테크네튬 동위 원소

Isotopes of technetium
테크네튬의 주 동위 원소 (43Tc)
이소슈토페 썩다
멋쩍은 춤추다 반평생 (t1/2) 모드 프로이덕트
95mTC 동음이의 61 d ε 95모
γ –
IT 95TC
96TC 동음이의 4.3 d ε 96모
γ –
97TC 동음이의 4.21×106 y ε 97모
97mTC 동음이의 91 d IT 97TC
98TC 동음이의 4.2×106 y β− 98루
γ –
99TC 자취를 감추다 2.164×105 y β− 99루
99mTC 동음이의 6.01 h IT 99TC
γ –

테크네튬(43Tc)[1]은 비스무트보다 가벼운 두 원소 중 안정적인 동위원소가 없는 첫 번째 원소다. 자연분열(피치블렌드의 그램 당 Tc의 추정치 2.5×10g−13)[2] 또는 몰리브덴에 의한 중성자 포획에 의해 생성된 자연에 미량만 존재하는 것이 일차적으로 인위적이다. 합성된 최초의 동위원소는 1936년 Tc와 Tc로, 최초의 인공원소였다. 가장 안정된 방사성 동위원소는 tc(반감기 421만년), tc(반감기:420만년), tc(반감기:21만100년)이다.[3][4]

33개의 다른 방사성 동위원소는 Tc에서 Tc에 이르는 원자 질량을 가진 것이 특징이다.[5] 이들 중 대부분은 1시간 미만의 반감기를 갖고 있는데, 예외는 Tc(반감기: 2.75시간), Tc(반감기: 4.883시간), Tc(반감기: 20시간), Tc(반감기: 4.28일)이다.[6]

테크네티움은 또한 수많은 변형 상태를 가지고 있다. 97mtc는 반감기가 91.0일(0.097MeV)으로 가장 안정적이다.[3] 이어 Tc(반감기: 61일, 0.038MeV)와 Tc(반감기: 6.04시간, 0.143MeV) 순이다. 99mTc는 감마선만 방출하고 이후 Tc까지 붕괴한다.[6]

Tc보다 가벼운 동위원소의 경우 일차 붕괴 모드는 몰리브덴 동위원소에 대한 전자 포획이다. 더 무거운 동위원소의 경우 일차 모드는 루테늄 동위원소에 대한 베타 방출로, Tc는 베타 방출과 전자 포획에 의해 모두 붕괴할 수 있다는 것을 예외로 한다.[6][7]

테크네튬-99m는 핵의학 산업에서 사용되는 대표적인 테크네튬 동위원소다. 감마선을 약 140.5 keV로 산출하는 저에너지 이산화질소 전환은 단일 광자 방출 컴퓨터 단층촬영(SPECT Tomography)을 이용한 영상촬영에 이상적이다. 몰리브덴 표적에서 사이클로트론을 이용한 (p,n) 반응을 통해 생성되는 Tc, Tc, Tc 등 여러 테크네튬 동위원소도 PET(Positron Emission Tomography, 잠재적 Positron Emission Tomography) 작용제로 확인되었다.[8][9][10] 테크네튬-101은 자연 몰리브덴에 대한 Mo(n,n)101Mo 반응과 이후 Mo 대 Tc의 베타-마이너스 붕괴로부터 D-D 융합 기반 중성자 발생기를 사용하여 생산되었다. 그shorter-half 삶(즉, 14.22분)에도 불구하고, 101Tc 전시하는 독특한 감쇠 특성에 적합한 방사성 동위 원소 진단 혹은 치료적 절차, 유지해 온 제안은 구현으로 보충에dual-isotopic 영상 또는 교체할 수 있는 99mTc 수 있게 수행해야에 의해 현장 생산과 조제에서 점의. patie신경 [11]쓰임

테크네튬-99는 우라늄과 플루토늄과 같은 액티니드의 핵분열에서 발생하는 주요 핵분열 생성물로서 핵분열 생산량이 6% 이상이며, 실제로 가장 유의미한 장수명 핵분열 생성물이기 때문에 가장 흔하고 쉽게 구할 수 있는 동위원소다. 테크네튬의 가벼운 동위원소는 핵분열에서 생성되는 경우가 거의 없다. 왜냐하면 초기 핵분열 생성물은 보통 질량 범위에 대해 안정적이기 보다 높은 중성자/프로톤 비율을 가지고 있기 때문이다. 따라서 최종 생성물에 도달할 때까지 베타 붕괴를 겪는다. 질량 95–98의 핵분열 생성물의 베타 붕괴는 질량의 몰리브덴 동위원소에 정지하며 테크네튬에 도달하지 않는다. 질량 100 이상에서, 그러한 질량의 테크네튬 동위 원소는 수명이 매우 짧고 빠르게 루테늄 동위 원소에 부패한다. 따라서 사용후핵연료의 테크네튬은 사실상 모두 Tc이다.

Tc 1g은 초당 6.2×108 분해(즉, 0.62 GBq/g)를 발생시킨다.[12]

테크네튬은 안정적이거나 거의 안정적이어서 표준 원자량을 줄 수 없다.

동위 원소 목록

뉴클리드
[n 1] 		Z N 동위원소 질량 (Da)
[n 2][n 3] 		하프라이프
 썩다
모드
[n 4] 		딸
동위 원소
[n 5][n 6] 		스핀 앤 앤
동등성
[n 7][n 8] 		동위원소
풍요
흥분 에너지[n 8]
85TC 43 42 84.94883(43)# <110ns> β+ 85모 1/2−#
p 84모
β+, p 84Nb
86TC 43 43 85.94288(32)# 55(6)ms β+ 86모 (0+)
86mTC 1500(150) keV 1.11(21) µs (5+, 5−)
87TC 43 44 86.93653(32)# 2.18(16)초 β+ 87모 1/2−#
87mTC 20(60)# keV 2# s 9/2+#
88TC 43 45 87.93268(22)# 5.8(2)초 β+ 88모 (2, 3)
88mTC 0(300)# keV 6.4(8)초 β+ 88모 (6, 7, 8)
89TC 43 46 88.92717(22)# 12.8(9)초 β+ 89모 (9/2+)
89mTC 62.6(5) keV 12.9(8)초 β+ 89모 (1/2−)
90TC 43 47 89.92356(26) 8.7(2)초 β+ 90모 1+
90mTC 310(390) keV 49.2(4)초 β+ 90모 (8+)
91TC 43 48 90.91843(22) 3.14(2)분 β+ 91모 (9/2)+
91mTC 139.3(3) keV 3.3(1)분 β+ (99%) 91모 (1/2)−
IT(1%) 91TC
92TC 43 49 91.915260(28) 4.25(15)분 β+ 92모 (8)+
92mTC 270.15(11) keV 1.03(7)µs (4+)
93TC 43 50 92.910249(4) 2.75(5)h β+ 93모 9/2+
93m1TC 391.84(8) keV 43.5(10)분 IT(76.6%) 93TC 1/2−
β+ (23.4%) 93모
93m2TC 2185.16(15) keV 10.2(3)µs (17/2)−
94TC 43 51 93.909657(5) 293(1)분 β+ 94모 7+
94mTC 75.5(19) keV 52.0(10)분 β+ (99.9%) 94모 (2)+
IT(.1%) 94TC
95TC 43 52 94.907657(6) 20.0(1) h β+ 95모 9/2+
95mTC 38.89(5) keV 61(2) d β+ (96.12%) 95모 1/2−
IT(3.88%) 95TC
96TC 43 53 95.907871(6) 4.28(7) d β+ 96모 7+
96mTC 34.28(7) keV 51.5(10)분 IT(98%) 96TC 4+
β+ (2%) 96모
97TC 43 54 96.906365(5) 4.21×106 y EC 97모 9/2+
97mTC 96.56(6) keV 91.0(6) d IT(99.66%) 97TC 1/2−
EC (.34%) 97모
98TC 43 55 97.907216(4) 4.2×106 y β− 98루 (6)+
98mTC 90.76(16) keV 14.7(3)µs (2)−
99TC[n 9] 43 56 98.9062547(21) 2.190(12)×105 y β− 99루 9/2+ 자취를 감추다
99mTC[n 10] 142.6832(11) keV 6.0067(5)h IT(99.99%) 99TC 1/2−
β− (.0037%) 99루
100TC 43 57 99.9076578(24) 15.8(1)초 β− (99.99%) 100루 1+
EC(.0018%) 100모
100m1TC 200.67(4) keV 8.32(14) µs (4)+
100m2TC 243.96(4) keV 3.2(2)µs (6)+
101TC 43 58 100.907315(26) 14.22(1)분 β− 101루 9/2+
101mTC 207.53(4) keV 636(8)µs 1/2−
102TC 43 59 101.909215(10) 5.28(15)초 β− 102루 1+
102mTC 20(10) keV 4.35(7)분 β− (98%) 102루 (4, 5)
IT(2%) 102TC
103TC 43 60 102.909181(11) 54.2(8)초 β− 103루 5/2+
104TC 43 61 103.91145(5) 18.3(3)분 β− 104루 (3+)#
104m1TC 69.7(2) keV 3.5(3)µs 2(+)
104m2TC 106.1(3) keV 0.40(2)µs (+)
105TC 43 62 104.91166(6) 7.6(1)분 β− 105루 (3/2−)
106TC 43 63 105.914358(14) 35.6(6)초 β− 106루 (1, 2)
107TC 43 64 106.91508(16) 21.2(2)초 β− 107루 (3/2−)
107mTC 65.7(10) keV 184(3)ns (5/2−)
108TC 43 65 107.91846(14) 5.17(7)초 β− 108루 (2)+
109TC 43 66 108.91998(10) 860(40)ms β− (99.92%) 109루 3/2−#
β−, n (.08%) 108루
110TC 43 67 109.92382(8) 0.92(3)초 β− (99.96%) 110루 (2+)
β−, n (.04%) 109루
111TC 43 68 110.92569(12) 290(20)ms β− (99.15%) 111루 3/2−#
β−, n (.85%) 110루
112TC 43 69 111.92915(13) 290(20)ms β− (97.4%) 112루 2+#
β−, n(2.6%) 111루
113TC 43 70 112.93159(32)# 170(20)ms β− 113루 3/2−#
114TC 43 71 113.93588(64)# 150(30) ms β− 114루 2+#
115TC 43 72 114.93869(75)# 100# ms [>300ns] β− 115루 3/2−#
116TC 43 73 115.94337(75)# 90# ms [>300ns] 2+#
117TC 43 74 116.94648(75)# 40# ms [>300ns] 3/2−#
118TC 43 75 117.95148(97)# 30# ms [>300ns] 2+#
표 머리글 및 바닥글:
  1. ^ mTc – 흥분된 핵 이성질체.
  2. ^ ( ) – 불확실성(1σ)은 해당 마지막 자리 뒤에 괄호 안에 간결한 형태로 주어진다.
  3. ^ # – 원자 질량 표시 #: 순수하게 실험적인 데이터에서 도출된 값과 불확실성, 적어도 부분적으로는 질량 표면(TMS)의 경향에서 도출된 값과 불확실성.
  4. ^ 붕괴 모드:
    EC: 전자 포획
    IT: 등축 전이
    n: 중성자 방출
    p: 양성자 방출
  5. ^ 딸로서의 굵은 이탤릭체 기호 – 딸 제품은 거의 안정적이다.
  6. ^ 딸로서의 굵은 기호 – 딸 제품은 안정적이다.
  7. ^ ( ) 스핀 값 – 취약한 할당 인수가 있는 스핀을 나타낸다.
  8. ^ a b # – #로 표시된 값은 순수하게 실험 데이터에서 도출된 것이 아니라 최소한 부분적으로 인접 핵종(TNN)의 경향에서 도출된 것이다.
  9. ^ 장수 핵분열 생성물
  10. ^ 약에 쓰인다.

테크네튬 동위원소의 안정성

테크네튬과 프로메튬은 안정적인 동위원소가 없다는 점에서 특이한 광원소다. 원자핵에 대한 액체 방울 모델을 사용하면, 핵의 결합 에너지에 대한 반해적 공식을 도출할 수 있다. 이 공식은 핵종이 베타 붕괴를 겪지 않는 "베타 안정성의 밸리"를 예측한다. 계곡의 "벽 위로" 놓여 있는 핵종은 (전자를 방출하거나 양전자를 방출하거나 전자를 포획함으로써) 베타 붕괴에 의해 붕괴되는 경향이 있다. 고정된 수의 핵 A의 경우 결합 에너지는 하나 이상의 포물선 위에 있으며, 하단에 가장 안정적인 핵종이 있다. 짝수 양성자와 짝수 중성자를 가진 동위원소가 홀수 중성자와 홀수 양성자를 가진 동위원소보다 안정적이기 때문에 포물선을 둘 이상 가질 수 있다. 한 베타 붕괴는 한 베타 붕괴를 다른 베타 붕괴로 바꾼다. 포물선이 하나만 있을 때, 그 포물선 위에 안정된 동위원소가 하나만 놓여 있을 수 있다. 포물선(parabolar)이 두 개 있을 때, 즉 핵의 수가 짝수일 때 중성자 수가 홀수이고 양성자 수가 홀수인 안정핵이 있는 것이 (경사적으로) 일어날 수 있다(그러나 이는 H, Li, B, N의 네 가지 경우에만 일어난다). 그러나 이렇게 되면 중성자 수가 짝수이고 양성자가 짝수인 안정 동위원소는 있을 수 없다. (Beta-decay stabily isobars 참조)

테크네튬(Z = 43)의 경우 베타 안정성의 계곡은 약 98개의 핵에 중심을 두고 있다. 그러나 94~102개의 핵마다 이미 몰리브덴(Z = 42)이나 루테늄(Z = 44)의 적어도 하나의 안정된 핵종이 존재하며, 마타우흐 이소바 규칙은 인접한 두 개의 이소바 모두 안정적일 수 없다고 명시하고 있다.[13] 홀수 핵이 있는 동위원소의 경우, 이는 고정된 홀수 핵종을 가진 하나의 안정된 핵종이 있을 수 있기 때문에 즉시 테크네튬의 안정 동위원소를 배제한다. 균일한 수의 핵이 있는 동위원소의 경우 테크네튬은 홀수의 양성자를 가지므로, 어떤 동위원소도 홀수의 중성자를 가져야 한다. 그러한 경우, 핵의 수가 같고 양성자가 짝수인 안정된 핵종의 존재는 안정핵의 가능성을 배제한다.[13][14]


참조

  1. ^ "Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report)" (PDF). IUPAC. p. 1059(13). Retrieved August 11, 2014. – *로 표시된 원소에는 안정적인 동위원소가 없음: 43, 61 및 83 이상.
  2. ^ Icenhower, J.P.; Martin, W.J.; Qafoku, N.P.; Zachara, J.M. (2008). The Geochemistry of Technetium: A Summary of the Behavior of an Artificial Element in the Natural Environment (Report). Pacific Northwest National Laboratory: U.S. Department of Energy. p. 2.1.
  3. ^ a b "Livechart - Table of Nuclides - Nuclear structure and decay data". www-nds.iaea.org. Retrieved 2017-11-18.
  4. ^ "Nubase 2016". NDS IAEA. 2017. Retrieved 18 November 2017.
  5. ^ National Nuclear Data Center. "NuDat 2.x database". Brookhaven National Laboratory.
  6. ^ a b c "Technetium". EnvironmentalChemistry.com.
  7. ^ Holden, Norman E. (2004). "11. Table of the Isotopes". In Lide, David R. (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics (85th ed.). Boca Raton, Florida: CRC Press. ISBN 978-0-8493-0485-9.
  8. ^ Bigott, H. M.; Mccarthy, D. W.; Wüst, F. R.; Dahlheimer, J. L.; Piwnica-Worms, D. R.; Welch, M. J. (2001). "Production, processing and uses of 94mTc". Journal of Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals. 44 (S1): S119–S121. doi:10.1002/jlcr.2580440141. ISSN 1099-1344.
  9. ^ Morley, Thomas; Benard, Francois; Schaffer, Paul; Buckley, Kenneth; Hoehr, Cornelia; Gagnon, Katherine; McQuarrie, Steve; Kovacs, Michael; Ruth, Thomas (2011-05-01). "Simple, rapid production of Tc-94m". Journal of Nuclear Medicine. 52 (supplement 1): 290. ISSN 0161-5505.
  10. ^ Hayakawa, Takehito; Hatsukawa, Yuichi; Tanimori, Toru (January 2018). "95g Tc and 96g Tc as alternatives to medical radioisotope 99m Tc". Heliyon. 4 (1): e00497. doi:10.1016/j.heliyon.2017.e00497. ISSN 2405-8440. PMC 5766687. PMID 29349358.
  11. ^ Mausolf, Edward J.; Johnstone, Erik V.; Mayordomo, Natalia; Williams, David L.; Guan, Eugene Yao Z.; Gary, Charles K. (September 2021). "Fusion-Based Neutron Generator Production of Tc-99m and Tc-101: A Prospective Avenue to Technetium Theranostics". Pharmaceuticals. 14 (9): 875. doi:10.3390/ph14090875. PMC 8467155. PMID 34577575.
  12. ^ 화학 원소 백과사전, 693, "독성학", 2항
  13. ^ a b Johnstone, E.V.; Yates, M.A.; Poineau, F.; Sattelberger, A.P.; Czerwinski, K.R. (2017). "Technetium, the first radioelement on the periodic table". Journal of Chemical Education. 94 (3): 320–326. Bibcode:2017JChEd..94..320J. doi:10.1021/acs.jchemed.6b00343. OSTI 1368098.
  14. ^ 방사화학 및 핵화학