A kobalt izotópjai

A természetben a kobaltnak (Co) egy stabil izotópja, a ⁵⁹Co létezik. Ezenkívül 28 mesterségesen előállítható radioizotópját írták le. Ezek közül a legstabilabb a ⁶⁰Co, felezési ideje 5,2714 év, a ⁵⁷Co (felezési ideje 271,7 nap), a ⁵⁶Co (77,27 nap) és a ⁵⁸Co (70,86 nap). A többi radioaktív izotóp felezési ideje nem éri el a 18 órát, többségüké 1 másodpercnél is rövidebb. 11 metastabil magizomerje van, ezek felezési ideje 15 percnél rövidebb.

Az ismert kobaltizotópok tömegszáma a 47–75 tartományba esik. A ⁵⁹Co-nél könnyebbek izotópok elsősorban elektronbefogással bomlanak, melynek során vas keletkezik; a nehezebbek főként béta-bomlást szenvednek, és nikkellé alakulnak át.

Radioaktív izotópokat többféle magreakcióval is elő lehet állítani. A ⁵⁷Co-et például vas ciklotronban történő besugárzásával állítják elő. A fő reakció a (d,n) magreakció:

⁵⁶Fe + ²H → n + ⁵⁷Co^[1]

Standard atomtömeg: 58,933195(5) u

A kobalt radioizotópjainak gyógyászati felhasználása

A kobalt-60 (Co-60 vagy ⁶⁰Co) radioaktív fém, melyet a sugárkezelésben alkalmaznak. Két gamma-sugarat bocsát ki, ezek energiája 1,17 és 1,33 MeV. A ⁶⁰Co sugárforrás nem pontszerű – az átmérője mintegy 2 cm –, emiatt a sugárnyaláb széle kissé elkenődött (sugárzási félárnyék). A fém kellemetlen tulajdonsága, hogy finom por képzésére hajlamos, ami megnehezíti a sugárvédelmet. A ⁶⁰Co forrás mintegy 5 évig használható, de még ekkor is rendkívül erősen radioaktív, emiatt nyugaton a kobaltágyúkkal szemben a lineáris gyorsítókat részesítik előnyben.

A kobalt-57-et orvosdiagnosztikai vizsgálatok során alkalmazzák a B₁₂-vitamin nyomjelzésére, melyet a Schilling-tesztben használnak.^[2]

A radioaktív izotópok ipari alkalmazása

A kobalt-60 (Co-60 vagy ⁶⁰Co) jól használható gamma-sugárforrás, mivel – jól tervezhető mennyiségben, nagy aktivitású formában – egyszerűen előállítható, ha a természetes kobaltot reaktorban adott ideig neutronokkal sugározzák be. Felhasználják:

orvosi eszközök és hulladék sterilizálására
élelmiszerek gamma-sterilezésére (hideg pasztörizálás)
ipari radiográfiához (például hegesztések épségének ellenőrzésére)
sűrűségmérésekhez (például a beton sűrűségének mérésére) és
tartályok töltöttségi szintjének ellenőrzésére

Táblázat

nuklid jele	Z(p)	N(n)	izotóptömeg (u)	felezési idő	bomlási mód(ok)^[3]^{[m 1]}	leány- izotóp(ok)^{[m 2]}	magspin	jellemző izotóp- összetétel (móltört)	természetes ingadozás (móltört)
nuklid jele	gerjesztési energia			felezési idő	bomlási mód(ok)^[3]^{[m 1]}	leány- izotóp(ok)^{[m 2]}	magspin	jellemző izotóp- összetétel (móltört)	természetes ingadozás (móltört)
⁴⁷Co	27	20	47,01149(54)#				7/2−#
⁴⁸Co	27	21	48,00176(43)#		p	⁴⁷Fe	6+#
⁴⁹Co	27	22	48,98972(28)#	<35 ns	p (>99,9%)	⁴⁸Fe	7/2−#
⁴⁹Co	27	22	48,98972(28)#	<35 ns	β⁺ (<0,1%)	⁴⁹Fe	7/2−#
⁵⁰Co	27	23	49,98154(18)#	44(4) ms	β⁺, p (54%)	⁴⁹Mn	(6+)
⁵⁰Co	27	23	49,98154(18)#	44(4) ms	β⁺ (46%)	⁵⁰Fe	(6+)
⁵¹Co	27	24	50,97072(16)#	60# ms [>200 ns]	β⁺	⁵¹Fe	7/2−#
⁵²Co	27	25	51,96359(7)#	115(23) ms	β⁺	⁵²Fe	(6+)
^52mCo	380(100)# keV			104(11)# ms	β⁺	⁵²Fe	2+#
^52mCo	380(100)# keV			104(11)# ms	IT	⁵²Co	2+#
⁵³Co	27	26	52,954219(19)	242(8) ms	β⁺	⁵³Fe	7/2−#
^53mCo	3197(29) keV			247(12) ms	β⁺ (98,5%)	⁵³Fe	(19/2−)
^53mCo	3197(29) keV			247(12) ms	p (1,5%)	⁵²Fe	(19/2−)
⁵⁴Co	27	27	53,9484596(8)	193,28(7) ms	β⁺	⁵⁴Fe	0+
^54mCo	197,4(5) keV			1,48(2) perc	β⁺	⁵⁴Fe	(7)+
⁵⁵Co	27	28	54,9419990(8)	17,53(3) óra	β⁺	⁵⁵Fe	7/2−
⁵⁶Co	27	29	55,9398393(23)	77,233(27) nap	β⁺	⁵⁶Fe	4+
⁵⁷Co	27	30	56,9362914(8)	271,74(6) nap	EC	⁵⁷Fe	7/2−
⁵⁸Co	27	31	57,9357528(13)	70,86(6) nap	β⁺	⁵⁸Fe	2+
^58m1Co	24,95(6) keV			9,04(11) óra	IT	⁵⁸Co	5+
^58m2Co	53,15(7) keV			10,4(3) µs			4+
⁵⁹Co	27	32	58,9331950(7)	Stabil			7/2−	1,0000
⁶⁰Co	27	33	59,9338171(7)	5,2713(8) év	β⁻	⁶⁰Ni	5+
^60mCo	58,59(1) keV			10,467(6) perc	IT (99,76%)	⁶⁰Co	2+
^60mCo	58,59(1) keV			10,467(6) perc	β^- (0,24%)	⁶⁰Ni	2+
⁶¹Co	27	34	60,9324758(10)	1,650(5) óra	β⁻	⁶¹Ni	7/2−
⁶²Co	27	35	61,934051(21)	1,50(4) perc	β⁻	⁶²Ni	2+
^62mCo	22(5) keV			13,91(5) perc	β⁻ (99%)	⁶²Ni	5+
^62mCo	22(5) keV			13,91(5) perc	IT (1%)	⁶²Co	5+
⁶³Co	27	36	62,933612(21)	26,9(4) s	β⁻	⁶³Ni	7/2−
⁶⁴Co	27	37	63,935810(21)	0,30(3) s	β⁻	⁶⁴Ni	1+
⁶⁵Co	27	38	64,936478(14)	1,20(6) s	β⁻	⁶⁵Ni	(7/2)−
⁶⁶Co	27	39	65,93976(27)	0,18(1) s	β⁻	⁶⁶Ni	(3+)
^66m1Co	175(3) keV			1,21(1) µs			(5+)
^66m2Co	642(5) keV			>100 µs			(8−)
⁶⁷Co	27	40	66,94089(34)	0,425(20) s	β⁻	⁶⁷Ni	(7/2−)#
⁶⁸Co	27	41	67,94487(34)	0,199(21) s	β⁻	⁶⁸Ni	(7−)
^68mCo	150(150)# keV			1,6(3) s			(3+)
⁶⁹Co	27	42	68,94632(36)	227(13) ms	β⁻ (>99,9%)	⁶⁹Ni	7/2−#
⁶⁹Co	27	42	68,94632(36)	227(13) ms	β⁻, n (<0,1%)	⁶⁸Ni	7/2−#
⁷⁰Co	27	43	69,9510(9)	119(6) ms	β⁻ (>99,9%)	⁷⁰Ni	(6−)
⁷⁰Co	27	43	69,9510(9)	119(6) ms	β⁻, n (<0,1%)	⁶⁹Ni	(6−)
^70mCo	200(200)# keV			500(180) ms			(3+)
⁷¹Co	27	44	70,9529(9)	97(2) ms	β⁻ (>99,9%)	⁷¹Ni	7/2−#
⁷¹Co	27	44	70,9529(9)	97(2) ms	β⁻, n (<0,1%)	⁷⁰Ni	7/2−#
⁷²Co	27	45	71,95781(64)#	62(3) ms	β⁻ (>99,9%)	⁷²Ni	(6−,7−)
⁷²Co	27	45	71,95781(64)#	62(3) ms	β⁻, n (<0,1%)	⁷¹Ni	(6−,7−)
⁷³Co	27	46	72,96024(75)#	41(4) ms			7/2−#
⁷⁴Co	27	47	73,96538(86)#	50# ms [>300 ns]			0+
⁷⁵Co	27	48	74,96833(86)#	40# ms [>300 ns]			7/2−#

↑ Rövidítések: EC: Elektronbefogás, IT: Izoméria
↑ A stabil izotópok félkövérrel vannak kiemelve

Megjegyzések

A # jel a nem kizárólag kísérletekből, hanem részben szisztematikus trendekből származó értéket jelöl. A nem kellő megalapozottsággal asszignált spinek zárójelben szerepelnek.
A bizonytalanságokat rövid formában – a megfelelő utolsó számjegy után zárójelben – adjuk meg. A bizonytalanság értéke egy standard deviációnak felel meg, kivéve, ahol az izotóp-összetételt és standard atomtömeget a IUPAC nagyobb bizonytalansággal adja csak meg.
A nuklidok tömegének forrása a IUPAP Commission on Symbols, Units, Nomenclature, Atomic Masses and Fundamental Constants (SUNAMCO)
Az izotópok előfordulási gyakoriságának forrása a IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights

Hivatkozások

↑ L. E. Diaz: Cobalt-57: Production. JPNM Physics Isotopes. University of Harvard. [2000. október 31-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2013. november 15.)
↑ L. E. Diaz: Cobalt-57: Uses. JPNM Physics Isotopes. University of Harvard. [2011. június 11-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2010. szeptember 13.)
↑ http://www.nucleonica.net/unc.aspx

Izotóptömegek:
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties”. Nuclear Physics A 729, 3–128. o. [2008. szeptember 23-i dátummal az eredetiből archiválva]. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. (Hozzáférés: 2008. szeptember 23.)
Izotópösszetétel és standard atomtömegek:
- J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman and P. D. P. Taylor (2003). „Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry 75 (6), 683–800. o. DOI:10.1351/pac200375060683.
- M. E. Wieser (2006). „Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry 78 (11), 2051–2066. o. DOI:10.1351/pac200678112051.Laikus összefoglaló
A felezési időkre, a spinekre és az izomer adatokra vonatkozó információk az alábbi forrásokból származnak:
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties”. Nuclear Physics A 729, 3–128. o. [2008. szeptember 23-i dátummal az eredetiből archiválva]. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. (Hozzáférés: 2008. szeptember 23.)
- National Nuclear Data Center: NuDat 2.1 database. Brookhaven National Laboratory. (Hozzáférés: 2005. szeptember 1.)
- David R. Lide (ed.), orman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben az Isotopes of cobalt című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

A vas izotópjai	A kobalt izotópjai	A nikkel izotópjai
Izotópok listája

Kémiaportál • összefoglaló, színes tartalomajánló lap

[4] Rövidítések: EC: Elektronbefogás, IT: Izoméria

[5] A stabil izotópok félkövérrel vannak kiemelve

[1] L. E. Diaz: Cobalt-57: Production. JPNM Physics Isotopes. University of Harvard. [2000. október 31-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2013. november 15.)

[2] L. E. Diaz: Cobalt-57: Uses. JPNM Physics Isotopes. University of Harvard. [2011. június 11-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2010. szeptember 13.)

[3] ttp://www.nucleonica.net/unc.aspx

[1]

[2]

[3]

[m 1]

[m 2]