллий-205 с периодом полураспада, превышающим 10 19 лет, но этот период полураспада настолько велик, что для практических целей висмут-209 можно считать стабильным.

Ссылки

  1. ^ abc Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "Оценка ядерных свойств NUBASE2020" (PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ GD Considine, ed. (2005). "Химические элементы". Энциклопедия химии Ван Ностранда . Wiley-Interscience . стр. 332. ISBN 978-0-471-61525-5.
  3. ^ Ван, JG; Ган, ZG; Чжан, ZY; и др. (1 марта 2024 г.). "Свойства α-распада нового нейтронно-дефицитного изотопа 203Ac". Physics Letters B. 850 : 138503. doi : 10.1016/j.physletb.2024.138503 . ISSN  0370-2693.
  4. ^ ab Huang, MH; Gan, ZG; Zhang, ZY; et al. (10 ноября 2022 г.). "α-распад нового изотопа 204Ac". Physics Letters B . 834 : 137484. Bibcode :2022PhLB..83437484H. doi : 10.1016/j.physletb.2022.137484 . ISSN  0370-2693. S2CID  252730841.
  5. ^ Чжан, ZY; Ган, ZG; Ма, L.; и др. (январь 2014 г.). "α-распад нового нейтронодефицитного изотопа 205Ac". Physical Review C. 89 ( 1): 014308. Bibcode : 2014PhRvC..89a4308Z. doi : 10.1103/PhysRevC.89.014308.
  6. ^ Чен, Л.; и др. (2010). «Открытие и исследование тяжелых нейтронно-богатых изотопов с помощью спектрометрии Шоттки с временным разрешением в диапазоне элементов от таллия до актиния» (PDF) . Physics Letters B . 691 (5): 234–237. Bibcode :2010PhLB..691..234C. doi :10.1016/j.physletb.2010.05.078.
  7. ^ Плюс радий (элемент 88). Хотя на самом деле он является субактинидом, он непосредственно предшествует актинию (89) и следует за трехэлементным промежутком нестабильности после полония (84), где ни один нуклид не имеет периода полураспада не менее четырех лет (самый долгоживущий нуклид в промежутке — радон-222 с периодом полураспада менее четырех дней ). Самый долгоживущий изотоп радия, с периодом полураспада 1600 лет, таким образом, заслуживает включения элемента сюда.
  8. ^ В частности, из деления урана-235 тепловыми нейтронами , например, в типичном ядерном реакторе .
  9. ^ Milsted, J.; Friedman, AM; Stevens, CM (1965). "Период альфа-полураспада берклия-247; новый долгоживущий изомер берклия-248". Nuclear Physics . 71 (2): 299. Bibcode : 1965NucPh..71..299M. doi : 10.1016/0029-5582(65)90719-4.
    «Изотопный анализ выявил вид с массой 248 в постоянном количестве в трех образцах, проанализированных в течение периода около 10 месяцев. Это было приписано изомеру Bk 248 с периодом полураспада более 9 [лет]. Роста Cf 248 обнаружено не было, а нижний предел для периода полураспада β − можно установить на уровне около 10 4 [лет]. Альфа-активности, приписываемой новому изомеру, не обнаружено; период полураспада альфа, вероятно, превышает 300 [лет]».
  10. ^ Это самый тяжелый нуклид с периодом полураспада не менее четырех лет до « моря нестабильности ».
  11. ^ Исключая « классически стабильные » нуклиды с периодами полураспада, значительно превышающими период полураспада 232Th ; например, в то время как период полураспада 113mCd составляет всего четырнадцать лет, период полураспада 113Cd составляет восемь квадриллионов лет.
  12. ^ A. Scheinberg, David; R. McDevitt, Michael (1 октября 2011 г.). «Актиний-225 в целевых терапевтических приложениях альфа-частиц». Current Radiopharmaceuticals . 4 (4): 306–320. doi :10.2174/1874471011104040306. PMC 5565267 . PMID  22202153. 
  13. ^ Рейссиг, Фалько; Бауэр, Дэвид; Заршлер, Кристоф; Нови, Збынек; Бендова, Катерина; Людик, Мари-Шарлотта; Копка, Клаус; Питч, Ханс-Юрген; Петрик, Милош; Мамат, Константин (20 апреля 2021 г.). «На пути к целевой альфа-терапии с актинием-225: хелаторы для радиомечения легких состояний и нацеливания на ПСМА — исследование с подтверждением концепции». Раковые заболевания . 13 (8): 1974. doi : 10.3390/cancers13081974 . PMC 8073976. PMID  33923965 . 
  14. ^ Бидкар, Анил П.; Зерефа, Луанн; Ядав, Сурекха; ВанБроклин, Генри Ф.; Флавелл, Роберт Р. (2024). «Таргетная терапия альфа-частицами актиния-225 при раке простаты». Тераностика . 14 (7): 2969–2992. дои : 10.7150/thno.96403.
  15. ^ Ahenkorah, Stephen; Cassells, Irwin; Deroose, Christophe M.; Cardinaels, Thomas; Burgoyne, Andrew R.; Bormans, Guy; Ooms, Maarten; Cleeren, Frederik (21 апреля 2021 г.). «Висмут-213 для таргетной радионуклидной терапии: от атома до постели больного». Pharmaceutics . 13 (5): 599. doi : 10.3390/pharmaceutics13050599 . PMC 8143329 . 
  16. ^ Справочник по токсикологии металлов. Том 2: Отдельные металлы (Четвертое издание). Амстердам Бостон Гейдельберг Лондон: Elsevier, Aademic Press. 2015. стр. 655. ISBN 978-0-12-398293-3.
  17. ^ Вани, Аб Латиф; Ара, Анджум; Усмани, Джавед Ахмад (1 июня 2015 г.). «Токсичность свинца: обзор». Междисциплинарная токсикология . 8 (2): 55–64. doi :10.1515/intox-2015-0009. PMC 4961898 . 
  18. ^ Дхиман, Дикша; Ватса, Ракхи; Суд, Ашвани (сентябрь 2022 г.). «Проблемы и возможности разработки радиофармпрепаратов актиния-225». Коммуникации по ядерной медицине . 43 (9): 970–977. дои : 10.1097/MNM.0000000000001594. ПМИД  35950353.
  19. ^ Кониар, Хелена; Родригес-Родригес, Кристина; Радченко, Валерий; Ян, Хуа; Кунц, Питер; Рахмим, Арман; Урибе, Карлос; Шаффер, Пол (12.09.2022). "SPECT-визуализация 226 Ac как тераностического изотопа для разработки радиофармацевтических препаратов 225 Ac". Физика в медицине и биологии . 67 (18). doi :10.1088/1361-6560/ac8b5f. ISSN  1361-6560. PMID  35985341.
  20. ^ Кониар, Хелена; Уортон, Люк; Ингхэм, Эйдан; Родригес-Родригес, Кристина; Кунц, Питер; Радченко, Валерий; Ян, Хуа; Рахмим, Арман; Урибе, Карлос; Шаффер, Пол (2024-07-16). "In vivoquantitative SPECT imaging of actinium-226: feasibility and proof-of-concept". Physics in Medicine and Biology . 69 (15). doi : 10.1088/1361-6560/ad5c37 . ISSN  1361-6560. PMID  38925140.
  21. ^ Хагеманн, Френч (1950). «Выделение актиния». Журнал Американского химического общества . 72 (2): 768–771. doi :10.1021/ja01158a033.
  22. ^ ab Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 946. ISBN 978-0-08-037941-8.
  23. ^ Эмелеус, Х. Дж. (1987). Достижения в неорганической химии и радиохимии. Academic Press. стр. 16–. ISBN 978-0-12-023631-2.
  24. ^ Рассел, Алан М. и Ли, Кок Лунг (2005) Структура-свойства в цветных металлах. Wiley. ISBN 0-471-64952-X , стр. 470–471 
  25. ^ Маджумдар, Д.К. (2004) Управление оросительной водой: принципы и практика. ISBN 81-203-1729-7 стр. 108 
  26. ^ Чандрасекхаран, Х. и Гупта, Навинду (2006) Основы ядерной науки – применение в сельском хозяйстве. ISBN 81-7211-200-9 стр. 202 и далее 
  27. ^ Диксон, У. Р.; Билеш, Элис; Гейгер, К. В. (1957). «Нейтронный спектр источника актиния–бериллиума». Can. J. Phys . 35 (6): 699–702. Bibcode : 1957CaJPh..35..699D. doi : 10.1139/p57-075.
  28. ^ Нозаки, Ёсиюки (1984). «Избыток 227 Ac в глубокой океанской воде». Nature . 310 (5977): 486–488. Bibcode :1984Natur.310..486N. doi :10.1038/310486a0. S2CID  4344946.
  29. ^ Geibert, W.; Rutgers Van Der Loeff, MM; Hanfland, C.; Dauelsberg, H.-J. (2002). «Актиний-227 как глубоководный трассер: источники, распределение и применение». Earth and Planetary Science Letters . 198 (1–2): 147–165. Bibcode : 2002E&PSL.198..147G. doi : 10.1016/S0012-821X(02)00512-5.