23 | Na | |
11 |
Natrium-23 ist ein natürliches und stabiles Isotop des chemischen Elements Natrium, das neben den elementspezifischen 11 Protonen 12 Neutronen im Atomkern aufweist, woraus die Massenzahl 23 resultiert. 23Na ist das einzige stabile Nuklid des Natriums; es handelt sich damit um ein monoisotopisches Element.
Siehe auch: Übersicht über die Natrium-Isotope.
Allgemeine Daten
8,11149284 MeV (Bindungsenergie im ∅ pro Nukleon)
SP = 8,794109(18) MeV (Trennungsenergie 1. Proton)
Ausgangsnuklide
Direkte Mutternuklide sind: 23Mg, 23Ne.
Natürliches Vorkommen
Vergleich der natürlichen Natrium-Isotope inklusive Isotopenhäufigkeit (Stoffmengenanteil am Isotopengemisch in Prozent):
Atommasse Ar | Anteil | Halbwertszeit | Spin | |
---|---|---|---|---|
Natrium Isotopengemisch | 22,98976928 u | 100 % | ||
Isotop 22Na | 21,99443755(14) u | 2,6018(22) Jahre | 3+ | |
Isotop 23Na | 22,98976928(2) u | 100 % | stabil | 3/2+ |
Isotop 24Na | 23,990963012(18) u | 14,956(3) Stunden | 4+ |
Verwendung
Es gibt in Technik und Medizin verschiedene Anwendungen, die auf den nuklearen bzw. kernmagnetischen Eingenschaften des Nuklids Natrium-23 beruhen, besonders als kernspinresonanzaktives Isotop (siehe unten) in der NMR-Spektroskopie.
Unter den verschiedenen Analysetechniken ist die Na-23-Kernspinresonanz (23Na-NMR) ein leistungsstarkes Werkzeug zur Untersuchung der chemischen Wechselwirkungen und des dynamischen Verhaltens der allgegenwertigen Natriumionen. Hierbei spielt insbsondere die Relaxation eine bedeutende Rolle, ein Vorgang bei der Kernspinresonanzspektroskopie und der Magnetresonanztomographie (MRT), der das zeitliche Zurückfallen (Relaxationszeit) der Kernspin-Magnetisierung in den Gleichgewichtszustand beschreibt und - je nach Atomkern - auf unterschiedlichen Relaxationsmechanismen beruht [5].
In der Praxis eröffnen sich mit den entsprechenden Techniken verschiedenste Untersuchungsmöglichkeiten, wie zum Beispiel das Lösungsverhalten von Natriumionen [1] oder auch die Festkörper-NMR-Analyse der NIB-Elektrodenmaterialien von Na-Ionen-Batterien [3].
In der Biochemie dient die 23Na-NMR-Spektroskopie der Erforschung von Stoffwechselvorgängen, an denen häufig Na-Ionen beteiligt sind, sowie der Aufklärung von Struktur und Funktion von Biomolekülen wie beispielsweise den Proteinen und der DNA [4].
Die Medizin schließlich nutzt Natrium-23 in Form der 23Na-Magnetresonanztomographie (23Na-MRT) als Biomarker und zur Diagnose bzw. Prognose verschiedener Krankheiten und des Energiestoffwechsels sowie zur Bildgebung [2].
NMR-Daten
Nuklearmagnetische Eigenschaften und Daten für das NMR-aktive Nuklid 23Na.
μ/μN:
1,3234 (v0 = const.)
[bezogen auf 1H = 1,000]
Isotone und Isobare Kerne
Die folgende Tabelle zeigt zum Nuklid Natrium-23 isotone (gleiche Neutronenzahl N = 12) und isobare (gleiche Nukleonenzahl A = 23) Atomkerne. Natürlich auftretende Isotope sind grün markiert; hellgrün = Radionuklide.
OZ | Isotone N = 12 | Isobare A = 23 |
---|---|---|
4 | 16Be | |
5 | 17B | |
6 | 18C | |
7 | 19N | 23N |
8 | 20O | 23O |
9 | 21F | 23F |
10 | 22Ne | 23Ne |
11 | 23Na | 23Na |
12 | 24Mg | 23Mg |
13 | 25Al | 23Al |
14 | 26Si | 23Si |
15 | 27P | |
16 | 28S | |
17 | 29Cl | |
18 | 30Ar |
Externe Daten und Identifikatoren
Literatur und Quellen
[1] - E. G. Bloor, R. G. Kidd:
Solvation of sodium ions studied by 23Na nuclear magnetic resonance.
In: Canadian Journal of Chemistry, 46, 22, (1968), DOI 10.1139/v68-569.
[2] - Linda Osei Poku, M. Phil, Yongna Cheng, Kai Wang, Xilin Sun:
23Na-MRI as a Noninvasive Biomarker for Cancer Diagnosis and Prognosis.
In: JMRI, 53, 4, 995-1014, (2020), DOI 10.1002/jmri.27147.
[3] - Dr. Kazuma Gotoh:
23Na Solid-State NMR Analyses for Na-Ion Batteries and Materials.
In: Batteries & Supercaps, 4, 8, 1267-1278, (2021), DOI 10.1002/batt.202000295.
[4] - Binhan Yu, Karina G. Bien, Channing C. Pletka, Junji Iwahara:
Dynamics of Cations around DNA and Protein as Revealed by 23Na Diffusion NMR Spectroscopy.
In: Analytical Chemistry, 94, 4, 2444-2452, (2022), DOI 10.1021/acs.analchem.1c04197.
[5] - Yifan Song, Yu Yin, Qinlong Chen, Alessandro Marchetti, Xueqian Kong:
23Na relaxometry: An overview of theory and applications.
In: Magnetic Resonance Letters, 3, 2, 150-174, (2023), DOI 10.1016/j.mrl.2023.04.001.
Letzte Änderung am 06.11.2023.
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