El gadolinio natural ( 64 Gd) está compuesto de 6 isótopos estables , 154 Gd, 155 Gd, 156 Gd, 157 Gd, 158 Gd y 160 Gd, y 1 radioisótopo , 152 Gd, siendo 158 Gd el más abundante (24,84% natural abundancia ). La desintegración doble beta prevista de 160 Gd nunca se ha observado; sólo se ha establecido experimentalmente un límite inferior de su vida media de más de 1,3 × 10 21 años. [2]
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Peso atómico estándar A r, estándar (Gd) | 157,25 (3) [1] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Se han caracterizado treinta radioisótopos, siendo el más estable 152 Gd de desintegración alfa (de origen natural) con una vida media de 1,08 × 10 14 años, y 150 Gd con una vida media de 1,79 × 10 6 años. Todos los isótopos radiactivos restantes tienen vidas medias inferiores a 74,7 años. La mayoría de estos tienen vidas medias inferiores a 24,6 segundos. Isótopos de gadolinio tienen 10 metaestables isómeros , con el ser más estable 143m Gd (t 1/2 = 110 segundos), 145m Gd (t 1/2 = 85 segundos) y 141m Gd (t 1/2 = 24,5 segundos).
El modo de desintegración primario a pesos atómicos inferiores al isótopo estable más abundante, 158 Gd, es la captura de electrones , y el modo primario a pesos atómicos más altos es la desintegración beta . Los productos primarios de desintegración de los isótopos más ligeros que 158 Gd son los isótopos del europio y los productos primarios de los isótopos más pesados son los isótopos del terbio .
El gadolinio-153 tiene una vida media de 240,4 ± 10 días y emite radiación gamma con picos fuertes a 41 keV y 102 keV. Se utiliza como fuente de rayos gamma para absorciometría y fluorescencia de rayos X, para medidores de densidad ósea para detección de osteoporosis y para perfiles radiométricos en el sistema de imágenes de rayos X portátil Lixiscope, también conocido como Lixi Profiler. En medicina nuclear , que sirve para calibrar el equipo necesario como el fotón único tomografía computarizada por emisión de sistemas (SPECT) para hacer radiografías . Asegura que las máquinas funcionen correctamente para producir imágenes de distribución de radioisótopos dentro del paciente. Este isótopo se produce en un reactor nuclear a partir de europio o gadolinio enriquecido . [3] También puede detectar la pérdida de calcio en los huesos de la cadera y la espalda, lo que permite diagnosticar la osteoporosis. [4]
El gadolinio-148 sería ideal para generadores termoeléctricos de radioisótopos debido a su vida media de 74 años, alta densidad y modo de desintegración alfa dominante. Sin embargo, el gadolinio-148 no se puede sintetizar económicamente en cantidades suficientes para alimentar un RTG. [5]
Lista de isótopos
Nuclido [n 1] | Z | norte | Masa isotópica( Da ) [n 2] [n 3] | Vida media [n 4] [n 5] | Modo de caída [n 6] | Hija isótopo [n 7] [n 8] | Spin y paridad [n 9] [n 5] | Abundancia natural (fracción molar) | |
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Energía de excitación [n 5] | Proporción normal | Rango de variación | |||||||
134 Dios | 64 | 70 | 133.95537 (43) # | 0.4 # s | 0+ | ||||
135 Dios | 64 | 71 | 134.95257 (54) # | 1,1 (2) s | 3 / 2− | ||||
136 Dios | 64 | 72 | 135.94734 (43) # | 1 # s [> 200 ns] | β + | 136 UE | |||
137 Dios | 64 | 73 | 136,94502 (43) # | 2,2 (2) s | β + | 137 UE | 7/2 + # | ||
β + , p (raro) | 136 Sm | ||||||||
138 Dios | 64 | 74 | 137.94012 (21) # | 4,7 (9) s | β + | 138 UE | 0+ | ||
138m Gd | 2232,7 (11) keV | 6 (1) µs | (8−) | ||||||
139 Dios | 64 | 75 | 138.93824 (21) # | 5,7 (3) s | β + | 139 UE | 9 / 2− # | ||
β + , p (raro) | 138 Sm | ||||||||
139m Gd | 250 (150) # keV | 4,8 (9) s | 1/2 + # | ||||||
140 Dios | 64 | 76 | 139,93367 (3) | 15,8 (4) s | β + | 140 UE | 0+ | ||
141 Dios | 64 | 77 | 140,932126 (21) | 14 (4) s | β + (99,97%) | 141 UE | (1/2 +) | ||
β + , p (0,03%) | 140 Sm | ||||||||
141m Gd | 377,8 (2) keV | 24,5 (5) s | β + (89%) | 141 UE | (11 / 2−) | ||||
ES (11%) | 141 Dios | ||||||||
142 Dios | 64 | 78 | 141,92812 (3) | 70,2 (6) s | β + | 142 UE | 0+ | ||
143 Dios | 64 | 79 | 142,92675 (22) | 39 (2) s | β + | 143 UE | (1/2) + | ||
β + , α (raro) | 139 pm | ||||||||
β + , p (raro) | 142 Sm | ||||||||
143m Gd | 152,6 (5) keV | 110,0 (14) s | β + | 143 UE | (11 / 2−) | ||||
β + , α (raro) | 139 pm | ||||||||
β + , p (raro) | 142 Sm | ||||||||
144 Dios | 64 | 80 | 143,92296 (3) | 4,47 (6) min | β + | 144 UE | 0+ | ||
145 Dios | 64 | 81 | 144,921709 (20) | 23,0 (4) min | β + | 145 UE | 1/2 + | ||
145 millones de Gd | 749,1 (2) keV | 85 (3) s | IT (94,3%) | 145 Dios | 11 / 2− | ||||
β + (5,7%) | 145 UE | ||||||||
146 Dios | 64 | 82 | 145,918311 (5) | 48,27 (10) d | CE | 146 UE | 0+ | ||
147 Dios | 64 | 83 | 146,919094 (3) | 38,06 (12) horas | β + | 147 UE | 7 / 2− | ||
147m Gd | 8587,8 (4) keV | 510 (20) ns | (49/2 +) | ||||||
148 Dios | 64 | 84 | 147,918115 (3) | 74,6 (30) años | α | 144 Sm | 0+ | ||
β + β + (raro) | 148 Sm | ||||||||
149 Dios | 64 | 85 | 148,919341 (4) | 9,28 (10) días | β + | 149 UE | 7 / 2− | ||
α (4,34 × 10 −4 %) | 145 Sm | ||||||||
150 Gd | 64 | 86 | 149,918659 (7) | 1.79 (8) × 10 6 y | α | 146 Sm | 0+ | ||
β + β + (raro) | 150 Sm | ||||||||
151 Dios | 64 | 87 | 150,920348 (4) | 124 (1) d | CE | 151 UE | 7 / 2− | ||
α (10 −6 %) | 147 Sm | ||||||||
152 Di-s [n 10] | 64 | 88 | 151,9197910 (27) | 1.08 (8) × 10 14 y | α | 148 Sm | 0+ | 0,0020 (1) | |
153 Dios | 64 | 89 | 152,9217495 (27) | 240,4 (10) d | CE | 153 UE | 3 / 2− | ||
153m1 Gd | 95,1737 (12) keV | 3,5 (4) µs | (9/2 +) | ||||||
153m2 Gd | 171,189 (5) keV | 76,0 (14) µs | (11 / 2−) | ||||||
154 Dios | 64 | 90 | 153,9208656 (27) | Observacionalmente estable [n 11] | 0+ | 0.0218 (3) | |||
155 Di-s [n 12] | 64 | 91 | 154,9226220 (27) | Observacionalmente estable [n 13] | 3 / 2− | 0.1480 (12) | |||
155m Gd | 121,05 (19) keV | 31,97 (27) ms | ESO | 155 Dios | 11 / 2− | ||||
156 Di-s [n 12] | 64 | 92 | 155,9221227 (27) | Estable [n 14] | 0+ | 0.2047 (9) | |||
156m Gd | 2137,60 (5) keV | 1,3 (1) µs | 7- | ||||||
157 Di-s [n 12] | 64 | 93 | 156,9239601 (27) | Estable [n 14] | 3 / 2− | 0.1565 (2) | |||
158 Di-s [n 12] | 64 | 94 | 157,9241039 (27) | Estable [n 14] | 0+ | 0,2484 (7) | |||
159 Di-s [n 12] | 64 | 95 | 158,9263887 (27) | 18.479 (4) horas | β - | 159 Tb | 3 / 2− | ||
160 Dios [n 12] | 64 | 96 | 159,9270541 (27) | Observacionalmente estable [n 15] | 0+ | 0.2186 (19) | |||
161 Dios | 64 | 97 | 160,9296692 (29) | 3.646 (3) min | β - | 161 Tb | 5 / 2− | ||
162 Dios | 64 | 98 | 161,930985 (5) | 8.4 (2) min | β - | 162 Tb | 0+ | ||
163 Dios | 64 | 99 | 162.93399 (32) # | 68 (3) s | β - | 163 Tb | 7/2 + # | ||
164 Dios | 64 | 100 | 163.93586 (43) # | 45 (3) s | β - | 164 Tb | 0+ | ||
165 Dios | 64 | 101 | 164.93938 (54) # | 10,3 (16) s | β - | 165 Tb | 1 / 2− # | ||
166 Dios | 64 | 102 | 165.94160 (64) # | 4,8 (10) s | β - | 166 Tb | 0+ | ||
167 Dios | 64 | 103 | 166.94557 (64) # | 3 # s | β - | 167 Tb | 5 / 2− # | ||
168 Dios | 64 | 104 | 167.94836 (75) # | 300 # ms | β - | 168 Tb | 0+ | ||
169 Dios | 64 | 105 | 168.95287 (86) # | 1 # s | β - | 169 Tb | 7 / 2− # |
- ^ m Gd - Isómero nuclear excitado.
- ^ () - La incertidumbre (1 σ ) se da de forma concisa entre paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes.
- ^ # - Masa atómica marcada con #: valor e incertidumbre derivados no de datos puramente experimentales, sino al menos en parte de las tendencias de la masa de superficie (TMS).
- ^ Vida media en negrita : casi estable, vida media más larga que la edad del universo .
- ^ a b c # - Los valores marcados con # no se derivan puramente de datos experimentales, sino al menos en parte de las tendencias de los nucleidos vecinos (TNN).
- ^ Modos de descomposición:
CE: Captura de electrones ESO: Transición isomérica - ^ Símbolo en negrita y cursiva como hija: el producto secundario es casi estable.
- ^ Símbolo en negrita como hija: el producto secundario es estable.
- ^ () valor de giro: indica giro con argumentos de asignación débiles.
- ^ radionúclido primordial
- ^ Se cree que sufre una desintegración α a 150 Sm
- ^ a b c d e f Producto de fisión
- ^ Se cree que sufre una desintegración α a 151 Sm
- ^ a b c Teóricamente capaz de fisión espontánea
- ^ Se cree que sufre unadesintegraciónβ - β - a 160 Dy con una vida media de más de 1.3 × 10 21 años
Referencias
- ^ Meija, Juris; et al. (2016). "Pesos atómicos de los elementos 2013 (Informe técnico IUPAC)" . Química pura y aplicada . 88 (3): 265–91. doi : 10.1515 / pac-2015-0305 .
- ^ FA Danevich; et al. (2001). "Búsqueda de la desintegración beta doble de isótopos 160 Gd y Ce". Física Nuclear A . 694 (1–2): 375–391. arXiv : nucl-ex / 0011020 . Código Bibliográfico : 2001NuPhA.694..375D . doi : 10.1016 / S0375-9474 (01) 00983-6 .
- ^ "PNNL: Programa de Ciencias Isotópicas - Gadolinio-153" . pnl.gov . Archivado desde el original el 27 de mayo de 2009.
- ^ "Gadolinio" . Centro de recursos de química BCIT . Instituto de Tecnología de Columbia Británica . Consultado el 30 de marzo de 2011 .
- ^ Consejo, Investigación Nacional; Ciencias, División de Ingeniería Física; Junta, Ingeniería Espacial Aeronáutica; Junta, Estudios Espaciales; Comité, Sistemas de energía de radioisótopos (2009). Sistemas de energía de radioisótopos: un imperativo para mantener el liderazgo de EE. UU. En la exploración espacial . CiteSeerX 10.1.1.367.4042 . doi : 10.17226 / 12653 . ISBN 978-0-309-13857-4.
- Masas de isótopos de:
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "La evaluación N UBASE de las propiedades nucleares y de desintegración" , Física nuclear A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 .001
- Composiciones isotópicas y masas atómicas estándar de:
- de Laeter, John Robert ; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroshi; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin JR; Taylor, Philip DP (2003). "Pesos atómicos de los elementos. Revisión 2000 (Informe técnico de la IUPAC)" . Química pura y aplicada . 75 (6): 683–800. doi : 10.1351 / pac200375060683 .
- Wieser, Michael E. (2006). "Pesos atómicos de los elementos 2005 (Informe técnico de la IUPAC)" . Química pura y aplicada . 78 (11): 2051-2066. doi : 10.1351 / pac200678112051 . Lay resumen .
- Datos de vida media, espín e isómeros seleccionados de las siguientes fuentes.
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "La evaluación N UBASE de las propiedades nucleares y de desintegración" , Física nuclear A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 .001
- Centro Nacional de Datos Nucleares . "Base de datos NuDat 2.x" . Laboratorio Nacional Brookhaven .
- Holden, Norman E. (2004). "11. Tabla de los isótopos". En Lide, David R. (ed.). Manual CRC de Química y Física (85ª ed.). Boca Raton, Florida : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9.