Изотопы кобальта - NiNa.Az

Изотопы кобальта — разновидности химического элемента кобальта с разным количеством нейтронов в ядре. Известны изотопы кобальта с массовыми числами от 47 до 75 (количество протонов 27, нейтронов от 20 до 48) и 11 ядерных изомеров.

Природный кобальт является моноизотопным элементом с единственным стабильным изотопом ⁵⁹Co.

Наиболее долгоживущий из нестабильных изотопов кобальта и имеющий важные практические применения — кобальт-60 с периодом полураспада 5,2714 лет. Другие наиболее долгоживущие изотопы ⁵⁷Co с периодом полураспада 271,8 суток, ⁵⁶Co (77,27 суток), ⁵⁸Co (70,86 суток). Прочие изотопы имеют период полураспада менее суток.

У изотопов с массовыми числами менее 59 превалируют позитронный распад и электронный захват, при этом дочерними ядрами являются изотопы железа. У изотопов с массовыми числами более 59 превалирует бета-распад, порождая изотопы никеля.

Кобальт-60

Основная статья: Кобальт-60

Кобальт-60 — источник жёсткого гамма-излучения, имеет 2 спектральные линии, 1173 и 1332 кэВ. Получают облучением нейтронами природного кобальта−59 в ядерных реакторах. Период полураспада 5,27 лет.

Использование в промышленности

• для стерилизации медицинского оборудования и материалов;
• для стерилизации пищевых продуктов в целях консервирования (холодная пастеризация);
• для радиографии (просвечивания деталей с целью выявления дефектов при неразрушающем контроле);
• при измерении плотности сырья и материалов (например, плотности бетона);
• в измерителях уровня сыпучих и жидких материалов в бункерах и баках;
• для калибровки спектрометров и детекторов гамма-излучения.

В медицине

Кобальт-60 может применяться для радиотерапии злокачественных опухолей путём облучения поражённого участка тела через теневую маску. Однако такие источники вытесняются ускорителями элементарных частиц, так как из-за значительных линейных размеров кобальтового излучателя (~1 см) трудно направить поток излучения от него только на больную ткань, не облучая при этом здоровые ткани.

Кобальт-57

Кобальт-57 является источником мягкого гамма-излучения, имеет спектральные линии 14, 122 и 136 кэВ. Период полураспада 271,8 суток, схема распада электронный захват, дочерний изотоп стабильное железо-57. Получают облучением протонами в ускорителе природного никеля-58 по схеме ⁵⁸Ni(p,2p)→⁵⁷Co.

В науке и технике гамма-источники на основе этого изотопа применяются для калибровки аппаратуры, мёссбауэровской спектроскопии и других целей. В медицине может применяться в составе радиофармпрепарата цианокобаламина (витамина B₁₂) для изучения метаболизма организма и диагностики заболеваний, связанных с усвоением этого витамина (^[англ.]).

В России производится более половины мирового потребления кобальта-57.

Таблица изотопов кобальта

Символ нуклида	Z(p)	N(n)	Масса изотопа (а. е. м.)	Период полураспада (T1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
	Энергия возбуждения
^47Co	27	20	47,01149(54)#				7/2−#
^48Co	27	21	48,00176(43)#		p	^47Fe	6+#
^49Co	27	22	48,98972(28)#	<35 нс	p (>99,9%)	^48Fe	7/2−#
					β^+ (<.1%)	^49Fe
^50Co	27	23	49,98154(18)#	44(4) мс	β^+, p (54%)	^49Mn	(6+)
					β^+ (46%)	^50Fe
^51Co	27	24	50,97072(16)#	60# мс [>200 нс]	β^+	^51Fe	7/2−#
^52Co	27	25	51,96359(7)#	115(23) мс	β^+	^52Fe	(6+)
^52mCo	380(100)# кэВ			104(11)# мс	β^+	^52Fe	2+#
					ИП	^52Co
^53Co	27	26	52,954219(19)	242(8) мс	β^+	^53Fe	7/2−#
^53mCo	3197(29) кэВ			247(12) мс	β^+ (98,5%)	^53Fe	(19/2−)
					p (1,5%)	^52Fe
^54Co	27	27	53,9484596(8)	193,28(7) мс	β^+	^54Fe	0+
^54mCo	197,4(5) кэВ			1,48(2) мин	β^+	^54Fe	(7)+
^55Co	27	28	54,9419990(8)	17,53(3) ч	β^+	^55Fe	7/2−
^56Co	27	29	55,9398393(23)	77,233(27) сут	β^+	^56Fe	4+
^57Co	27	30	56,9362914(8)	271,74(6) сут	ЭЗ	^57Fe	7/2−
^58Co	27	31	57,9357528(13)	70,86(6) сут	β^+	^58Fe	2+
^58m1Co	24,95(6) кэВ			9,04(11) ч	ИП	^58Co	5+
^58m2Co	53,15(7) кэВ			10,4(3) мкс			4+
^59Co	27	32	58,9331950(7)	стабилен			7/2−	1,0000
^60Co	27	33	59,9338171(7)	5,2713(8) года	β^−, γ	^60Ni	5+
^60mCo	58,59(1) кэВ			10,467(6) мин	ИП (99,76%)	^60Co	2+
					β^− (0,24%)	^60Ni
^61Co	27	34	60,9324758(10)	1,650(5) ч	β^−	^61Ni	7/2−
^62Co	27	35	61,934051(21)	1,50(4) мин	β^−	^62Ni	2+
^62mCo	22(5) кэВ			13,91(5) мин	β^− (99%)	^62Ni	5+
					ИП (1%)	^62Co
^63Co	27	36	62,933612(21)	26,9(4) с	β^−	^63Ni	7/2−
^64Co	27	37	63,935810(21)	0,30(3) с	β^−	^64Ni	1+
^65Co	27	38	64,936478(14)	1,20(6) с	β^−	^65Ni	(7/2)−
^66Co	27	39	65,93976(27)	0,18(1) с	β^−	^66Ni	(3+)
^66m1Co	175(3) кэВ			1,21(1) мкс			(5+)
^66m2Co	642(5) кэВ			>100 мкс			(8-)
^67Co	27	40	66,94089(34)	0,425(20) с	β^−	^67Ni	(7/2−)#
^68Co	27	41	67,94487(34)	0,199(21) с	β^−	^68Ni	(7-)
^68mCo	150(150)# кэВ			1,6(3) с			(3+)
^69Co	27	42	68,94632(36)	227(13) мс	β^− (>99,9%)	^69Ni	7/2−#
					β^−, n (<.1%)	^68Ni
^70Co	27	43	69,9510(9)	119(6) мс	β^− (>99,9%)	^70Ni	(6-)
					β^−, n (<.1%)	^69Ni
^70mCo	200(200)# кэВ			500(180) мс			(3+)
^71Co	27	44	70,9529(9)	97(2) мс	β^− (>99,9%)	^71Ni	7/2−#
					β^−, n (<.1%)	^70Ni
^72Co	27	45	71,95781(64)#	62(3) мс	β^− (>99,9%)	^72Ni	(6- ,7-)
					β^−, n (<.1%)	^71Ni
^73Co	27	46	72,96024(75)#	41(4) мс			7/2−#
^74Co	27	47	73,96538(86)#	50# мс [>300 нс]			0+
^75Co	27	48	74,96833(86)#	40# мс [>300 нс]			7/2−#

Пояснения к таблице

• Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов.

• Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.

• Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада.

• 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. Кобальт-57  (неопр.). Дата обращения: 13 декабря 2018. Архивировано 9 декабря 2018 года.
2. L. E. Diaz. Cobalt-57: Uses  (неопр.). JPNM Physics Isotopes. . Дата обращения: 13 сентября 2010. Архивировано 12 декабря 2012 года.
3. Вечный генератор  (неопр.). Дата обращения: 15 декабря 2018. Архивировано 15 декабря 2018 года.
4. 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.
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.