テクネチウムの同位体

テクネチウム の同位体（43 Tc）
主な同位体[1]減衰
アイソトープ豊富半減期 （t 1/2）モード製品
95m Tcシンセ62.0日β +95か月
それ95テクネチウム
96 Tcシンセ4.28日β +96か月
97 Tcシンセ4.21 × 10 6 年ε97か月
97m Tcシンセ91.1日それ97 Tc
ε97か月
98 Tcシンセ4.2 × 10 6 年β −98ル
ε98か月
99テクネチウムトレース2.111 × 10 5 年β −99ル
99m Tcシンセ6.01時間それ99テクネチウム
β −99ル

テクネチウム（43Tc ）は、安定同位体を持たないZ <83の2つの元素のうちの1つです。もう1つの安定同位体はプロメチウムです。[2]テクネチウムは主に人工的に作られ、自然界では自発核分裂によって生成される微量しか存在しません（推定では99 Tcは、ピッチブレンド1グラムあたり2.5 × 10 −13グラム）[3]、またはモリブデンによる中性子捕獲によって生成されます。この元素は1936年に初めてモリブデンの照射から得られ、これが初めて人工的に製造された元素です。最も安定した放射性同位体は、 97 Tc（半減期421万年）、98 Tc（半減期420万年）、および99 Tc（半減期21万1100年）です。これらの不確実性はそれぞれ16倍と30倍の差があるため、 97 Tcと98 Tcの半減期は統計的に区別できません。

他に33種類の放射性同位体が、85 Tcから120 Tcの範囲の原子質量で特徴付けられています。半減期が1時間を超えるものは、質量が93から96です。

テクネチウムにも多数のメタ状態があります。最も安定しているのは97m Tcで、半減期は91.1日（0.097 MeV）です。次いで95m Tc（半減期：62.0日、0.039 MeV）、99m Tc（半減期：6.01時間、0.143 MeV）と続きます。99m Tcは99 Tcに崩壊する際にガンマ線のみを放出します。

98 Tcより軽い同位体の場合、主な崩壊モードはモリブデン同位体への電子捕獲です。98 Tcより重い同位体の場合、主な崩壊モードはルテニウム同位体へのベータ放出です。ただし、98 Tcと100 Tcはベータ放出と電子捕獲の両方で崩壊します。

テクネチウム99mは、核医学産業で用いられるテクネチウム同位体である。その低エネルギー異性体遷移は、約140.5 keVのガンマ線を発生し、単光子放出コンピュータ断層撮影（SPECT）を用いた画像診断に理想的である。94m Tc、95 Tc、96 Tcなど、モリブデンを標的としたサイクロトロンを用いた(p,n)反応で生成されるテクネチウム同位体も、陽電子放出断層撮影（PET）やガンマ線放出医用画像診断剤としての可能性を秘めていることが確認されている。 [4] [5] [6]テクネチウム101は、DD核融合ベースの中性子発生装置を用いて、天然モリブデンに対する100 Mo(n,γ) 101 Mo反応と、それに続く101 Moから101 Tcへのベータマイナス崩壊から生成される。101 Tcは半減期が短い（14.22分）にもかかわらず、放射性同位元素による診断や治療に適した独特の崩壊特性を示し、二重同位元素イメージングの補足として、または99m Tcの代替として、患者のケアの現場で製造および分配することによって実装できることが提案されています。 [7]

テクネチウム 99 は、最も一般的で最も入手しやすい同位体です。ウランやプルトニウムなどのアクチニドの核分裂によって生成される主要な核分裂生成物であり、核分裂生成物収率は6% 以上で、実際、最も重要な長寿命核分裂生成物です。テクネチウムのより軽い同位体は、核分裂ではほとんど生成されません。これは、初期の核分裂生成物は通常、その質量範囲で安定しているよりも高い中性子/陽子比を持ち、そのため最終生成物に達するまでベータ崩壊を起こすためです。質量 98 以下、または 100 の核分裂生成物のベータ崩壊は、より低い原子番号の安定（または非常に長寿命）同位体で停止し、テクネチウムには達しません。質量が大きい場合、テクネチウム同位体は非常に短寿命で、すぐにさらにベータ崩壊を起こします。そのため、使用済み核燃料内のテクネチウムは、実質的にすべて99 Tc です。高速中性子が存在すると、少量の98
Tcは(n,2n)ノックアウト反応によって生成される。核分裂生成テクネチウム、あるいは医療用途のテクネチウム廃棄物の核変換が望まれる場合、長寿命の高速中性子は望ましくない。98
Tcは物質中の放射能の寿命を縮めるのではなく、むしろ増加させる。[要出典]

1グラムの99Tcは毎秒6.2 × 108回の崩壊（つまり0.62G Bq /g）[8]

テクネチウムには原始同位体が存在せず、自然界に多量に存在しないため、標準的な原子量を与えることはできません。

同位体のリスト

核種
[n 1]		Z北同位体質量 （Da）[9] [n 2] [n 3]
半減期[1]
減衰
モード[1]
[n 4]		娘
同位体
[n 5] [n 6]		スピンと
パリティ[1]
[n 7] [n 8]		同位体
存在比
励起エネルギー[n 8]
86 Tc434385.94464(32)#55(7) ミリ秒β +86か月(0歳以上)
86m Tc1524(10) keV1.10(12) μsそれ86 Tc（6歳以上）
87 Tc434486.9380672(45)2.14(17)秒β +87か月9/2+#
β +、p (<0.7%)86不明
87m Tc71(1) keV647(24) nsそれ87 Tc7/2+#
88 Tc434587.9337942(44)6.4(8)秒β +88か月（2歳以上）
88m1 Tc70(3) keV5.8(2)秒β +88か月（6歳以上）
88m2 TC95(1) keV146(12) nsそれ88 Tc（4歳以上）
89 Tc434688.9276486(41)12.8(9)秒β +89か月（9/2+）
89m Tc62.6(5) keV12.9(8)秒β +89か月（1/2−）
90テクネチウム434789.9240739(11)49.2(4) sβ +90ヶ月（8歳以上）
90m Tc144.0(17) keV8.7(2)秒β +90ヶ月1歳以上
91 Tc434890.9184250(25)3.14(2) 分β +91か月(9/2)+
91m Tc139.3(3) keV3.3(1)分β + (99%)91か月(1/2)−
92テクネチウム434991.9152698(33)4.25(15)分β +92か月(8)+
92m1テクネチウム270.09(8) keV1.03(6) μsそれ92テクネチウム（4歳以上）
92m2 TC529.42(13) keV<0.1 μsそれ92テクネチウム（3歳以上）
92m3テクネチウム711.33(15) keV<0.1 μsそれ92テクネチウム1歳以上
93テクネチウム435092.9102451(11)2.75(5) 時間β +93か月9/2+
93m1テクネチウム391.84(8) keV43.5(10)分IT（77.4％）93テクネチウム1/2−
β + (22.6%)93か月
93m2 TC2185.16(15) keV10.2(3) μsそれ93テクネチウム(17/2)−
94テクネチウム435193.9096523(44)293(1)分β +94か月7歳以上
94m Tc76(3) keV52(1)分β + (>99.82%)94か月(2)+
IT（<0.18%）94テクネチウム
95テクネチウム435294.9076523(55)19.258(26) 時間β +95か月9/2+
95m Tc38.91(4) keV61.96(24) dβ + (96.1%)95か月1/2−
IT（3.9％）95テクネチウム
96 Tc435395.9078667(55)4.28(7) dβ +96か月7歳以上
96m Tc34.23(4) keV51.5(10)分IT（98.0％）96 Tc4歳以上
β + (2.0%)96か月
97 Tc435496.9063607(44)4.21(16) × 10 6 年EC97か月9/2+
97m Tc96.57(6) keV91.1(6) dIT（96.06％）97 Tc1/2−
EC（3.94％）97か月
98 Tc435597.9072112(36)4.2(3) × 10 6 年β −（99.71％）98ル6歳以上
EC（0.29％）[10]98か月
98m Tc90.77(16) keV14.7(5) μsそれ98 Tc(2,3)−
99 Tc [n 9]435698.90624968(97)2.111(12) × 10 5 年β −99ル9/2+トレース
99m Tc [n 10] [n 11]142.6836(11) keV6.0066(2) 時間それ99テクネチウム1/2−
β − (0.0037%)99ル
100 Tc435799.9076527(15)15.46(19)秒β −100ル1歳以上
EC (0.0018%)100ヶ月
100m1 Tc200.67(4) keV8.32(14) μsそれ100 Tc(4)+
100m2 TC243.95(4) keV3.2(2) μsそれ100 Tc(6)+
101 Tc4358100.907305(26)14.22(1) 分β −101ル9/2+
101m Tc207.526(20) keV636(8) μsそれ101 Tc1/2−
102テクネチウム4359101.9092072(98)5.28(15)秒β −102ル1歳以上
102m Tc [n 12]50(50)# keV4.35(7)分β −102ル（4歳以上）
103 Tc4360102.909174(11)54.2(8) sβ −103ル5/2+
104テクネチウム4361103.911434(27)18.3(3)分β −104ル（3−）
104m1テクネチウム69.7(2) keV3.5(3)μsそれ104テクネチウム（5−）
104m2 TC106.1(3) keV400(20) nsそれ104テクネチウム4#
105 Tc4362104.911662(38)7.64(6)分β −105ル（3/2−）
106 Tc4363105.914357(13)35.6(6)秒β −106ル（1,2）（+#）
107 Tc4364106.9154584(93)21.2(2) sβ −107ル（3/2−）
107m1テクネチウム30.1(1) keV3.85(5) μsそれ107 Tc（1/2以上）
107m2 TC65.72(14) keV184(3) nsそれ107 Tc（5/2+）
108 Tc4365107.9184935(94)5.17(7) 秒β −108ル(2)+
109 Tc4366108.920254(10)905(21)ミリ秒β −（99.92％）109ル（5/2+）
β − , n (0.08%)108ル
110テクタク4367109.923741(10)900(13)ミリ秒β −（99.96％）110ル(2歳以上、3歳以上)
β − , n (0.04%)109ル
111 Tc4368110.925899(11)350(11)ミリ秒β −（99.15％）111ル5/2+#
β − , n (0.85%)110ル
112テクネチウム4369111.9299417(59)323(6) ミリ秒β −（98.5％）112ル（2歳以上）
β −、n (1.5%)111ル
112m Tc352.3(7) keV150(17) nsそれ112テクネチウム
113テクネチウム4370112.9325690(36)152(8)ミリ秒β −（97.9％）113ル5/2+#
β −、n (2.1%)112ル
113m Tc114.4(5) keV527(16) nsそれ113テクネチウム5/2−#
114テクネチウム4371113.93709(47)121(9)ミリ秒β −（98.7％）114ル5+#
β −、n (1.3%)113ル
114m Tc [n 12]160(430) keV90(20)ミリ秒β −（98.7％）114ル1+#
β −、n (1.3%)113ル
115 Tc4372114.94010(21)#78(2) ミリ秒β −115ル5/2+#
116テクネチウム4373115.94502(32)#57(3) ミリ秒β −116ル2+#
117テクネチウム4374116.94832(43)#44.5(30)ミリ秒β −117ル5/2+#
118 Tc4375117.95353(43)#30(4)ミリ秒β −118ル2+#
119 Tc4376118.95688(54)#22(3) ミリ秒β −119ル5/2+#
120テクタク4377119.96243(54)#21(5) ミリ秒β −120ル3+#
121 Tc4378120.96614(54)#22(6) ミリ秒β −121ル5/2+#
122テクネチウム4379121.97176(32)#13# ミリ秒
[>550 ナノ秒]		1+#
この表のヘッダーとフッター:
  1. ^ m Tc – 励起核異性体。
  2. ^ ( ) – 不確実性 (1 σ ) は、対応する最後の数字の後の括弧内に簡潔に示されます。
  3. ^ # – 原子質量は # でマークされています。値と不確実性は純粋な実験データからではなく、少なくとも部分的に質量表面 (TMS) の傾向から導き出されています。
  4. ^ 崩壊のモード:
    EC:電子捕獲


    それ：異性体転移
    名前:中性子放出
    p:陽子放出
  5. ^ 太字の斜体の記号は娘製品です – 娘製品はほぼ安定しています。
  6. ^ 太字の記号は娘製品です – 娘製品は安定しています。
  7. ^ ( ) スピン値 – 弱い割り当て引数を持つスピンを示します。
  8. ^ ab # – # でマークされた値は、純粋に実験データから導き出されたものではなく、少なくとも部分的には近隣核種の傾向 (TNN) から導き出されたものです。
  9. ^ 長寿命核分裂生成物
  10. ^ 核分裂生成物
  11. ^ 医薬品として使用される
  12. ^ ab 基底状態と異性体の順序は不明です。

テクネチウム同位体の安定性

テクネチウムとプロメチウムは、安定同位体を持たないという点で珍しい軽元素です。原子核の液滴モデルを用いると、原子核の結合エネルギーに関する半経験式を導くことができます。この式は、核種がベータ崩壊を起こさない「ベータ安定の谷」を予測します。谷の「壁の上」に位置する核種は、中心に向かってベータ崩壊する傾向があります（電子の放出、陽電子の放出、または電子の捕獲によって）。核子数が一定数Aの場合、結合エネルギーは1つ以上の放物線上にあり、最も安定な核種が底に位置します。陽子と中性子の数が偶数である同位体は、中性子と陽子の数が奇数である同位体よりも安定であるため、複数の放物線が存在する場合があります。そして、1回のベータ崩壊によって、一方が他方に変換されます。放物線が1つしかない場合、その放物線上に位置する安定同位体は1つだけです。放物線が2つ、つまり核子数が偶数の場合、中性子数と陽子数が奇数である安定核が存在することが（まれに）起こります（ただし、これは2 H、6 Li、10 B、14 N、180m Taの5つの例にのみ当てはまります）。しかし、この現象が起こると、中性子数と陽子数が偶数である安定同位体は存在しなくなります（180は例外で、180m Ta は実際には安定ではないと考えられています）。

テクネチウム（Z  = 43）の場合、ベータ安定の谷は核子数98付近に集中する。しかし、核子数94から102までの各核子数には、モリブデン（Z  = 42）またはルテニウム（Z  = 44）のいずれかの安定核種が少なくとも1つ存在し、マタウチ同重体則によれば、隣接する同重体2つが両方とも安定することはない。[11]核子数が奇数である同位体の場合、この規則によりテクネチウムの安定同位体は直ちに排除される。なぜなら、核子数が奇数に固定された安定核種は1つしか存在できないからである。核子数が偶数である同位体の場合、テクネチウムの陽子数が奇数であるため、同位体はすべて中性子数も奇数でなければならない。このような場合、同数の核子と偶数の陽子を持つ安定核種の存在は、安定核の可能性を排除する。[11] [12]

参照

テクネチウム以外の娘核種

参考文献

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  2. ^ 「元素の原子量2011（IUPAC技術報告書）」（PDF）IUPAC . p. 1059(13) . 2014年8月11日閲覧。 – * 印の付いた元素には安定同位体がありません: 43、61、83 以上。
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  9. ^ Wang, Meng; Huang, WJ; Kondev, FG; Audi, G.; Naimi, S. (2021). 「AME 2020 原子質量評価 (II). 表、グラフ、参考文献*」. Chinese Physics C. 45 ( 3) 030003. doi :10.1088/1674-1137/abddaf.
  10. ^ Elchine, D.; Müller, M.; Schiffer, M.; Strub, E. (2025). 「98Tcの電子捕獲崩壊」. Physical Review C. 112 ( 044317). doi : 10.1103/y5d7-85w5 .
  11. ^ ab Johnstone, EV; Yates, MA; Poineau, F.; Sattelberger, AP; Czerwinski, KR (2017). 「テクネチウム、周期表初の放射性元素」. Journal of Chemical Education . 94 (3): 320– 326. Bibcode :2017JChEd..94..320J. doi :10.1021/acs.jchemed.6b00343. OSTI  1368098.
  12. ^ 放射化学と核化学
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