Изотопы кобальта

Изотопы кобальта — разновидности атомов (и ядер) химического элемента кобальта, имеющие разное содержание нейтронов в ядре. В природе кобальт встречается в виде единственного стабильного изотопа ⁵⁹Co. На 2012 г. известно 27 нестабильных изотопа кобальта с массовыми числами от 47 до 75 и 11 изомерных метастабильных состояний. Наиболее долгоживущий из них и имеющий важные практические применения - кобальт-60 с периодом полураспада 5,2714 лет. Изотопы с массовыми числами менее 59 в основном распадаются по позитронному типу распада или через электронный захват, при этом дочерними ядрами являются изотопы железа; с массовыми числами более 59 - распадаются по электронному типу распада, порождая изотопы никеля.

Применение изотопов кобальта в медицине

Кобальт-60 применяется в качестве источника гамма-излучения при радиотерапии. В последнее время в радиотерапии для лечения злокачественных опухолей 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. Срок службы кобальтовых источников излучения около 5 лет, но и после этого срока они имеют опасную радиоактивность, что затрудняет их безопасную утилизацию.

Другой радиоактивный изотоп, кобальт-57 (⁵⁷Co) применяется в качестве радиоактивной метки цианокобаламина (витамина B₁₂) для изучения метаболизма его в организме и диагностики заболеваний, связанных с дефицитом этого витамина (Тест Шиллинга)^[1].

Применение изотопов кобальта в промышленности

Кобальт-60 - очень удобный источник гамма-излучения, так как легко получить заданную активность излучателя, подвергая природный кобальт нейтронному облучению в ядерных реакторах на нужное время. В гамма-спектре его имеются 2 спектральные линии с хорошо известными энергиями и относительными интенсивностями, что удобно для калибровки спектрометров и детекторов гамма-излучения. Также применяется для:

• стерилизации медицинского оборудования и материалов;
• стерилизации пищевых продуктов в целях консервирования (холодная пастеризация);
• 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.

Таблица изотопов кобальта

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

Примечания

1. ↑ L. E. Diaz Cobalt-57: Uses. JPNM Physics Isotopes. University of Harvard. Архивировано из первоисточника 12 декабря 2012. Проверено 13 сентября 2010.
2. ↑ Данные приведены по G. Audi, A.H. Wapstra, and C. Thibault (2003). «The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references.». Nuclear Physics A 729: 337—676. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003.
3. ↑ ^{1 2} Данные приведены по G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A. H. Wapstra (2003). «The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties». Nuclear Physics A 729: 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.