A jód izotópjai

A test közepében látható sötét folt mellékvese-daganatot mutat (a bal oldali mellékvesén). A felvétel MIBG szcintigráfiás eljárással készült, a MIBG-ben lévő radiojód sugárzásának leképezésével. A két felvétel elölről, illetve hátulról készült ugyanarról a betegről. Látható még a pajzsmirigy sötét foltja a nyaknál, amit a pajzsmirigynek a gyógyszerből nem kívánt radiojód-felvétele okoz. A fej két oldalán látható felhalmozódás a nyálmirigyek jodidfelvételének következménye. A radioaktivitás megfigyelhető a húgyhólyagban is.

A jódnak (I) 37 izotópja ismert a ¹⁰⁸I-tól a ¹⁴⁴I-ig, de közülük csak egy, a ¹²⁷I stabil. A jód tehát tiszta elem.

Leghosszabb élettartamú radioaktív izotópja a ¹²⁹I, ennek felezési ideje 15,7 millió év, ami túlságosan kicsi ahhoz, hogy primordiális nuklidként fennmaradhasson. A ¹²⁹I kozmogén forrásai csak rendkívül kis mennyiségben termelik ezt az izotópot, így ez az atomtömeg mérését nem befolyásolja – a jód egyetlen nuklidból álló elem: olyan elem, amelynek a természetben csak egyetlen nuklidja fordul elő. A Földön a ¹²⁹I-ből származó radioaktivitás nagy része emberi eredetű: a korai kísérleti atomrobbantások és a reaktorbalesetek nemkívánatos hosszú élettartamú melléktermékei.

A jód többi radioizotópjának felezési ideje kevesebb, mint 60 nap, közülük négyet – a ¹²³I-at, a ¹²⁴I-et, a ¹²⁵I-öt és a ¹³¹I-et – az orvostudomány nyomjelzőként vagy terápiás célra használ. Az összes radioaktív jód ipari előállítása erre a négy radionuklidra korlátozódik.

A ¹³⁵I felezési ideje kevesebb, mint hét óra, ami túl rövid ahhoz, hogy a biológiában felhasználhassák. Ezen izotóp helyben történő elkerülhetetlen keletkezése fontos tényező az atomreaktorok szabályozásában, mivel bomlásterméke, a ¹³⁵Xe a leghatékonyabb ismert neutronelnyelő, a jódgödörként ismert jelenségért felelős nuklid.

Az ipari előállításon kívül a ¹³¹I (felezési ideje 8 nap) az egyik legnagyobb mennyiségben keletkező hasadási termék, ezért – nem szándékoltan – nagyon nagy mennyiségben keletkezik az atomreaktorokban. Illékonysága, rövid felezési ideje és a hasadási termékek közötti nagy gyakorisága miatt egy atomerőművi baleset során a környezetbe kikerülő radioaktív hulladékban a baleset utáni első héten (a másik rövid felezési idejű jódizotóppal, a 3 napos felezési idejű ¹³²Te-ből keletkező ¹³²I-vel együtt) a ¹³¹I okozza a legnagyobb mértékű radioaktív szennyezést.

A jód standard atomtömege 126,90447(3) u.

Az egyes izotópok hozzájárulása a Csernobili balesetet követően a (levegőben mért) összaktivitáshoz. Észrevehető a I-131 és Te-132/I-132 okozta sugárzás dominanciája az első hétben. (A kép adatai az OECD jelentéséből, valamint a 'The radiochemical manual' második kiadásából származnak.)

Fontosabb radioizotópok

A jód-129

A meteoritokban a stabil ¹²⁹Xe többletmenyiségéről kimutatták, hogy az annak a „primordiális” jód-129-nek a bomlásterméke, mely a Naprendszer kialakulásához anyagot szolgáltató szupernóvák robbanása során keletkezett. Ez az izotóp már régen lebomlott, ezért természetes körülmények között már nem fordul elő. Ez volt az első radionuklid, melynek létezését kimutatták a korai Naprendszerben. Bomlása a jód–xenon radiometrikus kormeghatározási módszer alapja, ez az eljárás a Naprendszer fejlődésének első 85 millió évét fedi le.

A jód-129 (¹²⁹I, felezési ideje 15,7 millió év) keletkezhet a Föld légkörében a xenon különböző izotópjaiból a kozmikus sugárzás által kiváltott spalláció révén, a kozmikus sugárzás müonjainak és a tellúr-130 kölcsönhatásából, valamint az urán és plutónium maghasadása során is, mind a felszín alatti kőzetekben, mint az atomreaktorokban. Mesterséges nukleáris folyamatok, különösen a fűtőanyag újrafeldolgozása és a légköri atomrobbantások elmosták az izotóp természetes jeleit. Mindazonáltal a felszín alatti vizekben felhasználják annak vizsgálatára, hogy kerül-e ki radioaktív szennyvíz a környezetbe. Hasonló módon a ¹²⁹I-et a csapadékvizekben is vizsgálták, hogy nyomon kövessék a csernobili baleset hasadási termékeit.

Bizonyos tekintetben a ¹²⁹I hasonlít a ³⁶Cl-hoz: oldható halogén, csak kevéssé reaktív, többnyire nem adszorbeálódó anion formájában található meg, és kozmogén, termonukleáris vagy in-situ reakciókban keletkezik. Hidrológiai vizsgálatokban a ¹²⁹I koncentrációját rendszerint a ¹²⁹I és a teljes I (gyakorlatilag az összes ¹²⁷I) arányaként adják meg. Mint ahogyan a ³⁶Cl/Cl, a természetes ¹²⁹I/I arány is nagyon kicsi, 10⁻¹⁴ és ⁻¹⁰ közötti érték (az 1960–70-es években a termonukleáris robbantások miatt a csúcsérték 10⁻⁷ körül volt). A ¹²⁹I és a ³⁶Cl közötti különbségek: előbbi hosszabb felezési idővel rendelkezik (15,7 millió, illetve 301 ezer év), erősen biofil és többféle – kémiailag eltérően viselkedő – ionos formában is előfordul (többnyire I⁻ és IO₃⁻). Ezek miatt a ¹²⁹I elég könnyen bekerül a bioszférába, mivel bekerül a növényzetbe, talajba, tejbe, állati szövetekbe stb.

A I-123, I-124, I-125 és I-131 izotópok a gyógyászatban és a biológiában

Mivel a jódot elsősorban a pajzsmirigy veszi fel, a jód radioaktív izotópjait (radiojód) kiterjedten használják a rendellenes működésű pajzsmirigy szövetek feltérképezésére (és a I-131 esetén) és elpusztítására. Utóbbi más, jód-131-tartalmú célzott szövetkereső és -pusztító radiofarmakonok (például MIBG) szelektív felvételére képes szövetek esetén is használatos. A jód másik, sugárterápiában használt izotópja a jód-125, de ezt csak brachyterápiaként, beültetett kapszula formájában alkalmazzák, ahol az izotóp nem tud kémiai kapcsolatba kerülni a test szöveteivel.

Jód-131

A jód-131 (¹³¹I) nyolc napos felezési idejű béta-sugárzó izotóp, viszonylag erős (átlagosan 190 keV, maximálisan 606 keV energiájú) béta-sugárzást bocsát ki, mely 0,6–2,0 mm mélyre hatol az elnyelő anyagban. Sugárzása felhasználható a pajzsmirigy csomóinak vagy túlműködő szöveteinek elpusztítására és Graves–Basedow-kór műtéti kezelése után a maradék pajzsmirigyszövet eltávolítására. Különösen Graves–Basedow-kór esetén a radioterápia előtt gyakran eltávolítják a pajzsmirigyet, elkerülendő az epilálás és a sugárzás káros hatásai által okozott mellékhatásokat. E terápia célja – melyet elsőként Dr. Saul Hertz fogalmazott meg 1941-ben – az, hogy elpusztítsa azokat a pajzsmirigyszöveteket, melyeket műtéti úton nem tudtak eltávolítani. Az eljárás során diagnosztikus vizsgálatot (diagnostic scan) követően ¹³¹I-et adnak be intravénásan vagy szájon át. Az eljárás – nagyobb mennyiségű radiojóddal – használható pajzsmirigyrák kezelésére is.

A ¹³¹I-et a pajzsmirigy szövetei veszik fel és azokban dúsul fel. A radioizotóp által kibocsátott béta-részecskék pusztítják a pajzsmirigy szövetet, de a környező szövetekre (melyek több mint 2,0 mm-re vannak a jódot felvevő szövettől) alig fejtenek ki károsító hatást. Roncsoló hatása miatt a ¹³¹I-et más, vízben oldható jóddal jelölt radiofarmakonokban (például az MIBG-ben) is használják szövetek terápiás elpusztítása céljából.

Nagy energiájú béta-sugárzása miatt a ¹³¹I a legrákkeltőbb az összes jódizotóp közül. Úgy vélik, hogy a hasadási termékkel (atomrobbantás miatti kihullás vagy atomerőművi baleset, mint például a csernobili baleset által) szennyezett területeken a többlet pajzsmirigyrákos esetek számának nagy részét ez az izotóp okozza.

Jód-123 és jód-125

A jód-123 gamma-sugárzó izotópot (felezési ideje 13 óra), valamint (ritkábban) a hosszabb élettartamú, lágyabb gamma-sugárzást kibocsátó jód-125 izotópot (utóbbi felezési ideje 59 nap) nukleáris medicinás képalkotás során használják a pajzsmirigy anatómiai és fiziológiás funkciónak feltérképezéséhez. Abnormális eredményt okozhatnak olyan rendellenességek, mint például a Graves–Basedow-kór vagy a Hashimoto-thyreoiditis. Mindkét izotóp elektronbefogással tellúrra bomlik, de a leánymag egyik esetben sem metastabil (mind a Te-123m, mind a Te125m magasabb energiaszintet jelentene, így radiojódból nem keletkezhetnek), így a tellúrmagok azonnal leadják a gerjesztési energiát (ennek felezési ideje mérhetetlenül rövid). Az elektronbefogást követően a I-123-ból keletkező gerjesztett Te-123 az esetek mintegy 13%-ában nagy sebességű, 127 keV-os belső konverziós elektront (nem béta-sugárzást) bocsát ki, de ez – a nuklid rövid felezési ideje és ezen bomlási mód viszonylag ritkább előfordulása miatt – csak kismértékű szövetkárosítást okoz. A többi esetben 159 keV energiájú gamma-foton lép ki, amely jól használható gamma-képalkotásra.

A I-125 elektronbefogásával keletkező gerjesztett Te-125 nuklidból is lép ki konverziós elektron (ennek energiája jóval kisebb, 35,5 keV), amely kis energiája miatt viszonylag kevéssé károsítja a szöveteket, noha ez a bomlási mód nagyobb valószínűséggel lép fel. A I-125/Te-125 bomlásakor kilépő viszonylag kis energiájú gamma-foton nem igazán alkalmas képalkotásra, de detektálható, és a több napos megfigyelést igénylő vizsgálatokhoz a hosszabb élettartamú izotóp alkalmazása szükséges.

Mind a I-123, mind a I-125 több, kis energiájú Auger elektront is kibocsát bomlása során, de ezek nem okoznak számottevő sejtkárosodást (a kétszálú DNS szakadását), ha a nuklidot nem olyan gyógyszermolekulába építik be, amely a sejtmagban vagy a DNS-ben halmozódik fel (a klinikai gyógyszereknél ilyen hatás sosem lép fel, de kísérleti állatmodelleknél tapasztalták már).

Kis dózisteljesítményű brachyterápiában a radioonkológusok gyakran használják a jód-125-öt nemcsak a pajzsmirigy, hanem főleg a prosztatarák kezelésére is. A I-125 terápiás alkalmazása titán kapszulába zárva történik, melyeket beültetik a tumorba és ott hagyják (permanens implantációs kezelés). A gamma-sugárzás kis energiája miatt a beültetett kapszulától távolabbi szövetek sugárkárosodása csekély.

Jód-124

A jód-124 a jód protonban gazdag izotópja, felezési ideje 4,18 nap. Bomlási módjai: 74,4% elektronbefogás, 25,6% pozitronemisszió. Bomlásterméke a ¹²⁴Te. A jód-124 ciklotronban többféle magreakció útján is előállítható. A leggyakrabban használt kiindulási anyaga a ¹²⁴Te.

A jód-124 jodid só formájában felhasználható a pajzsmirigy pozitronemissziós tomográfiával történő közvetlen képalkotására. A jód-124 a PET-ben radioaktív jelzőként is használható, melynél előnyt jelent a fluor-18-nál hosszabb felezési ideje. Ezen alkalmazása során a nuklidot kémiai kötéssel egy gyógyszermolekulához kapcsolva nyerik a pozitront emittáló radiofarmakont. Ezt juttatják utána a szervezetbe a PET-felvétel elkészítéséhez.

A jód-135 és az atomreaktorok szabályozása

A jód-135 felezési ideje 6,6 óra. Az atomreaktorok fizikájának szempontjából fontos izotóp, a reaktor működése során viszonylag nagy mennyiségben keletkező hasadási termék. Bomlásterméke a xenon-135, mely a termikus neutronokra nézve nagyon nagy neutronbefogási hatáskeresztmetszettel rendelkező reaktorméreg, ami az atomreaktorok szabályozásában számos nehézséget okoz. A jód-135 bomlása során felgyűlő xenon-135 ideiglenesen megakadályozhatja egy leállított reaktor újraindítását. Ezt a jelenséget xenonmérgezésnek vagy jódgödörnek nevezik.

Jód-128 és más izotópok

A jód fentebb nem tárgyalt, hasadási termékként keletkező izotópjainak (jód-128, jód-130, jód-132 és jód-133) felezési ideje csak néhány óra vagy perc, ami felhasználásukat szinte lehetetlenné teszi. A fentebb tárgyalt izotópok neutronban gazdagok, így béta-bomlással a xenon megfelelő izotópjává alakulnak. A jód-128 (felezési ideje 25 perc) elektronbefogással tellúr-128-ra vagy béta-bomlással xenon-128-ra bomolhat. Fajlagos aktivitása 2,177·10⁶ TBq/g.

Stabil jód (I-127), mint a pajzsmirigy radiojód felvétele elleni védelem

A nukleáris medicina szcintigráfiás vizsgálatai során, amikor nem a pajzsmirigyet célzó radiojód tartalmú vegyületekkel végeznek vizsgálatot vagy kezelést, a pajzsmirigy jódfelvételét gátló (nem radioaktív) kálium-jodidot is adnak a betegnek.

Nukleáris baleset révén radioaktív jód juthat a környezetbe, mely belégzéssel a tüdőn keresztül a szervezetbe kerülhet. A jódot a pajzsmirigy veszi fel, és mivel a szervezet nem tudja megkülönböztetni a stabil és a radioaktív jódot, a pajzsmirigyben feldúsuló radioaktív jód különböző megbetegedéseket okozhat. Ennek megelőzésére stabil jódot tartalmazó kálium-jodid tabletta („jódtabletta”) szedését rendelhetik el, mellyel – időben alkalmazva – a pajzsmirigy stabil jóddal telíthető, ezáltal a radiojód felvétele jelentősen csökkenthető. Ilyen célra Magyarország is rendelkezik készletekkel. A kálium-jodid tabletta más izotópok, illetve a radioaktív sugárzás hatásai ellen nem nyújt védelmet.

A jód-131 (a radioaktív kihullás leggyakoribb radiojód összetevője) is viszonylag gyorsan, 8 nap felezési idővel elbomlik, így az eredeti radiojód mennyiségének 99,5%-a három hónap elteltével eltűnik.

Táblázat

nuklid jele	Z(p)	N(n)	izotóptömeg (u)	felezési idő	bomlási mód(ok)	leány- izotóp(ok)	magspin	jellemző izotóp- összetétel (móltört)	természetes ingadozás (móltört)
	gerjesztési energia
108I	53	55	107,94348(39)#	36(6) ms	α (90%)	104Sb	(1)#
					β+ (9%)	108Te
					p (1%)	107Te
109I	53	56	108,93815(11)	103(5) µs	p (99,5%)	108Te	(5/2+)
					α (0,5%)	105Sb
110I	53	57	109,93524(33)#	650(20) ms	β+ (83%)	110Te	1+#
					α (17%)	106Sb
					β+, p (11%)	109Sb
					β+, α (1,09%)	106Sn
111I	53	58	110,93028(32)#	2,5(2) s	β+ (99,91%)	111Te	(5/2+)#
					α (0,088%)	107Sb
112I	53	59	111,92797(23)#	3,42(11) s	β+ (99,01%)	112Te
					β+, p (0,88%)	111Sb
					β+, α (0,104%)	108Sn
					α (0,0012%)	108Sb
113I	53	60	112,92364(6)	6,6(2) s	β+ (100%)	113Te	5/2+#
					α (3,3×10−7%)	109Sb
					β+, α	109Sn
114I	53	61	113,92185(32)#	2,1(2) s	β+	114Te	1+
					β+, p (ritka)	113Sb
114mI	265,9(5) keV			6,2(5) s	β+ (91%)	114Te	(7)
					IT (9%)	114I
115I	53	62	114,91805(3)	1,3(2) perc	β+	115Te	(5/2+)#
116I	53	63	115,91681(10)	2,91(15) s	β+	116Te	1+
116mI	400(50)# keV			3,27(16) µs			(7−)
117I	53	64	116,91365(3)	2,22(4) perc	β+	117Te	(5/2)+
118I	53	65	117,913074(21)	13,7(5) perc	β+	118Te	2−
118mI	190,1(10) keV			8,5(5) perc	β+	118Te	(7−)
					IT (ritka)	118I
119I	53	66	118,91007(3)	19,1(4) perc	β+	119Te	5/2+
120I	53	67	119,910048(19)	81,6(2) perc	β+	120Te	2−
120m1I	72,61(9) keV			228(15) ns			(1+,2+,3+)
120m2I	320(15) keV			53(4) perc	β+	120Te	(7−)
121I	53	68	120,907367(11)	2,12(1) óra	β+	121Te	5/2+
121mI	2376,9(4) keV			9,0(15) µs
122I	53	69	121,907589(6)	3,63(6) perc	β+	122Te	1+
123I	53	70	122,905589(4)	13,2235(19) óra	EC	123Te	5/2+
124I	53	71	123,9062099(25)	4,1760(3) nap	β+	124Te	2−
125I	53	72	124,9046302(16)	59,400(10) nap	EC	125Te	5/2+
126I	53	73	125,905624(4)	12,93(5) nap	β+ (56,3%)	126Te	2−
					β− (44,7%)	126Xe
127I	53	74	126,904473(4)	Stabil			5/2+	1,0000
128I	53	75	127,905809(4)	24,99(2) perc	β− (93,1%)	128Xe	1+
					β+ (6,9%)	128Te
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)·107 év	β−	129Xe	7/2+	nyomokban
130I	53	77	129,906674(3)	12,36(1) óra	β−	130Xe	5+
130m1I	39,9525(13) keV			8,84(6) perc	IT (84%)	130I	2+
					β− (16%)	130Xe
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) nap	β−	131Xe	7/2+
132I	53	79	131,907997(6)	2,295(13) óra	β−	132Xe	4+
132mI	104(12) keV			1,387(15) óra	IT (86%)	132I	(8−)
					β− (14%)	132Xe
133I	53	80	132,907797(5)	20,8(1) óra	β−	133Xe	7/2+
133m1I	1634,174(17) keV			9(2) s	IT	133I	(19/2−)
133m2I	1729,160(17) keV			~170 ns			(15/2−)
134I	53	81	133,909744(9)	52,5(2) perc	β−	134Xe	(4)+
134mI	316,49(22) keV			3,52(4) perc	IT (97,7%)	134I	(8)−
					β− (2,3%)	134Xe
135I	53	82	134,910048(8)	6,57(2) óra	β−	135Xe	7/2+
136I	53	83	135,91465(5)	83,4(10) s	β−	136Xe	(1−)
136mI	650(120) keV			46,9(10) s	β−	136Xe	(6−)
137I	53	84	136,917871(30)	24,13(12) s	β− (92,86%)	137Xe	(7/2+)
					β−, n (7,14%)	136Xe
138I	53	85	137,92235(9)	6,23(3) s	β− (94,54%)	138Xe	(2−)
					β−, n (5,46%)	137Xe
139I	53	86	138,92610(3)	2,282(10) s	β− (90%)	139Xe	7/2+#
					β−, n (10%)	138Xe
140I	53	87	139,93100(21)#	860(40) ms	β− (90,7%)	140Xe	(3)(−#)
					β−, n (9,3%)	139Xe
141I	53	88	140,93503(21)#	430(20) ms	β− (78%)	141Xe	7/2+#
					β−, n (22%)	140Xe
142I	53	89	141,94018(43)#	~200 ms	β− (75%)	142Xe	2−#
					β−, n (25%)	141Xe
143I	53	90	142,94456(43)#	100# ms [>300 ns]	β−	143Xe	7/2+#
144I	53	91	143,94999(54)#	50# ms [>300 ns]	β−	144Xe	1−#

Megjegyzések

• A # jel a nem kizárólag kísérletekből, hanem részben szisztematikus trendekből származó értéket jelöl. A nem kellő megalapozottsággal asszignált spinek zárójelben szerepelnek.
• A bizonytalanságokat rövid formában – a megfelelő utolsó számjegy után zárójelben – adjuk meg. A bizonytalanság értéke egy standard deviációnak felel meg, kivéve, ahol az izotóp-összetételt és standard atomtömeget a IUPAC nagyobb bizonytalansággal adja csak meg.

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben az Isotopes of iodine című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Források

• Izotóptömegek:
  • G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties”. Nuclear Physics A 729, 3–128. o. [2008. szeptember 23-i dátummal az eredetiből archiválva]. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. (Hozzáférés: 2008. szeptember 23.)  
• Izotóp-összetétel és standard atomtömegek:
  • J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman and P. D. P. Taylor (2003). „Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry 75 (6), 683–800. o. DOI:10.1351/pac200375060683.  
  • M. E. Wieser (2006). „Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry 78 (11), 2051–2066. o. DOI:10.1351/pac200678112051. Laikus összefoglaló 
• A felezési időkre, a spinekre és az izomer adatokra vonatkozó információk az alábbi forrásokból származnak:
  • G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties”. Nuclear Physics A 729, 3–128. o. [2008. szeptember 23-i dátummal az eredetiből archiválva]. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. (Hozzáférés: 2008. szeptember 23.)  
  • National Nuclear Data Center: NuDat 2.1 database. Brookhaven National Laboratory. (Hozzáférés: 2005. szeptember 1.)
  • N. E. Holden.szerk.: D. R. Lide: Table of the Isotopes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th, CRC Press, Section 11. o. (2004). ISBN 978-0-8493-0485-9 

További információk

• Iodine isotopes data from The Berkeley Laboratory Isotopes Project's
• Iodine-128, Iodine-130, Iodine-132 data from 'Wolframalpha'

A tellúr izotópjai	A jód izotópjai	A xenon izotópjai
Izotópok listája