Na-22

22	Na
11	Na

Na-22 ist ein Radioisotop des Alkalimatalls Natrium mit der Masse 22, das in der Natur auf Grund der kurzen Halbwertszeit von 2,6 Jahren nur in geringsten Spuren auftritt und künstlich erzeugt wird. Der Atomkern des Nuklids besteht aus 11 Neutronen und den elementspezifischen 11 Protonen.

Das Nuklid ²²Na wird unter anderem als Positronenquelle bei der Positronenvernichtungsspektroskopie (PAS) eingesetzt, einer Technik zur Untersuchung der Materialbeschaffenheit, die Daten zur Oberfläche sowie die Masse der untersuchten Probe liefert [3].

Natrium-22 wird typischerweise - ebenfalls als Positronenquelle - zur Bewertung und Kalibrierung von PET-Systemen (Positronen-Emissions-Tomografie) eingesetzt [2, 4].

Über die erste Beobachtung des radioaktiven Isotops berichtete O. R. Frisch 1935 [1]: Na-22 wurde demnach durch die Bestrahlung fluorhaltiger Proben erzeugt, die mit alpha-Partikeln bestrahlt wurden:

¹⁹F(α,n)²²Na.

Siehe auch: Übersicht über die Natrium-Isotope.

Allgemeine Daten

Bezeichnung des Isotops:Natrium-22, Na-22Englische Bezeichnung:Sodium-22Symbol:²²NaMassenzahl A:22Kernladungszahl Z:11 (= Anzahl der Protonen)Neutronenzahl N:11Isotopenmasse:21,99443755(14) u (Atommasse)Nuklidmasse:21,9884032 u (berechnete Kernmasse ohne Elektronen)Massenexzess:-5,18139 MeV (Massenüberschuss)Massendefekt:0,186951878 u (pro Atomkern)Kernbindungsenergie:174,14455265 MeV (pro Atomkern)
7,91566148 MeV (Bindungsenergie im ∅ pro Nukleon)Separationsenergie:S_N = 11,06785(14) MeV (Trennungsenergie 1. Neutron)
S_P = 6,73859(14) MeV (Trennungsenergie 1. Proton)Halbwertszeit:2,6018(22) JahreZerfallskonstante λ:8,447825701317 × 10^-9 s^-1Spezifische Aktivität α:2,422571253977 × 10⁺¹⁴ Bq g^-1
6547,4898756151 Ci g^-1Kernspin:3+Kernmagnetisches Moment:μ(μ_N) = +1,746(3)Quadrupol-Moment Q:+0,180(11) barn (100 fm²)Nuklearer g-Faktor:g_l = 0,582Ladungsradius:2,9852(168) Femtometer fmEntdeckungsjahr:1935

Radioaktiver Zerfall

Halbwertszeit HWZ = 2,6018(22) Jahre bzw. 8,20503648 × 10⁷ Sekunden s.

Zerfall	Produkt	Anteil	Zerfallsenergie	γ-Energie (Intensität)
EE β⁺	²²Ne	100 %	2,84333(13) MeV	1274,537(7) keV 99,940(14) %

Gamma-Vernichtungsstrahlung: Das beim β⁺-Verfall freigesetzte Positron vernichtet sich augenblicklich mit einem Elektron und erzeugt zwei 511 keV-Gammastrahlen in einem Winkel von 180°. Ein weiterer gamma-Peak tritt bei 1274,537(7) keV (I_γ = 99,940(15) %) auf [5].

Quellen und radioaktiver Zerfall von Natrium-22

Ausgangsnuklide

Direkte Mutternuklide sind: ²²Mg, ²³Al.

Natürliches Vorkommen

Natrium-22 entsteht in der Atmosphäre als kosmogenes Radionuklid durch die Einwirkung kosmischer Strahlung auf Argonisotope (Spallation). Na-22 ist auf Grund der kurzen Halbwertszeit jedoch nur in geringsten Spuren nachweisbar [3].

Vergleich der natürlichen Natrium-Isotope inklusive Isotopenhäufigkeit (Stoffmengenanteil am Isotopengemisch in Prozent):

	Atommasse A_r	Anteil	Halbwertszeit	Spin
Natrium Isotopengemisch	22,98976928 u	100 %
Isotop ²⁴Na	23,990963012(18) u		14,956(3) Stunden	4+
Isotop ²²Na	21,99443755(14) u		2,6018(22) Jahre	3+
Isotop ²³Na	22,98976928(2) u	100 %	stabil	3/2+

Strahlenschutz

Die Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) führt für das Isotop Natrium-22 folgende Freigrenzen, Freigabewerte sowie andere Werte als radioaktive bzw. hochradioaktive Strahlenquelle auf (Weitere Daten, Erläuterungen: siehe dort):

Bezeichnung:Na-22Freigrenze:10⁶ BqFreigrenze pro Gramm:10 Bq/g
Uneingeschränkte Freigabe von festen und flüssigen Stoffen.Aktivität HRQ:0,03 TBqOberflächenkontamination:1 Bq/cm²Halbwertszeit:2,6 Jahre

Kernisomere

Kernisomere Nuklide bzw. angeregte Zustände mit der auf den Grundzustand bezogenen Aktivierungsenergie in keV.

Bezeichnung	Anregungsenergie	Halbwertszeit	Kernspin
^22m1Na	583,05(10) keV	243(2) ns	1+
^22m2Na	657,00(14) keV	19,6(7) ps	0+

Isotone und Isobare Kerne

Die folgende Tabelle zeigt zum Nuklid Natrium-22 isotone (gleiche Neutronenzahl N = 11) und isobare (gleiche Nukleonenzahl A = 22) Atomkerne. Natürlich auftretende Isotope sind grün markiert; hellgrün = Radionuklide.

OZ	Isotone N = 11	Isobare A = 22
4	¹⁵Be
5	¹⁶B
6	¹⁷C	²²C
7	¹⁸N	²²N
8	¹⁹O	²²O
9	²⁰F	²²F
10	²¹Ne	²²Ne
11	²²Na	²²Na
12	²³Mg	²²Mg
13	²⁴Al	²²Al
14	²⁵Si	²²Si
15	²⁶P
16	²⁷S
17	²⁸Cl

Externe Daten und Identifikatoren

CAS-Nummer:13966-32-0InChI Key:KEAYESYHFKHZAL-BJUDXGSMSA-NSMILES:[22Na]PubChem:ID 6328543Energieniveaus:NuDat 22Na (Adopted Levels, Gammas)

Literatur und Quellen

[1] - O. R. Frisch:
Induced Radioactivity of Fluorine and Calcium.
In: Nature, Letters, 136, 220, (1935), DOI 10.1038/136220a0.

[2] - Taisuke Murata et al.:
Evaluation of spatial dependence of point spread function-based PET reconstruction using a traceable point-like ²²Na source.
In: EJNMMI Physics, 3, 26, (2016), DOI 10.1186/s40658-016-0162-3.

[3] - S. V. Poluianov, G. A. Kovaltsov, A. L. Mishev, I. G. Usoskin:
Production of cosmogenic isotopes ⁷Be, ¹⁰Be, ¹⁴C, ²²Na, and ³⁶Cl in the atmosphere: Altitudinal profiles of yield functions.
In: JGR Atmospheres, (2016), DOI 10.1002/2016JD025034.

[4] - Matúš Saro, Vladimír Kršjak, Martin Petriska, Vladimír Slugeň:
Sodium-22 source contribution determination in positron annihilation measurements using GEANT4.
In: AIP Conference Proceedings, 2131, 020039, (2019), DOI 10.1063/1.5119492.

[5] - Go Akamatsu, Eiji Yoshida, Takahiro Mikamoto et al.:
Development of sealed ²²Na phantoms for PET system QA/QC: uniformity and stability evaluation.
In: IEEE Symposium on Nuclear Science (NSS/MIC), (2020), DOI 10.1109/NSS/MIC42101.2019.9059761.

[6] - Taisuke Murata et al.:
Prediction of gamma ray spectrum for ²²Na source by feed forward back propagation ANN model.
In: Radiation Physics and Chemistry, 202, 110558, (2023), DOI 10.1016/j.radphyschem.2022.110558.

Letzte Änderung am 24.10.2024.

Permalink: https://www.internetchemie.info/isotop.php?Kern=Na-22.

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