Изотопы рутения

Изотопы рутения — разновидности атомов (и ядер) химического элемента рутения, имеющие разное содержание нейтронов в ядре. Природный рутений состоит из семи стабильных изотопов (⁹⁶Ru, ⁹⁸Ru, ⁹⁹Ru, ¹⁰⁰Ru, ¹⁰¹Ru, ¹⁰²Ru и ¹⁰⁴Ru). Самым долгоживущим радиоизотопом рутения является ¹⁰⁶Ru с периодом полураспада 1,02 года.

Изотопы ¹⁰³Ru и ¹⁰⁶Ru образуются, в частности при ядерном делении урана в ядерных реакторах, в количествах около 3 % и 0,4 % от продуктов распада соответственно^[1].

Конфигурация двух внешних электронных слоев 4s²p⁶d⁷5s¹. Степени окисления +3, +4, +6 и +8 (валентности III, IV, VI и VIII).

Таблица изотопов рутения

Символ нуклида	Z(p)	N(n)	Масса изотопа[2] (а. е. м.)	Период полураспада[3] (T1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра[3]	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
	Энергия возбуждения
^87Ru	44	43	86,94918(64)#	50# мс [>1,5 мкс]	β^+	^87Tc	1/2−#
^88Ru	44	44	87,94026(43)#	1,3(3) с [1,2(+3−2) с]	β^+	^88Tc	0+
^89Ru	44	45	88,93611(54)#	1,38(11) с	β^+	^89Tc	(7/2)(+#)
^90Ru	44	46	89,92989(32)#	11,7(9) с	β^+	^90Tc	0+
^91Ru	44	47	90,92629(63)#	7,9(4) с	β^+	^91Tc	(9/2+)
^91mRu	80(300)# кэВ			7,6(8) с	β^+ (>99,9%)	^91Tc	(1/2−)
					ИП (<.1%)	^91Ru
					β^+, p (<.1%)	^90Mo
^92Ru	44	48	91,92012(32)#	3,65(5) мин	β^+	^92Tc	0+
^93Ru	44	49	92,91705(9)	59,7(6) с	β^+	^93Tc	(9/2)+
^93m1Ru	734,40(10) кэВ			10,8(3) с	β^+ (78%)	^93Tc	(1/2)−
					ИП (22%)	^93Ru
					β^+, p (0,027%)	^92Mo
^93m2Ru	2082,6(9) кэВ			2,20(17) мкс			(21/2)+
^94Ru	44	50	93,911360(14)	51,8(6) мин	β^+	^94Tc	0+
^94mRu	2644,55(25) кэВ			71(4) мкс			(8+)
^95Ru	44	51	94,910413(13)	1,643(14) ч	β^+	^95Tc	5/2+
^96Ru	44	52	95,907598(8)	стабилен (>8⋅10^19 лет)[n 1][4]			0+	0,0554(14)
^97Ru	44	53	96,907555(9)	2,791(4) сут	β^+	^97mTc	5/2+
^98Ru	44	54	97,905287(7)	стабилен			0+	0,0187(3)
^99Ru	44	55	98,9059393(22)	стабилен			5/2+	0,1276(14)
^100Ru	44	56	99,9042195(22)	стабилен			0+	0,1260(7)
^101Ru	44	57	100,9055821(22)	стабилен			5/2+	0,1706(2)
^101mRu	527,56(10) кэВ			17,5(4) мкс			11/2−
^102Ru	44	58	101,9043493(22)	стабилен			0+	0,3155(14)
^103Ru	44	59	102,9063238(22)	39,26(2) сут	β^−	^103Rh	3/2+
^103mRu	238,2(7) кэВ			1,69(7) мс	ИП	^103Ru	11/2−
^104Ru	44	60	103,905433(3)	стабилен[n 2][4]			0+	0,1862(27)
^105Ru	44	61	104,907753(3)	4,44(2) ч	β^−	^105Rh	3/2+
^106Ru	44	62	105,907329(8)	373,59(15) сут	β^−	^106Rh	0+
^107Ru	44	63	106,90991(13)	3,75(5) мин	β^−	^107Rh	(5/2)+
^108Ru	44	64	107,91017(12)	4,55(5) мин	β^−	^108Rh	0+
^109Ru	44	65	108,91320(7)	34,5(10) с	β^−	^109Rh	(5/2+)#
^110Ru	44	66	109,91414(6)	11,6(6) с	β^−	^110Rh	0+
^111Ru	44	67	110,91770(8)	2,12(7) с	β^−	^111Rh	(5/2+)
^112Ru	44	68	111,91897(8)	1,75(7) с	β^−	^112Rh	0+
^113Ru	44	69	112,92249(8)	0,80(5) с	β^−	^113Rh	(5/2+)
^113mRu	130(18) кэВ			510(30) мс			(11/2−)
^114Ru	44	70	113,92428(25)#	0,53(6) с	β^− (>99,9%)	^114Rh	0+
					β^−, n (<.1%)	^113Rh
^115Ru	44	71	114,92869(14)	740(80) мс	β^− (>99,9%)	^115Rh
					β^−, n (<.1%)	^114Rh
^116Ru	44	72	115,93081(75)#	400# мс [>300 нс]	β^−	^116Rh	0+
^117Ru	44	73	116,93558(75)#	300# мс [>300 нс]	β^−	^117Rh
^118Ru	44	74	117,93782(86)#	200# мс [>300 нс]	β^−	^118Rh	0+
^119Ru	44	75	118,94284(75)#	170# мс [>300 нс]
^120Ru	44	76	119,94531(86)#	80# мс [>300 нс]			0+

1. Теоретически может претерпевать двойной электронный захват в ⁹⁶Mo
2. Теоретически может претерпевать двойной бета-распад в ¹⁰⁴Pd

Пояснения к таблице

• Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.

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

• Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада. Символами, выделенными жирным курсивом, обозначены радиоактивные продукты распада, имеющие периоды полураспада, сравнимые с возрастом Земли или превосходящие его и вследствие этого присутствующие в природной смеси.

• 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.

Свойства некоторых изотопов

Изотоп ¹⁰⁶Ru подвергается бета-распаду с образованием короткоживущего изотопа родия ¹⁰⁶Rh подвергающегося в дальнейшем гамма-распаду^[1]. Радиотоксичность у ¹⁰⁶Ru выше, чем у изотопа цезия ¹³⁷Cs, но ниже, чем у изотопа стронция ⁹⁰Sr, ниже чем у радия-226 и во много порядков ниже чем у полония-210 (полоний-210 - один из сильнейших ядов, известных науке. Опасен в первую очередь не из-за химической токсичности, а из-за исключительно высокой удельной активности соединений полония-210).

В России согласно нормам радиоактивной безопасности НРБ-99/2009 (СанПиН 2.6.1.2523-09 «Нормы радиационной безопасности. Санитарные правила и нормативы»)^[1]:

• допустимое предельное годовое поступление в организм ¹⁰⁶Ru до 1,1⋅10⁶ Бк для работающих с радиоактивностью и под постоянным контролем (лица категории А) и не более 3,6⋅10⁴ Бк для населения (лица категории Б);
• содержание ¹⁰⁶Ru в воздухе рабочих мест не должно превышать 4,4⋅10² Бк·м³/год, в атмосферном воздухе населённых мест — не более 4,4 Бк·м³/год.

Применение

Отдельные изотопы рутения, в частности ¹⁰⁶Ru, могут использоваться в производстве офтальмоаппликаторов, позволяющих облучать в процессе лечения опухоли глазной системы человека^[5][6][7].

См. также

• Тетраоксид рутения

Примечания

1. Откуда мог взяться рутений-106 Архивная копия от 2 декабря 2017 на Wayback Machine, статья от 24.11.2017 г. с интервью заведующего Лабораторией Института ядерных исследований РАН Б. Жуйкова. Газета «Троицкий вариант — Наука». Н. Демина.
2. Данные приведены по Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — Bibcode: 2003NuPhA.729..337A.
3. 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.
4. Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S., Audi G. The Nubase2020 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 45, iss. 3. — P. 030001-1—030001-180. — doi:10.1088/1674-1137/abddae.
5. Развитие работ по производству медицинских изотопов в Радиевом институте им. В.Г.Хлопина Архивная копия от 15 декабря 2017 на Wayback Machine, 2016
6. Current Concepts in Uveal Melanoma  (неопр.). Дата обращения: 1 декабря 2017. Архивировано 1 декабря 2017 года.
7. Current Concepts in Uveal Melanoma - Google Книги