Изото́пы гадоли́ния — разновидности (изотопы) химического элемента гадолиния, отличающиеся количеством нейтронов в ядре. Известны 50 изотопов гадолиния с массовыми числами от 133 до 172 (количество протонов 64, нейтронов от 69 до 108) и 16 ядерных изомеров.

Природный гадолиний представляет собой смесь семи изотопов. Из них шесть стабильны: 154Gd (изотопная распространённость 2,18 ± 0,02 %), 155Gd (14,80 ± 0,09 %), 156Gd (20,47 ± 0,03 %), 157Gd (15,65 ± 0,04 %), 158Gd (24,84 ± 0,08 %), 160Gd (21,86 ± 0,03 %), а один радиоактивен с огромным периодом полураспада, много больше возраста Вселенной: 152Gd (изотопная распространённость 0,20 ± 0,03 %; период полураспада 1,08 лет; альфа-распад в самарий-148).

Самым долгоживущим искусственным изотопом является 150Gd с периодом полураспада 1,8 лет.

Благодаря радиоактивности 152Gd природный гадолиний обладает незначительной удельной активностью около 1,5 Бк/кг.Лисаченко Э. П. Оценка радиологической значимости редкоземельных металлов, имеющих природные радиоактивные изотопы. Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П. В. Рамзаева, Санкт-Петербург.

Теоретически 160Gd также может быть нестабилен по отношению к двойному бета-распаду, однако эксперименты не обнаружили его радиоактивности, установлено лишь нижнее ограничение на период полураспада по двухнейтринному каналу в основное состояние 160Dy (этот канал распада считается наиболее вероятным).

Гадолиний-155 и гадолиний-157 Изотопы 155Gd и 157Gd имеют огромные сечения захвата тепловых нейтронов: 155Gd свыше 60 тыс. барн, 157Gd свыше 253 тыс. барн. Благодаря этим изотопам природный гадолиний также обладает высоким сечением захвата тепловых нейтронов порядка 49 тыс. барн.

Оба изотопа входят в продукты деления ядер урана и плутония (для урана-235 выход 155Gd составляет 10−5 на деление, 157Gd — 7·10−5 на деление). Поэтому эти изотопы являются значимыми «нейтронными ядами», усложняющими управление ядерным реактором.

Также определённое применение эти изотопы (в составе природной изотопной смеси гадолиния) получили в конструкции современных ядерных реакторов в качестве экранирующих выгорающих поглотителей, призванных продлить топливную кампанию реактора.

Гадолиний-153 153Gd распадается через электронный захват в стабильный европий-153, имеет период полураспада 240,6 суток и испускает гамма-излучение с пиками на 41 и 102 кэВ. Используется в медицине для диагностики остеопороза, блокады клеток Купфера при лечении печени.

Таблица изотопов гадолиния Символ нуклида Z(p) N(n) Масса изотопаДанные приведены по (а. е. м.) Период полураспада(T1/2)Канал распадаПродукт распада Спин и чётность ядра Распространённость изотопа в природе Диапазон изменения изотопной распространённости в природе Энергия возбуждения 134Gd 64 70 133,95537(43)# 0,4# с 0+ 135Gd 64 71 134,95257(54)# 1,1(2) с 3/2− 136Gd 64 72 135,94734(43)# 1# с [>200 нс] β+ 136Eu137Gd 64 73136,94502(43)#2,2(2) с β+ 137Eu7/2+# β+p? 136Sm 138Gd 64 74 137,94012(21)# 4,7(9) с β+ 138Eu 0+ 138mGd 2232,7(11) кэВ 6(1) мкс (8−)139Gd 64 75138,93824(21)#5,7(3) с β+ 139Eu9/2−# β+p? 138Sm 139mGd 250(150)# кэВ 4,8(9) с 1/2+# 140Gd 64 76 139,93367(3) 15,8(4) с β+ 140Eu 0+141Gd 64 77140,932126(21)14(4) с β+ (99,97 %) 141Eu(1/2+) β+p (0,03 %) 140Sm 141mGd 377,8(2) кэВ24,5(5) с β+ (89 %) 141Eu(11/2−) ИП (11 %) 141Gd 142Gd 64 78 141,92812(3) 70,2(6) с β+ 142Eu 0+143Gd 64 79142,92675(22)39(2) с β+ 143Eu(1/2)+ β+α? 139Pm β+p? 142Sm 143mGd 152,6(5) кэВ110,0(14) с β+ 143Eu(11/2−) β+α? 139Pm β+p? 142Sm 144Gd 64 80 143,92296(3) 4,47(6) мин β+ 144Eu 0+ 145Gd 64 81 144,921709(20) 23,0(4) мин β+ 145Eu 1/2+ 145mGd 749,1(2) кэВ85(3) с ИП (94,3 %) 145Gd11/2− β+ (5,7 %) 145Eu 146Gd 64 82 145,918311(5) 48,27(10) сут ЭЗ 146Eu 0+ 147Gd 64 83 146,919094(3) 38,06(12) ч β+ 147Eu 7/2− 147mGd 8587,8(4) кэВ 510(20) нс (49/2+)148Gd 64 84147,918115(3)71,3(10) года α 144Sm0+ β+β+?Теоретически предсказанный распад, экспериментально не наблюдался. 148Sm149Gd 64 85148,919341(4)9,28(10) сут β+ 149Eu7/2− α (4,34⋅10−4%) 145Sm150Gd 64 86149,918659(7)1,79(8)⋅106 лет α 146Sm0+ β+β+? 150Sm151Gd 64 87150,920348(4)124(1) сут ЭЗ 151Eu7/2− α (10−6%) 147Sm 152Gd 64 88 151,9197910(27) 1,08(8)⋅1014 лет α 148Sm 0+ 0,0020(1) 153Gd 64 89 152,9217495(27) 240,4(10) сут ЭЗ 153Eu 3/2− 153m1Gd 95,1737(12) кэВ 3,5(4) мкс (9/2+) 153m2Gd 171,189(5) кэВ 76,0(14) мкс (11/2−) 154Gd 64 90 153,9208656(27)стабилен 0+ 0,0218(3) 155Gd 64 91 154,9226220(27)стабилен 3/2− 0,1480(12) 155mGd 121,05(19) кэВ 31,97(27) мс ИП 155Gd 11/2− 156Gd 64 92 155,9221227(27)стабилен 0+ 0,2047(9) 156mGd 2137,60(5) кэВ 1,3(1) мкс 7- 157Gd 64 93 156,9239601(27)стабилен 3/2− 0,1565(2) 158Gd 64 94 157,9241039(27)стабилен 0+ 0,2484(7) 159Gd 64 95 158,9263887(27) 18,479(4) ч β− 159Tb 3/2− 160Gd 64 96 159,9270541(27)стабилен (>3,1 лет)Теоретически может претерпевать двойной бета-распад в 160Dy. 0+ 0,2186(19) 161Gd 64 97 160,9296692(29) 3,646(3) мин β− 161Tb 5/2− 162Gd 64 98 161,930985(5) 8,4(2) мин β− 162Tb 0+ 163Gd 64 99 162,93399(32)# 68(3) с β− 163Tb 7/2+# 164Gd 64 100 163,93586(43)# 45(3) с β− 164Tb 0+ 165Gd 64 101 164,93938(54)# 10,3(16) с β− 165Tb 1/2−# 166Gd 64 102 165,94160(64)# 4,8(10) с β− 166Tb 0+ 167Gd 64 103 166,94557(64)# 3# с β− 167Tb 5/2−# 168Gd 64 104 167,94836(75)# 300# мс β− 168Tb 0+ 169Gd 64 105 168,95287(86)# 0,75(21) с β−; β−n? 169Tb 7/2−# 170Gd 64 106 169,95615(54)# 0,42(13) с β−; β−n? 170Tb 0+ 171Gd 64 107 170,96113(54)# 0,3 с# β−?; β−n? 171Tb? 9/2+# 172Gd 64 108 171,96461(32)# 0,16 с# β−?; β−n? 172Tb? 0+# ← Изотопы европия | Изотопы тербия →

Пояснения к таблице Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.

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

Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада. Символами, выделенными жирным курсивом, обозначены радиоактивные продукты распада, имеющие периоды полураспада, сравнимые с возрастом Земли или превосходящие его и вследствие этого присутствующие в природной смеси.

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.

Обозначение β+ означает конкурирующие позитронный распад (e+) и электронный захват (ЭЗ).

Обозначения β+p, β+α, β−n означают : бета-переход (с испусканием электрона, позитрона или с захватом электрона) на возбуждённый уровень дочернего изотопа с последующим быстрым распадом этого уровня, сопровождающимся вылетом частицы (p — протонный распад, α — альфа-распад, n — нейтронный распад), без заселения основного уровня дочернего изотопа. См. также Запаздывающие нейтроны.

Примечания

Категория:Изотопы