ヨウ素の同位体

本稿では、ヨウ素の同位体について解説する。

概要

ヨウ素（I）の同位体は、37種類が知られるものの、¹²⁷Iのみが安定同位体であり、他は全て放射性同位体である。したがって、ヨウ素はモノアイソトピック元素の1つとして数えられる。しかし、宇宙線の影響や、地球上に存在するウランなどが自発核分裂を起こすことにより、半減期約1570万年の¹²⁹Iが生成され続けている関係で、ごく微量ながら¹²⁹Iも天然に存在する。また、近年はヒトが人工的に核分裂を起こしている関係で、放射性物質によって汚染された場所では、より高濃度に¹²⁹Iが存在する。ヨウ素の他の同位体は半減期が短いため、通常は環境中に見られない。このため、標準原子量は126.90447uと、事実上¹²⁷Iの質量と一致する。

¹²⁹I

¹²⁹Iは、ウランなどの核分裂の結果生成される同位体の1つとして知られている。¹²⁹Iは、半減期約1570万年でβ崩壊して¹²⁹Xeとなって安定することから、核変換の対象として取り上げられることがある^[1]。

ところで、¹²⁹Iには、³⁶Clと類似点が見られる。³⁶Clと比べると反応性に乏しいものの、¹²⁹Iと³⁶Clは、共に可溶性のハロゲンであり、主に吸着性のアニオンとして存在し、宇宙線と地球表面との相互作用によって生じることである。一方、³⁶Clと異なる点もある。塩素全体の中の³⁶Clの割合と比べて、ヨウ素全体の中の¹²⁹Iの割合は極めて小さいこと。³⁶Clの半減期が約30万1000年であるのに対して、¹²⁹Iの半減期は約1570万年と長いこと。³⁶Clと比べて¹²⁹Iは生体親和性が高いこと。³⁶ClがCl^-となっていることが多いのに対して、¹²⁹IはI^-やIO₃^-など様々な形のイオンとなって存在することである。このことから、¹²⁹Iは植物、土壌、乳汁、動物組織などの生物圏に組み込まれている。

¹³¹I

→詳細は「ヨウ素131」を参照

¹³¹Iは、半減期約8日の放射性同位体であり、β崩壊して¹³¹Xeとなって安定する。¹³¹Iは、ウランなどの核分裂の結果生成される同位体の1つとして知られている。半減期はわずか8日程度に過ぎず、¹²⁹Iとは違って通常は環境中で見られることはない。

その他のヨウ素の同位体

（一覧の節などを参照。）

医療への利用

ヨウ素の同位体の多くは、シンチグラフィ等の医療用途に用いられている。¹²³Iや¹³¹Iは単一光子放射断層撮影（SPECT）に、¹²⁴Iはポジトロン断層法（PET）に用いられている。これらは異なった画像品質となる^[2]。また、¹²⁵Iは前立腺癌に対する小線源治療に用いられる（小線源治療#適応を参照）。また、¹³¹Iは甲状腺機能亢進症や甲状腺癌に対するRI内用療法に用いられる（RI内用療法#日本国内で保険承認されているRI内用療法を参照）。

一覧

同位体核種	Z(p)	N(n)	同位体質量 (u)	半減期	核スピン数	天然存在比	天然存在比 (範囲)
同位体核種	励起エネルギー			半減期	核スピン数	天然存在比	天然存在比 (範囲)
¹⁰⁸I	53	55	107.94348(39)#	36(6) ms	(1)#
¹⁰⁹I	53	56	108.93815(11)	103(5) µs	(5/2+)
¹¹⁰I	53	57	109.93524(33)#	650(20) ms	1+#
¹¹¹I	53	58	110.93028(32)#	2.5(2) s	(5/2+)#
¹¹²I	53	59	111.92797(23)#	3.42(11) s
¹¹³I	53	60	112.92364(6)	6.6(2) s	5/2+#
¹¹⁴I	53	61	113.92185(32)#	2.1(2) s	1+
^114mI	265.9(5) keV			6.2(5) s	(7)
¹¹⁵I	53	62	114.91805(3)	1.3(2) min	(5/2+)#
¹¹⁶I	53	63	115.91681(10)	2.91(15) s	1+
^116mI	400(50)# keV			3.27(16) µs	(7-)
¹¹⁷I	53	64	116.91365(3)	2.22(4) min	(5/2)+
¹¹⁸I	53	65	117.913074(21)	13.7(5) min	2-
^118mI	190.1(10) keV			8.5(5) min	(7-)
¹¹⁹I	53	66	118.91007(3)	19.1(4) min	5/2+
¹²⁰I	53	67	119.910048(19)	81.6(2) min	2-
^120m1I	72.61(9) keV			228(15) ns	(1+,2+,3+)
^120m2I	320(15) keV			53(4) min	(7-)
¹²¹I	53	68	120.907367(11)	2.12(1) h	5/2+
^121mI	2376.9(4) keV			9.0(15) µs
¹²²I	53	69	121.907589(6)	3.63(6) min	1+
¹²³I	53	70	122.905589(4)	13.2235(19) h	5/2+
¹²⁴I	53	71	123.9062099(25)	4.1760(3) d	2-
¹²⁵I	53	72	124.9046302(16)	59.400(10) d	5/2+
¹²⁶I	53	73	125.905624(4)	12.93(5) d	2-
¹²⁷I	53	74	126.904473(4)	STABLE	5/2+	1.0000
¹²⁸I	53	75	127.905809(4)	24.99(2) min	1+
^128m1I	137.850(4) keV			845(20) ns	4-
^128m2I	167.367(5) keV			175(15) ns	(6)-
¹²⁹I	53	76	128.904988(3)	1.57(4)E+7 y	7/2+		10^-10～10^-14
¹³⁰I	53	77	129.906674(3)	12.36(1) h	5+
^130m1I	39.9525(13) keV			8.84(6) min	2+
^130m2I	69.5865(7) keV			133(7) ns	(6)-
^130m3I	82.3960(19) keV			315(15) ns	-
^130m4I	85.1099(10) keV			254(4) ns	(6)-
¹³¹I	53	78	130.9061246(12)	8.02070(11) d	7/2+
¹³²I	53	79	131.907997(6)	2.295(13) h	4+
^132mI	104(12) keV			1.387(15) h	(8-)
¹³³I	53	80	132.907797(5)	20.8(1) h	7/2+
^133m1I	1634.174(17) keV			9(2) s	(19/2-)
^133m2I	1729.160(17) keV			~170 ns	(15/2-)
¹³⁴I	53	81	133.909744(9)	52.5(2) min	(4)+
^134mI	316.49(22) keV			3.52(4) min	(8)-
¹³⁵I	53	82	134.910048(8)	6.57(2) h	7/2+
¹³⁶I	53	83	135.91465(5)	83.4(10) s	(1-)
^136mI	650(120) keV			46.9(10) s	(6-)
¹³⁷I	53	84	136.917871(30)	24.13(12) s	(7/2+)
¹³⁸I	53	85	137.92235(9)	6.23(3) s	(2-)
¹³⁹I	53	86	138.92610(3)	2.282(10) s	7/2+#
¹⁴⁰I	53	87	139.93100(21)#	860(40) ms	(3)(-#)
¹⁴¹I	53	88	140.93503(21)#	430(20) ms	7/2+#
¹⁴²I	53	89	141.94018(43)#	~200 ms	2-#
¹⁴³I	53	90	142.94456(43)#	100# ms [>300 ns]	7/2+#
¹⁴⁴I	53	91	143.94999(54)#	50# ms [>300 ns]	1-#

出典

^ “長寿命核分裂生成物の半減時間を9年以下に短縮”. 東京工業大学 (2020年1月14日). 2023年5月25日閲覧。
^ Erwann Rault, Stefaan Vandenberghe, Roel Van Holen, Jan De Beenhouwer, Steven Staelens, Ignace Lemahieu (2007). “Comparison of Image Quality of Different Iodine Isotopes (I-123, I-124, and I-131)” (abstract). Cancer Biotherapy & Radiopharmaceuticals 22 (3): 423–430. doi:10.1089/cbr.2006.323.

参考文献

Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report). Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005).
Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
- Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
- National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database (retrieved Sept. 2005).
- David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.

外部リンク

[1] “長寿命核分裂生成物の半減時間を9年以下に短縮”. 東京工業大学 (2020年1月14日). 2023年5月25日閲覧。

[2] Erwann Rault, Stefaan Vandenberghe, Roel Van Holen, Jan De Beenhouwer, Steven Staelens, Ignace Lemahieu (2007). “Comparison of Image Quality of Different Iodine Isotopes (I-123, I-124, and I-131)” (abstract). Cancer Biotherapy & Radiopharmaceuticals 22 (3): 423–430. doi:10.1089/cbr.2006.323.

[1]

[2]