Na-24

24	Na
11	Na

Natrium-24 ist ein Radioisotop des chemischen Elements Natrium, das neben den elementspezifischen 11 Protonen 13 Neutronen im Atomkern aufweist, woraus die Massenzahl 13 resultiert.

Als kosmogenes Nuklid entsteht ²⁴Na durch die Einwirkung kosmischer Strahlung in der Atmosphäre aus dem natürlich auftretenden Argon-40, ist aber - auf Grund der kurzen Halbwertszeit von knapp 15 Stunden - nur in kleinsten Mengen nachweisbar. Das natürliche Zerfallsprodukt ist das stabile Magnesium-24.

Synthetisch lässt sich das Nuklid ²⁴Na durch Bestrahlung von herkömmlichem Natrium, das zu 100 % aus dem stabilen Isotop Na-23 besteht, mit Neutronen herstellen:

²³Na(n, γ)²⁴Na.

Praktische technische Anwendungen gibt es für das Isotop allerdings nicht.

Die gleiche Reaktion zur Bildung von Natrium-24 gewinnt aber überall dort an Bedeutung, wo Neutronen austreten und auf Natrium treffen. Dies ist zum Beispiel in bestimmten Kernreaktoren, die mit Na gekühlt werden, aber auch bei nuklearen Unfällen und nach dem Einsatz von nuklearen Waffen der Fall: Als Kühlmittel eingesetztes Natrium, wie zum beim französischen Schnellen Brüter Superphénix in Creys-Malville, wandelt sich im Reaktorraum teilweise in Na-24 um und wird dadurch radioaktiv.

Durch die akute Exposition der menschlichen Körpers mit Neutronen entsteht ebenfalls das radioaktive Nuklid aus dem in Gewebe und Körperflüssigkeiten enthaltenen Na-Salzen. In einer jüngeren Forschungsarbeit [3] wird eine Dosimetrietechnik vorgeschlagen, mit der die durch Neutronenexposition induzierte Radioaktivität im Körpergewebe durch Messung der ²⁴Na-Aktivität in Haar- und Blutproben mittels Gammaspektrometrie gemessen und beurteilt werden kann.

Über die Entdeckung des radioaktiven Isotops bei der Bestrahlung von Magnesium-24 mit Neutronen wurde im Jahre 1934 berichtet [1]:

²⁴Mg(n,p)²⁴Na.

Siehe auch: Übersicht über die Natrium-Isotope.

Allgemeine Daten

Bezeichnung des Isotops:Natrium-24, Na-24Englische Bezeichnung:Sodium-24Symbol:²⁴NaMassenzahl A:24Kernladungszahl Z:11 (= Anzahl der Protonen)Neutronenzahl N:13Isotopenmasse:23,990963012(18) u (Atommasse)Nuklidmasse:23,9849287 u (berechnete Kernmasse ohne Elektronen)Massenexzess:-8,4179 MeV (Massenüberschuss)Massendefekt:0,207756248 u (pro Atomkern)Kernbindungsenergie:193,52369847 MeV (pro Atomkern)
8,06348744 MeV (Bindungsenergie im ∅ pro Nukleon)Separationsenergie:S_N = 6,959365(17) MeV (Trennungsenergie 1. Neutron)
S_P = 10,55283(11) MeV (Trennungsenergie 1. Proton)Halbwertszeit:14,956(3) StundenZerfallskonstante λ:1,287372646929 × 10^-5 s^-1Spezifische Aktivität α:3,370756269148 × 10⁺¹⁷ Bq g^-1
9110152,0787789 Ci g^-1Kernspin:4+Kernmagnetisches Moment:μ(μ_N) = +1,6903(8)Nuklearer g-Faktor:g_l = 0,422575Ladungsradius:2,9735(168) Femtometer fmSpiegelkern:Aluminium-24Entdeckungsjahr:1934

Radioaktiver Zerfall

Halbwertszeit HWZ = 14,956(3) Stunden bzw. 5,3842 × 10⁴ Sekunden s.

Zerfall	Produkt	Anteil	Zerfallsenergie	γ-Energie (Intensität)
β^-	²⁴Mg	100 %	5,515677(21) MeV	1368,625(5) keV 99,94(2) % 2754,008(11) keV (99,867(10) %)

Die Abbildung zeigt die Bildung und den radioaktiven Zerfall des Radionuklids ²⁴Na.

Bildung und radioaktiver Zerfall von Na-24

Ausgangsnuklide

Direktes Mutternuklid ist: ²⁴Ne.

Natürliches Vorkommen

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-24 folgende Freigrenzen, Freigabewerte sowie andere Werte als radioaktive bzw. hochradioaktive Strahlenquelle auf (Weitere Daten, Erläuterungen: siehe dort):

Bezeichnung:Na-24Freigrenze:10⁵ BqFreigrenze pro Gramm:1 Bq/g
Uneingeschränkte Freigabe von festen und flüssigen Stoffen.Aktivität HRQ:0,02 TBqOberflächenkontamination:1 Bq/cm²Halbwertszeit:15,0 Stunden

Kernisomere

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

Bezeichnung	Anregungsenergie	Halbwertszeit	Kernspin
^24mNa	472,2071(14) keV	20,18(10) ms	1+

Isotone und Isobare Kerne

Die folgende Tabelle zeigt zum Nuklid Natrium-24 isotone (gleiche Neutronenzahl N = 13) und isobare (gleiche Nukleonenzahl A = 24) Atomkerne. Natürlich auftretende Isotope sind grün markiert; hellgrün = Radionuklide.

OZ	Isotone N = 13	Isobare A = 24
5	¹⁸B
6	¹⁹C
7	²⁰N	²⁴N
8	²¹O	²⁴O
9	²²F	²⁴F
10	²³Ne	²⁴Ne
11	²⁴Na	²⁴Na
12	²⁵Mg	²⁴Mg
13	²⁶Al	²⁴Al
14	²⁷Si	²⁴Si
15	²⁸P	²⁴P
16	²⁹S
17	³⁰Cl
18	³¹Ar
19	³²K

Externe Daten und Identifikatoren

Energieniveaus:NuDat 24Na (Adopted Levels, Gammas)

Literatur und Quellen

[1] - Enrico Fermi, Edoardo Amaldi, O. D'Agostino, F. Rasetti, E. Segrè:
Artificial radioactivity produced by neutron bombardment.
In: Proceedings of the Royal Society A, 146, 857, (1934), DOI 10.1098/rspa.1934.0168.

[2] - W. Rödel:
Sodium-24 produced by Cosmic Radiation.
In: Nature, 200, 999-1000, (1963), DOI 10.1038/200999b0.

[3] - Daniela Ekendahl et al.:
Neutron dose assessment using samples of human blood and hair.
In: Radiation Protection Dosimetry, 186, 2-3, 202-205, (2019), DOI 10.1093/rpd/ncz202.

Letzte Änderung am 24.10.2024.

Permalink: https://www.internetchemie.info/isotop.php?Kern=Na-24.

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