碘的同位素

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附圖中,在左腎上腺中心的黑暗球體是一個嗜鉻細胞瘤,由放射性碘的MIBG輻射成像。兩個圖像分別為同一個病人的正面照及背面照。
放射性塵埃中各種核素的輻射的百分比與時間對數的關係圖。在不同顏色的曲線中,按時間順序主要的輻射源為:前五天左右為碲-132/碘-132;接下來的五天為碘-131;第10天至大約第200天為鋯-95/鈮-95,最後是銫-137。其它產生放射性但是不是主要成分的核素為銣,在50天左右達到峰值,以及銫,在600天左右達到峰值。
切爾諾貝利核事故之後各種同位素貢獻的放射性佔全部放射性劑量(空氣中)的比例與與時間的關係圖。

I原子量:126.90447(3))有37種已知同位素,其中只有碘-127是穩定同位素,其他都具有放射性,因此碘是一種单一同位素元素。天然存在的碘元素中含有兩種同位素,主要為127
I
,以及痕量129
I
[1]

除了碘-127之外,其餘皆為碘的放射性同位素。在碘的放射性同位素中,壽命最長的是碘-129,半衰期長達1570萬年[2],但仍然遠低於原生放射性同位素。自然界中存在痕量的碘-129,但基於宇宙射線生成的碘-129也十分微少,甚至不足以影響原子量測定,這也使碘因此成為单一同位素元素的原因——在自然界中僅能找到一種穩定的同位素。大部分在地球上存在的碘-129幾乎都是人為放射性,主要是因為碘-129是早期核試驗以及核事故的一個不須要的長壽命產物[3]

除了碘-129之外,其餘的碘放射性同位素半衰期都低於60天[2],其中有四種同位素在醫學上用於示踪劑和治療劑,包括 123
I
[4]124
I
125
I
131
I
,工業上生產的放射性碘一般也只會包含這四種有用的同位素。

碘的重要放射性核素[编辑]

碘-129[编辑]

碘-129是碘的放射性同位素之一,半衰期為1.57×107[5],會經由貝他衰變,衰變成氙-129,是一種已滅絕的天然放射性同位素。

隕石中過剩的氙-129顯示了其來源很可能是從太陽系形成之前由超新星爆炸所產生的塵埃及氣體中的碘-129衰變產生的[6][7],因此碘-129也可以算是一種原生核素,但由於太陽系壽命已接近50億年,而半衰期只有1570萬年[8]的碘-129早已衰變殆盡、所剩無幾,因此稱為已滅絕的天然放射性同位素。但碘-129在自然界中仍可以由其他方式產生,如可以從天然鈾發生自發裂變產生,或者大氣中的氙受宇宙射線散裂產生[9][10]

碘-123、碘-124、碘-125、碘-131在生物學與醫學中[编辑]

在這些同位素中,只有兩個常用於醫學中:碘-123以及碘-131。由於碘-131衰變時同時會釋放βγ兩種射線,因此可以用於放射治療或成像。關於放射成像的部分,由於碘-123衰變時不會釋放β粒子,因此更適合用來成像(例如,使用含碘造影的CT掃描)因為對患者損害較小。另外也有一些需要使用碘-124、碘-125來進行治療的案例[11]

由於碘被甲狀腺優先攝取,放射性碘廣泛用於成像,但在I-131的情況下,有可能會破壞甲狀腺組織使其功能失調。

碘-131[编辑]

碘-131的一種放射性同位素,原子核内有78個中子,比的穩定同位素原子核的中子數多4個,但衰期約只有8天,會經由貝他衰變而衰變成穩定的氙-131,但有部分的碘-131會先衰變成不穩定的激發態氙-131核:氙-131m(激發能量163.930(8)keV),經過約11天的半衰期才經過核異構轉變伽瑪衰變才衰變成穩定的氙-131[12],過程放出高能量的伽瑪射線[13],由於攝入人體後,碘-131會積聚在甲狀腺中,因此會對人體造成傷害[14]

碘-131是人工核裂变产物,正常情况下不會存在於自然界中。

含碘同位素的化合物[编辑]

碘-123非他胺的化學結構

在自然界中只存在碘-127,以及痕量的碘-129[1],含有其他碘的同位素的化合物一般都是由人工合成做為追蹤、標記或放射治療的藥品。例如碘-123非他胺英语Iofetamine_(123I)(系統命名:1-[4-碘-123苯基]-N-異丙基-2-丙胺)是一種用於腦血灌注成像單光子發射斷層攝影(SPECT)的放射性脂質水溶性胺藥物[15][16][17]

圖表[编辑]

符號 Z(p N(n 同位素質量(u[18][19] 半衰期 衰變
方式
[2][n 1]
衰變
產物
[n 2]
原子核
自旋
相對豐度
莫耳分率)
相對豐度
的變化量
莫耳分率)
激發能量
108
I
[20][5]
53 55 107.94348(39)# 36(6) ms α (90%) 104
Sb
(1)#
β+ (9%) 108Te
p (1%) 107Te
109
I
[20]
53 56 108.93815(11) 103(5) µs p (99.5%) 108Te (5/2+)
α (.5%) 105Sb
110
I
[20]
53 57 109.93524(33)# 650(20) ms β+ (83%) 110Te 1+#
α (17%) 106Sb
β+, p (11%) 109Sb
β+, α (1.09%) 106Sn
111
I
[20][5]
53 58 110.93028(32)# 2.5(2) s β+ (99.91%) 111Te (5/2+)#
α (.088%) 107Sb
112
I
[20][5][21]
53 59 111.92797(23)# 3.42(11) s β+ (99.01%) 112Te
β+, p (.88%) 111Sb
β+, α (.104%) 108Sn
α (.0012%) 108Sb
113
I
[20][5]
53 60 112.92364(6) 6.6(2) s β+ (100%) 113Te 5/2+#
α (3.3×10−7%) 109Sb
β+, α 109Sn
114
I
[20][5]
53 61 113.92185(32)# 2.1[21](2) s β+ 114Te 1+
β+, p (不常見) 113Sb
114m
I
[20][22]
265.9(5) keV 6.2(5) s β+ (91%) 114Te (7)
IT (9%) 114
I
115
I
[20][5]
53 62 114.91805(3) 1.3(2) min β+ 115Te (5/2+)#
116
I
[20][21][5]
53 63 115.91681(10) 2.91(15) s β+ 116Te 1+
116m
I
400(50)# keV 3.27(16) µs (7-)
117
I
53 64 116.91365(3) 2.22(4) min β+ 117Te (5/2)+
118
I
53 65 117.913074(21) 13.7(5) min β+ 118Te 2-
118m
I
190.1(10) keV 8.5(5) min β+ 118Te (7-)
IT (不常見) 118
I
119
I
53 66 118.91007(3) 19.1(4) min β+ 119Te 5/2+
120
I
53 67 119.910048(19) 81.6(2) min β+ 120Te 2-
120m1
I
72.61(9) keV 228(15) ns (1+,2+,3+)
120m2
I
320(15) keV 53(4) min β+ 120Te (7-)
121
I
53 68 120.907367(11) 2.12(1) h β+ 121Te 5/2+
121m
I
2376.9(4) keV 9.0(15) µs
122
I
53 69 121.907589(6) 3.63(6) min β+ 122Te 1+
123
I
英语Iodine-123
[n 3]
53 70 122.905589(4) 13.2235(19) h ε 123Te 5/2+
124
I
[n 3]
53 71 123.9062099(25) 4.1760(3) d β+ 124Te 2-
125
I
英语Iodine-125
[n 3]
53 72 124.9046302(16) 59.400(10) d ε 125Te 5/2+
126
I
53 73 125.905624(4) 12.93(5) d β+ (56.3%) 126Te 2-
β (43.7%) 126Xe
127
I
[n 4]
53 74 126.904473(4) 稳定[n 5] 5/2+ 1.0000
128
I
53 75 127.905809(4) 24.99(2) min β (93.1%) 128Xe 1+
β+ (6.9%) 128Te
128m1
I
137.850(4) keV 845(20) ns 4-
128m2
I
167.367(5) keV 175(15) ns (6)-
129
I
英语Iodine-129
[n 4][n 6]
53 76 128.904988(3) 1.57(4)×107 a β 129Xe 7/2+ 痕量[n 7]
130
I
53 77 129.906674(3) 12.36(1) h β 130Xe 5+
130m1
I
39.9525(13) keV 8.84(6) min IT (84%) 130
I
2+
β (16%) 130Xe
130m2
I
69.5865(7) keV 133(7) ns (6)-
130m3
I
82.3960(19) keV 315(15) ns -
130m4
I
85.1099(10) keV 254(4) ns (6)-
131
I
[n 4][n 3]
53 78 130.9061246(12) 8.02070(11) d β 131Xe 7/2+
132
I
53 79 131.907997(6) 2.295(13) h β 132Xe 4+
132m
I
104(12) keV 1.387(15) h IT (86%) 132
I
(8-)
β (14%) 132Xe
133
I
53 80 132.907797(5) 20.8(1) h β 133Xe 7/2+
133m1
I
1634.174(17) keV 9(2) s IT 133
I
(19/2-)
133m2
I
1729.160(17) keV ~170 ns (15/2-)
134
I
53 81 133.909744(9) 52.5(2) min β 134Xe (4)+
134m
I
316.49(22) keV 3.52(4) min IT (97.7%) 134
I
(8)-
β (2.3%) 134Xe
135
I
[n 8]
53 82 134.910048(8) 6.57(2) h β 135Xe 7/2+
136
I
53 83 135.91465(5) 83.4(10) s β 136Xe (1-)
136m
I
650(120) keV 46.9(10) s β 136Xe (6-)
137
I
53 84 136.917871(30) 24.13(12) s β (92.86%) 137Xe (7/2+)
β, n (7.14%) 136Xe
138
I
53 85 137.92235(9) 6.23(3) s β (94.54%) 138Xe (2-)
β, n (5.46%) 137Xe
139
I
53 86 138.92610(3) 2.282(10) s β (90%) 139Xe 7/2+#
β, n (10%) 138Xe
140
I
53 87 139.93100(21)# 860(40) ms β (90.7%) 140Xe (3)(-#)
β, n (9.3%) 139Xe
141
I
53 88 140.93503(21)# 430(20) ms β (78%) 141Xe 7/2+#
β, n (22%) 140Xe
142
I
53 89 141.94018(43)# ~200 ms β (75%) 142Xe 2-#
β, n (25%) 141Xe
143
I
53 90 142.94456(43)# 100# ms [> 300 ns] β 143Xe 7/2+#
144
I
53 91 143.94999(54)# 50# ms [> 300 ns] β 144Xe 1-#
145
I
[23][n 9]
53 92 (145)# > 407 ns[23] β[23] 145Xe (7/2+)#
β, n[23] 144Xe

備註:畫上#號的數據代表沒有經過實驗的証明,只是理論推測而已,而用括號括起來的代表數據不確定性。


同位素列表
碲的同位素 碘的同位素 氙的同位素

註釋[编辑]

  1. ^ 縮寫的涵義:
    ε电子俘获
    IT核異構轉變
    β+正电子发射
    β貝他衰變
  2. ^ 穩定的衰變產物以粗體表示。
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 醫療用途
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 核裂变产物
  5. ^ 理論上能夠發生自發裂變
  6. ^ 可用於研究太陽系歷史[6],測定某些事件的時間,或進行一些地下水體的相關測定[1]
  7. ^ 宇宙成因核素英语Cosmogenic nuclide,可經由宇宙射線生成。
  8. ^ 是裂變產物135Te的衰變產物,由於135I會進行貝他衰變,因此會在近一步的衰變成135Xe,如過放任不管,由於碘坑效應,可能會導致反應爐停止運作。
  9. ^ 已知半衰期下界[23]

参考文獻[编辑]

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  3. ^ Snyder, G. T.; Fabryka-Martin, J. T. 129I and 36Cl in dilute hydrocarbon waters: Marine-cosmogenic, in situ, and anthropogenic sources. Applied Geochemistry. 2007, 22 (3): 692. doi:10.1016/j.apgeochem.2006.12.011. 
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  12. ^ Nuclide Safety Data Sheet (PDF). [2010-10-26]. 
  13. ^ Skugor, Mario. Thyroid Disorders. A Cleveland Clinic Guide. Cleveland Clinic Press. 2006: 82. ISBN 978-1-59624-021-6. 
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  15. ^ Index Nominum 2000: International Drug Directory. Taylor & Francis US. 2000: 562 [25 April 2012]. ISBN 978-3-88763-075-1. 
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