Isotop gadolinium

Isotop utama gadolinium
γ	–
Berat atom standar Ar°(Gd)	157,25±0,03; 157,25±0,03 (diringkas);
	lihat; bicara; sunting;

Gadolinium (₆₄Gd) yang terbentuk secara alami terdiri dari dua isotop stabil, ¹⁵⁴Gd, ¹⁵⁵Gd, ¹⁵⁶Gd, ¹⁵⁷Gd, ¹⁵⁸Gd, dan ¹⁶⁰Gd, serta 1 radioisotop, ¹⁵²Gd, dengan ¹⁵⁸Gd menjadi yang paling melimpah (24,84% kelimpahan alami). Peluruhan beta ganda yang diprediksi terjadi pada ¹⁶⁰Gd tidak pernah teramati; hanya batas bawah pada waktu paruhnya, yaitu lebih dari 1,3×10²¹ tahun, yang telah ditetapkan secara eksperimental.^[2]

Tiga puluh radioisotop telah dikarakterisasi, dengan yang paling stabil adalah ¹⁵²Gd (terjadi secara alami) yang meluruh melalui peluruhan alfa dengan waktu paruh 1,08×10¹⁴ tahun, dan ¹⁵⁰Gd dengan waktu paruh 1,79×10⁶ tahun. Semua isotop radioaktif yang tersisa memiliki waktu paruh kurang dari 74,7 tahun. Sebagian besar memiliki waktu paruh kurang dari 24,6 detik. Isotop gadolinium memiliki 10 isomer metastabil, dengan yang paling stabil adalah ^143mGd (t_1/2 = 110 detik), ^145mGd (t_1/2 = 85 detik) dan ^141mGd (t_1/2 = 24,5 detik).

Mode peluruhan utama untuk isotop yang memiliki berat atom lebih rendah daripada isotop stabil yang paling melimpah, ¹⁵⁸Gd, adalah penangkapan elektron, dan mode utama untuk isotop yang memiliki berat atom lebih tinggi adalah peluruhan beta. Produk peluruhan utama untuk isotop yang lebih ringan dari ¹⁵⁸Gd adalah isotop europium dan produk utama dari isotop yang lebih berat adalah isotop terbium.

Gadolinium-148 akan ideal jika dipakai untuk generator termoelektrik radioisotop (radioisotope thermoelectric generator, RTG) karena waktu paruh 74 tahunnya, kepadatannya yang tinggi, dan mode peluruhan alfanya yang dominan. Namun, ¹⁴⁸Gd tidak dapat disintesis secara ekonomis dalam jumlah yang cukup untuk memberi daya pada RTG.^[3]

Gadolinium-153 memiliki waktu paruh 240,4 ± 10 hari dan memancarkan radiasi gama dengan puncak kuat pada 41 keV dan 102 keV. Ia digunakan sebagai sumber sinar gama untuk absorptiometri dan fluoresensi sinar-X, untuk pengukur kepadatan tulang untuk skrining osteoporosis, dan untuk membuat profil radiometrik dalam sistem pencitraan sinar-X portabel Lixiscope, yang juga dikenal sebagai Lixi Profiler. Dalam kedokteran nuklir, ia berfungsi untuk mengkalibrasi peralatan yang dibutuhkan seperti sistem tomografi terkomputasi emisi foton tunggal (single-photon emission computed tomography, SPECT) untuk membuat sinar-X. Ia memastikan bahwa mesin bekerja dengan benar untuk menghasilkan gambar distribusi radioisotop di dalam pasien. Isotop ini diproduksi dalam reaktor nuklir dari europium atau gadolinium yang diperkaya.^[4] Ia juga dapat mendeteksi hilangnya kalsium pada tulang pinggul dan punggung, memungkinkan kemampuannya untuk mendiagnosis osteoporosis.^[5]

Daftar isotop

Nuklida ^{[n 1]}	Z	N	Massa isotop (Da) ^{[n 2]}^{[n 3]}	Waktu paruh ^{[n 4]}^{[n 5]}	Mode peluruhan ^{[n 6]}	Isotop anak ^{[n 7]}^{[n 8]}	Spin dan paritas ^{[n 9]}^{[n 5]}	Kelimpahan alami (fraksi mol)
Nuklida ^{[n 1]}	Energi eksitasi^{[n 5]}			Waktu paruh ^{[n 4]}^{[n 5]}	Mode peluruhan ^{[n 6]}	Isotop anak ^{[n 7]}^{[n 8]}	Spin dan paritas ^{[n 9]}^{[n 5]}	Proporsi normal	Rentang variasi
¹³⁴Gd	64	70	133,95537(43)#	0,4# dtk			0+
¹³⁵Gd	64	71	134,95257(54)#	1,1(2) dtk			3/2−
¹³⁶Gd	64	72	135,94734(43)#	1# dtk [>200 ndtk]	β⁺	¹³⁶Eu
¹³⁷Gd	64	73	136,94502(43)#	2,2(2) dtk	β⁺	¹³⁷Eu	7/2+#
¹³⁷Gd	64	73	136,94502(43)#	2,2(2) dtk	β⁺, p (langka)	¹³⁶Sm	7/2+#
¹³⁸Gd	64	74	137,94012(21)#	4,7(9) dtk	β⁺	¹³⁸Eu	0+
^138mGd	2232,7(11) keV			6(1) µdtk			(8−)
¹³⁹Gd	64	75	138,93824(21)#	5,7(3) dtk	β⁺	¹³⁹Eu	9/2−#
¹³⁹Gd	64	75	138,93824(21)#	5,7(3) dtk	β⁺, p (langka)	¹³⁸Sm	9/2−#
^139mGd	250(150)# keV			4,8(9) dtk			1/2+#
¹⁴⁰Gd	64	76	139,93367(3)	15,8(4) dtk	β⁺	¹⁴⁰Eu	0+
¹⁴¹Gd	64	77	140,932126(21)	14(4) dtk	β⁺ (99,97%)	¹⁴¹Eu	(1/2+)
¹⁴¹Gd	64	77	140,932126(21)	14(4) dtk	β⁺, p (0,03%)	¹⁴⁰Sm	(1/2+)
^141mGd	377,8(2) keV			24,5(5) dtk	β⁺ (89%)	¹⁴¹Eu	(11/2−)
^141mGd	377,8(2) keV			24,5(5) dtk	IT (11%)	¹⁴¹Gd	(11/2−)
¹⁴²Gd	64	78	141,92812(3)	70,2(6) dtk	β⁺	¹⁴²Eu	0+
¹⁴³Gd	64	79	142,92675(22)	39(2) dtk	β⁺	¹⁴³Eu	(1/2)+
					β⁺, α (langka)	¹³⁹Pm
					β⁺, p (langka)	¹⁴²Sm
^143mGd	152,6(5) keV			110,0(14) dtk	β⁺	¹⁴³Eu	(11/2−)
					β⁺, α (langka)	¹³⁹Pm
					β⁺, p (langka)	¹⁴²Sm
¹⁴⁴Gd	64	80	143,92296(3)	4,47(6) mnt	β⁺	¹⁴⁴Eu	0+
¹⁴⁵Gd	64	81	144,921709(20)	23,0(4) mnt	β⁺	¹⁴⁵Eu	1/2+
^145mGd	749,1(2) keV			85(3) dtk	IT (94,3%)	¹⁴⁵Gd	11/2−
^145mGd	749,1(2) keV			85(3) dtk	β⁺ (5,7%)	¹⁴⁵Eu	11/2−
¹⁴⁶Gd	64	82	145,918311(5)	48,27(10) hri	EC	¹⁴⁶Eu	0+
¹⁴⁷Gd	64	83	146,919094(3)	38,06(12) jam	β⁺	¹⁴⁷Eu	7/2−
^147mGd	8587,8(4) keV			510(20) ndtk			(49/2+)
¹⁴⁸Gd	64	84	147,918115(3)	74,6(30) thn	α	¹⁴⁴Sm	0+
¹⁴⁸Gd	64	84	147,918115(3)	74,6(30) thn	β⁺β⁺ (langka)	¹⁴⁸Sm	0+
¹⁴⁹Gd	64	85	148,919341(4)	9,28(10) hri	β⁺	¹⁴⁹Eu	7/2−
¹⁴⁹Gd	64	85	148,919341(4)	9,28(10) hri	α (4,34×10⁻⁴%)	¹⁴⁵Sm	7/2−
¹⁵⁰Gd	64	86	149,918659(7)	1,79(8)×10⁶ thn	α	¹⁴⁶Sm	0+
¹⁵⁰Gd	64	86	149,918659(7)	1,79(8)×10⁶ thn	β⁺β⁺ (langka)	¹⁵⁰Sm	0+
¹⁵¹Gd	64	87	150,920348(4)	124(1) hri	EC	¹⁵¹Eu	7/2−
¹⁵¹Gd	64	87	150,920348(4)	124(1) hri	α (10⁻⁶%)	¹⁴⁷Sm	7/2−
¹⁵²Gd^{[n 10]}	64	88	151,9197910(27)	1,08(8)×10¹⁴ thn	α^{[n 11]}	¹⁴⁸Sm	0+	0,0020(1)
¹⁵³Gd	64	89	152,9217495(27)	240,4(10) hri	EC	¹⁵³Eu	3/2−
^153m1Gd	95,1737(12) keV			3,5(4) µdtk			(9/2+)
^153m2Gd	171,189(5) keV			76,0(14) µdtk			(11/2−)
¹⁵⁴Gd	64	90	153.9208656(27)	Stabil Secara Pengamatan^{[n 12]}			0+	0,0218(3)
¹⁵⁵Gd^{[n 13]}	64	91	154.9226220(27)	Stabil Secara Pengamatan^{[n 14]}			3/2−	0,1480(12)
^155mGd	121,05(19) keV			31,97(27) mdtk	IT	¹⁵⁵Gd	11/2−
¹⁵⁶Gd^{[n 13]}	64	92	155,9221227(27)	Stabil^{[n 15]}			0+	0,2047(9)
^156mGd	2137,60(5) keV			1,3(1) µdtk			7-
¹⁵⁷Gd^{[n 13]}	64	93	156.9239601(27)	Stabil^{[n 15]}			3/2−	0,1565(2)
¹⁵⁸Gd^{[n 13]}	64	94	157,9241039(27)	Stabil^{[n 15]}			0+	0,2484(7)
¹⁵⁹Gd^{[n 13]}	64	95	158,9263887(27)	18,479(4) jam	β⁻	¹⁵⁹Tb	3/2−
¹⁶⁰Gd^{[n 13]}	64	96	159,9270541(27)	Stabil Secara Pengamatan^{[n 16]}			0+	0,2186(19)
¹⁶¹Gd	64	97	160,9296692(29)	3,646(3) mnt	β⁻	¹⁶¹Tb	5/2−
¹⁶²Gd	64	98	161,930985(5)	8,4(2) mnt	β⁻	¹⁶²Tb	0+
¹⁶³Gd	64	99	162,93399(32)#	68(3) dtk	β⁻	¹⁶³Tb	7/2+#
¹⁶⁴Gd	64	100	163,93586(43)#	45(3) dtk	β⁻	¹⁶⁴Tb	0+
¹⁶⁵Gd	64	101	164,93938(54)#	10,3(16) dtk	β⁻	¹⁶⁵Tb	1/2−#
¹⁶⁶Gd	64	102	165,94160(64)#	4,8(10) dtk	β⁻	¹⁶⁶Tb	0+
¹⁶⁷Gd	64	103	166,94557(64)#	3# dtk	β⁻	¹⁶⁷Tb	5/2−#
¹⁶⁸Gd	64	104	167,94836(75)#	300# mdtk	β⁻	¹⁶⁸Tb	0+
¹⁶⁹Gd	64	105	168,95287(86)#	1# dtk	β⁻	¹⁶⁹Tb	7/2−#
Header & footer tabel ini: view

^ ^mGd – Isomer nuklir tereksitasi.
^ ( ) – Ketidakpastian (1σ) diberikan dalam bentuk ringkas dalam tanda kurung setelah digit terakhir yang sesuai.
^ # – Massa atom bertanda #: nilai dan ketidakpastian yang diperoleh bukan dari data eksperimen murni, tetapi setidaknya sebagian dari tren dari Permukaan Massa (trends from the Mass Surface, TMS).
^ Waktu paruh tebal – hampir stabil, waktu paruh lebih lama dari umur alam semesta.
^ ^a ^b ^c # – Nilai yang ditandai # tidak murni berasal dari data eksperimen, tetapi setidaknya sebagian dari tren nuklida tetangga (trends of neighboring nuclides, TNN).
^ Mode peluruhan:

EC: Penangkapan elektron

IT: Transisi isomerik
^ Simbol miring tebal sebagai anak – Produk anak hampir stabil.
^ Simbol tebal sebagai anak – Produk anak stabil.
^ ( ) nilai spin – Menunjukkan spin dengan argumen penempatan yang lemah.
^ Radionuklida primordial
^ Diteorikan juga mengalami peluruhan β⁺β⁺ menjadi ¹⁵²Sm
^ Diyakini mengalami peluruhan α menjadi ¹⁵⁰Sm
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f Produk fisi
^ Diyakini mengalami peluruhan α menjadi ¹⁵¹Sm
^ ^a ^b ^c Secara teoritis mampu mengalami fisi spontan
^ Diyakini mengalami peluruhan β⁻β⁻ menjadi ¹⁶⁰Dy dengan waktu paruh lebih dari 1,3×10²¹ tahun

Referensi

^ Meija, J.; Coplen, T. B. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". Pure Appl. Chem. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
^ F. A. Danevich; et al. (2001). "Quest for double beta decay of ¹⁶⁰Gd and Ce isotopes". Nuclear Physics A. 694 (1–2): 375–391. arXiv:nucl-ex/0011020. Bibcode:2001NuPhA.694..375D. doi:10.1016/S0375-9474(01)00983-6.
^ Council, National Research; Sciences, Division on Engineering Physical; Board, Aeronautics Space Engineering; Board, Space Studies; Committee, Radioisotope Power Systems (2009). Radioisotope Power Systems: An Imperative for Maintaining U.S. Leadership in Space Exploration. CiteSeerX 10.1.1.367.4042. doi:10.17226/12653. ISBN 978-0-309-13857-4.
^ "PNNL: Isotope Sciences Program – Gadolinium-153". pnl.gov. Diarsipkan dari asli tanggal 27 Mei 2009.
^ "Gadolinium". BCIT Chemistry Resource Center. British Columbia Institute of Technology. Diarsipkan dari asli tanggal 2011-08-23. Diakses tanggal 10 Juli 2022.