Изото́пы фто́ра — разновидности химического элемента фтора, имеющие разное количество нейтронов в атомном ядре. Известны изотопы фтора с массовыми числами от 14 до 31 (количество протонов 9, нейтронов от 5 до 22) и 2 ядерных изомера.

Единственным стабильным изотопом фтора является 19F, его природная изотопная распространённость равна 100 %Данные приведены по . Таким образом, фтор — моноизотопный элемент. Самым долгоживущим радиоизотопом является 18F с периодом полураспада 110 минут.

Фтор-18

Изотоп 18F является источником позитронов. Используется в ядерной медицине в качестве маркера в диагностических фармпрепаратах фтора, таких как фтордезоксиглюкоза (ФДГ), фторид натрия, фторэтил-L-тирозин способом позитронно-эмиссионной томографии. Изотоп обладает оптимальным периодом полураспада и умеренной энергией излучения для минимизации ущерба пациенту. Короткий период полураспада (110 минут) требует высокой скорости синтеза и доставки препарата пациенту, поэтому ускоритель и фармацевтическая лаборатория строятся в непосредственной близости к медицинскому учреждению.

Активность 3,52 Бк/грамм. ~97 % распадов идет по каналу позитронного распада, ~3 % по каналу захвата электрона. В обоих случаях дочерний изотоп 18O. При позитронном распаде максимальная энергия позитронов 0,63 МэВ, средняя 0,25 МэВДанные по 18F из Nuclear Data Services (International Atomic Energy Agency). При аннигиляции позитрона с электроном образуются два гамма-кванта с энергией 511 кэВ.

18F синтезируют на ускорителях, облучая мишень 18O протонами. Химически мишенью обычно является вода (природного изотопного состава или обогащённая по изотопу 18O). В медицинских учреждениях обычно используют циклотроны, реже линейные ускорители.

В России действует несколько медицинских центров, выполняющих синтез 18F и диагностику с использованием его препаратов.

Радиоактивные свойства Радиоактивные свойства некоторых изотопов фтора представлены в таблице:

Массовое число Реакция получения Период полураспада Тип распада 17 9Be(14N,6He); 14N(14N,11B); 14N(α,n); 16O(d,n); 16O(p,γ), 16O(14N,13C); 19F(γ,2n) 64,49 с β+ 18 9Be(14N,5He); 14N(14N,10B); 16O(α,pn); 18O(p,n); 19F(n,2n); 19F(d,T) 109,771 мин β+ 20 19F(d,p); 19F(n,γ); 23Na(n,α) 11,163 с β−, γ 21 F(T,p) 4,158 с β−, γ

Таблица изотопов фтора Символ нуклида (p) (n) Масса изотопаДанные приведены по (а. е. м.) Период полураспадаДанные приведены по (T1/2)Канал распадаПродукт распада Спин и чётность ядра Распространённость изотопа в природе Диапазон изменения изотопной распространённости в природе Энергия возбуждения 13F 9 4 p 12O 14F 9 5 14,03432(4) 500(60)⋅10−24 с[910 кэВ] p 13O 2− 15F 9 6 15,017785(15) 1,1(0,3)⋅10−21 с[1,0(2) МэВ] p 14O 1/2+ 16F 9 7 16,011466(9) 11(6)⋅10−21 с[40(20) кэВ] p 15O 0− 17F 9 8 17,00209524(27) 64,370(27) с β+ 17O 5/2+18F 9 918,0009373(5)109,739(9) мин β+ (96,86 %) 18O1+ ЭЗ (3,14 %) 18O 18mF 1121,36(15) кэВ 162(7) нс ИП 18F 5+ 19F 9 10 18,9984031629(9)стабилен 1/2+ 1,0000 20F 9 11 19,99998125(3) 11,163(8) с β− 20Ne 2+ 21F 9 12 20,9999489(19) 4,158(20) с β− 21Ne 5/2+22F 9 1322,002999(13)4,23(4) с β− (89 %) 22Ne(4+) β−, n (11 %) 21Ne23F 9 1423,00353(4)2,23(14) с β− (86 %) 23Ne5/2+ β−, n (14 %) 22Ne24F 9 1524,00810(10)384(16) мс β− (94,1 %) 24Ne3+ β−, n (5,9 %) 23Ne25F 9 1625,01217(10)80(9) мс β− (76,9 %) 25Ne(5/2+) β−, n (23,1 %) 24Ne26F 9 1726,02002(12)8,2(9) мс β− (86,5 %) 26Ne1+ β−, n (13,5 %) 25Ne 26mF 643,4(1) кэВ 2,2(1) мс ИП (82 %) 26F(4+) β−, n (12 %) 25Ne β− (6 %) 26Ne27F 9 1827,02732(42)4,9(2) мс β−, n (77 %) 26Ne5/2+# β− (23 %) 27Ne 28F 9 19 28,03622(42) 46⋅10−21 с n 27F29F 9 2029,04310(56)2,5(3) мс β−, n (60 %) 28Ne5/2+# β− (40 %) 29Ne 31F 9 22 31,06027(59)# 1# мс [>260 нс] β− 31Ne 5/2+# ← Изотопы кислорода | Изотопы неона →

Пояснения к таблице Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов.

Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.

Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями и ). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.

Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК, для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.

Литература

Fowler J. S. and Wolf A. P. (1982) The synthesis of carbon-11, fluorine-18 and nitrogen-13 labeled radiotracers for biomedical applications. Nucl. Sci. Ser. Natl Acad. Sci. Natl Res. Council Monogr. 1982.

Примечания

Категория:Изотопы фтора