ガドリニウムの同位体

ガドリニウム(Gd)の同位体のうち天然に生成するものには、¹⁵⁴Gd、¹⁵⁵Gd、¹⁵⁶Gd、¹⁵⁷Gd、¹⁵⁸Gd、¹⁶⁰Gdの6種類の天然同位体と¹⁵²Gdという1種類の放射性同位体があり、天然存在比が24.84%の¹⁵⁸Gdが最も多い。¹⁶⁰Gdは二重ベータ崩壊すると推測されているが、半減期は1.3×10²¹年以上と見積もられ^[1]、未だ観測されたことはない。

29種類の放射性同位体が知られ、最も安定な¹⁵²Gdの半減期は1.08×10¹⁴年、¹⁵⁰Gdの半減期は1.79×10⁶年である。その他は全て74.7年以内で、そのほとんどは24.6秒以内である。4種類の核異性体もあり、安定なものは^143mGd (半減期110秒)、^145mGd (半減期85秒)、^141mGd (半減期24.5秒)である。

最も安定な¹⁵⁸Gdよりも軽い同位体は電子捕獲によりユウロピウムに、¹⁵⁸Gdよりも重い同位体はベータ崩壊によりテルビウムに崩壊する。

¹⁵³Gdは、240.4±10日の半減期で41KeVと102KeVに強いピークを持ったガンマ線を放出しながらガンマ崩壊する。これは、X線吸光光度分析法や骨粗鬆症のための骨密度測定等のX線源として用いられる。

標準原子量は157.25(3) uである。

一覧

同位体核種	Z(p)	N(n)	同位体質量 (u)	半減期	核スピン数	天然存在比	天然存在比 (範囲)
同位体核種	励起エネルギー			半減期	核スピン数	天然存在比	天然存在比 (範囲)
¹³⁴Gd	64	70	133.95537(43)#	0.4# s	0+
¹³⁵Gd	64	71	134.95257(54)#	1.1(2) s	3/2-
¹³⁶Gd	64	72	135.94734(43)#	1# s [>200 ns]
¹³⁷Gd	64	73	136.94502(43)#	2.2(2) s	7/2+#
¹³⁸Gd	64	74	137.94012(21)#	4.7(9) s	0+
^138mGd	2232.7(11) keV			6(1) µs	(8-)
¹³⁹Gd	64	75	138.93824(21)#	5.7(3) s	9/2-#
^139mGd	250(150)# keV			4.8(9) s	1/2+#
¹⁴⁰Gd	64	76	139.93367(3)	15.8(4) s	0+
¹⁴¹Gd	64	77	140.932126(21)	14(4) s	(1/2+)
^141mGd	377.8(2) keV			24.5(5) s	(11/2-)
¹⁴²Gd	64	78	141.92812(3)	70.2(6) s	0+
¹⁴³Gd	64	79	142.92675(22)	39(2) s	(1/2)+
^143mGd	152.6(5) keV			110.0(14) s	(11/2-)
¹⁴⁴Gd	64	80	143.92296(3)	4.47(6) min	0+
¹⁴⁵Gd	64	81	144.921709(20)	23.0(4) min	1/2+
^145mGd	749.1(2) keV			85(3) s	11/2-
¹⁴⁶Gd	64	82	145.918311(5)	48.27(10) d	0+
¹⁴⁷Gd	64	83	146.919094(3)	38.06(12) h	7/2-
^147mGd	8587.8(4) keV			510(20) ns	(49/2+)
¹⁴⁸Gd	64	84	147.918115(3)	74.6(30) a	0+
¹⁴⁹Gd	64	85	148.919341(4)	9.28(10) d	7/2-
¹⁵⁰Gd	64	86	149.918659(7)	1.79(8)E+6 a	0+
¹⁵¹Gd	64	87	150.920348(4)	124(1) d	7/2-
¹⁵²Gd	64	88	151.9197910(27)	1.08(8)E+14 a	0+	0.0020(1)
¹⁵³Gd	64	89	152.9217495(27)	240.4(10) d	3/2-
^153m1Gd	95.1737(12) keV			3.5(4) µs	(9/2+)
^153m2Gd	171.189(5) keV			76.0(14) µs	(11/2-)
¹⁵⁴Gd	64	90	153.9208656(27)	STABLE	0+	0.0218(3)
¹⁵⁵Gd	64	91	154.9226220(27)	STABLE	3/2-	0.1480(12)
^155mGd	121.05(19) keV			31.97(27) ms	11/2-
¹⁵⁶Gd	64	92	155.9221227(27)	STABLE	0+	0.2047(9)
^156mGd	2137.60(5) keV			1.3(1) µs	7-
¹⁵⁷Gd	64	93	156.9239601(27)	STABLE	3/2-	0.1565(2)
¹⁵⁸Gd	64	94	157.9241039(27)	STABLE	0+	0.2484(7)
¹⁵⁹Gd	64	95	158.9263887(27)	18.479(4) h	3/2-
¹⁶⁰Gd	64	96	159.9270541(27)	STABLE [>13E+20 a^[1]]	0+	0.2186(19)
¹⁶¹Gd	64	97	160.9296692(29)	3.646(3) min	5/2-
¹⁶²Gd	64	98	161.930985(5)	8.4(2) min	0+
¹⁶³Gd	64	99	162.93399(32)#	68(3) s	7/2+#
¹⁶⁴Gd	64	100	163.93586(43)#	45(3) s	0+
¹⁶⁵Gd	64	101	164.93938(54)#	10.3(16) s	1/2-#
¹⁶⁶Gd	64	102	165.94160(64)#	4.8(10) s	0+
¹⁶⁷Gd	64	103	166.94557(64)#	3# s	5/2-#
¹⁶⁸Gd	64	104	167.94836(75)#	300# ms	0+
¹⁶⁹Gd	64	105	168.95287(86)#	1# s	7/2-#

出典

^ ^a ^b F. A. Danevich et al., Quest for double beta decay of ¹⁶⁰Gd and Ce isotopes. Nucl. Phys. A 694(2001)375.

参考文献

Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report). Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005).
Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
- Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
- National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database (retrieved Sept. 2005).
- David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.

[DBD-1] F. A. Danevich et al., Quest for double beta decay of ¹⁶⁰Gd and Ce isotopes. Nucl. Phys. A 694(2001)375.

[1]