Изотопы молибдена

Изотопы молибдена — разновидности атомов (и ядер) химического элемента молибдена, имеющие разное содержание нейтронов в ядре.

Природный молибден состоит из семи изотопов: ⁹²Мо (доля в природном молибдене 15,86 % по массе),⁹⁴Мо (9,12 %), ⁹⁵Мо (15,70), ⁹⁶Мо (16,50 %), ⁹⁷Мо (9,45 %), ⁹⁸Мо (23,75) и ¹⁰⁰Мо (9,62 %). Изотоп ¹⁰⁰Мо не является стабильным, его период полураспада ~10¹⁹ лет. Самым долгоживущим искусственным радиоизотопом является ⁹³Мо с периодом полураспада 4000 лет.

Молибден-99

Изотоп ⁹⁹Мо является родительским изотопом для ^99mTc, получившего широкое распространение в медицинской диагностике.^[1][2] Очень короткое время жизни ^99mTc вынуждает получать его непосредственно на месте проведения медицинской процедуры. Для этого используются так называемые генераторы технеция — установки с особым образом подготовленным препаратом ⁹⁹Мо, из которого химическим способом извлекают образовавшийся ^99mTc. Сегодня рынок медицинского технеция исчисляется десятками миллионов процедур и миллиардами долларов в год.^[1]

⁹⁹Мо присутствует в цепочке деления урана-235 в количестве ~6 %.^[1][2] Химическое извлечение молибдена из продуктов деления урана-235 сегодня самый популярный способ получения этого изотопа. Для этого уран-235 облучают нейтронами в ядерном реакторе и потом перерабатывают в радиохимических лабораториях. Сегодня наработка ⁹⁹Мо потребляет десятки килограмм высокообогащенного оружейного урана в год и создает большое количество радиоактивных отходов химической переработки мишеней.^[1][2]

Другим способом получения ⁹⁹Мо является облучение нейтронами в реакторе мишеней из стабильного изотопа ⁹⁸Мо по схеме ⁹⁸Мо(n,γ)⁹⁹Мо.^[2] Однако при этом невозможно отделить материал мишени от наработанного ⁹⁹Мо и удельная активность продукта невысока. Этот способ не получил распространения. Известны другие способы синтеза ⁹⁹Мо, например из ¹⁰⁰Мо по схеме (n,2n).^[2]

На 2010 год производство ⁹⁹Мо сконцентрировано в Евросоюзе (45 %), Канаде (40 %), ЮАР (10 %).^[1] Основные потребители США (43 %), ЕС (26 %), Япония (17 %). Большие усилия по выходу на рынок предпринимают Австралия и Россия. В СССР ⁹⁹Мо начали нарабатывать в 1985 году.^[1] В рамках проекта комиссии при президенте РФ по модернизации и технологическому развитию экономики на период до 2020 года в России в 2010 году построено современное производство ⁹⁹Мо. 70 % произведенного ⁹⁹Мо экспортируется. В 2017 году доля РФ на рынке ⁹⁹Мо достигла 10 %. В ближайшие годы планируется продолжить увеличение объёмов производства, для чего строится новый ядерно-химический комплекс «Аргус-М» в Сарове.^[3]

Таблица изотопов молибдена

Символ нуклида	Z(p)	N(n)	Масса изотопа[4] (а. е. м.)	Период полураспада[5] (T1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра[5]	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
	Энергия возбуждения
^83Mo	42	41	82,94874(54)#	23(19) мс [6(+30-3) мс]	β^+	^83Nb	3/2−#
					β^+, p	^82Zr
^84Mo	42	42	83,94009(43)#	3,8(9) мс [3,7(+10-8) с]	β^+	^84Nb	0+
^85Mo	42	43	84,93655(30)#	3,2(2) с	β^+	^85Nb	(1/2−)#
^86Mo	42	44	85,93070(47)	19,6(11) с	β^+	^86Nb	0+
^87Mo	42	45	86,92733(24)	14,05(23) с	β^+ (85 %)	^87Nb	7/2+#
					β^+, p (15 %)	^86Zr
^88Mo	42	46	87,921953(22)	8,0(2) мин	β^+	^88Nb	0+
^89Mo	42	47	88,919480(17)	2,11(10) мин	β^+	^89Nb	(9/2+)
^89mMo	387,5(2) кэВ			190(15) мс	ИП	^89Mo	(1/2−)
^90Mo	42	48	89,913937(7)	5,56(9) ч	β^+	^90Nb	0+
^90mMo	2874,73(15) кэВ			1,12(5) мкс			8+#
^91Mo	42	49	90,911750(12)	15,49(1) мин	β^+	^91Nb	9/2+
^91mMo	653,01(9) кэВ			64,6(6) с	ИП (50,1 %)	^91Mo	1/2−
					β^+ (49,9 %)	^91Nb
^92Mo	42	50	91,906811(4)	стабилен (>1,9⋅10^20 лет)[n 1][6]			0+	0,14649(106)
^92mMo	2760,46(16) кэВ			190(3) нс			8+
^93Mo	42	51	92,906813(4)	4000(800) лет	ЭЗ	^93Nb	5/2+
^93mMo	2424,89(3) кэВ			6,85(7) ч	ИП (99,88 %)	^93Mo	21/2+
					β^+ (0,12 %)	^93Nb
^94Mo	42	52	93,9050883(21)	стабилен			0+	0,09187(33)
^95Mo	42	53	94,9058421(21)	стабилен			5/2+	0,15873(30)
^96Mo	42	54	95,9046795(21)	стабилен			0+	0,16673(30)
^97Mo	42	55	96,9060215(21)	стабилен			5/2+	0,09582(15)
^98Mo	42	56	97,90540482(21)	стабилен(>10^14 лет)[n 2][6]			0+	0,24292(80)
^99Mo	42	57	98,9077119(21)	2,7489(6) сут	β^−	^99mTc	1/2+
^99m1Mo	97,785(3) кэВ			15,5(2) мкс			5/2+
^99m2Mo	684,5(4) кэВ			0,76(6) мкс			11/2−
^100Mo	42	58	99,907477(6)	7,07(14)⋅10^18 лет[6]	β^−β^−	^100Ru	0+	0,09744(65)
^101Mo	42	59	100,910347(6)	14,61(3) мин	β^−	^101Tc	1/2+
^102Mo	42	60	101,910297(22)	11,3(2) мин	β^−	^102Tc	0+
^103Mo	42	61	102,91321(7)	67,5(15) с	β^−	^103Tc	(3/2+)
^104Mo	42	62	103,91376(6)	60(2) с	β^−	^104Tc	0+
^105Mo	42	63	104,91697(8)	35,6(16) с	β^−	^105Tc	(5/2−)
^106Mo	42	64	105,918137(19)	8,73(12) с	β^−	^106Tc	0+
^107Mo	42	65	106,92169(17)	3,5(5) с	β^−	^107Tc	(7/2−)
^107mMo	66,3(2) кэВ			470(30) нс			(5/2−)
^108Mo	42	66	107,92345(21)#	1,09(2) с	β^−	^108Tc	0+
^109Mo	42	67	108,92781(32)#	0,53(6) с	β^−	^109Tc	(7/2−)#
^110Mo	42	68	109,92973(43)#	0,27(1) с	β^− (>99,9 %)	^110Tc	0+
					β^−, n (<0,1 %)	^109Tc
^111Mo	42	69	110,93441(43)#	200# мс [>300 нс]	β^−	^111Tc
^112Mo	42	70	111,93684(64)#	150# мс [>300 нс]	β^−	^112Tc	0+
^113Mo	42	71	112,94188(64)#	100# мс [>300 нс]	β^−	^113Tc
^114Mo	42	72	113,94492(75)#	80# мс [>300 нс]			0+
^115Mo	42	73	114,95029(86)#	60# мс [>300 нс]

1. Теоретически может претерпевать двойной электронный захват в ⁹²Zr
2. Теоретически может претерпевать двойной бета-распад в ⁹⁸Ru

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.

Примечания

1. Новое предложение России для мировой ядерной медицины  (рус.). geoenergetics.ru. Дата обращения: 23 апреля 2022. Архивировано 11 февраля 2018 года.
2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОРБЦИОННОГО ГЕНЕРАТОРА ТЕХНЕЦИЯ-99М НА ОСНОВЕ АКТИВАЦИОННОГО 99Мо  (рус.). elar.urfu.ru. Дата обращения: 23 апреля 2022. Архивировано 17 ноября 2021 года.
3. Неусыпный страж на службе Росатома  (рус.). geoenergetics.ru. Дата обращения: 23 апреля 2022. Архивировано 10 февраля 2018 года.
4. 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.
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.
6. 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.