2) зарядовым числом
3) спиновым числом
4) радиоактивной способностью
Изотопами называют разновидности атомов одного химического элемента, имеющие одинаковое число протонов в ядре, но различающееся число нейтронов. Число протонов определяется зарядовым, или атомным, числом Z и сохраняется у всех изотопов данного элемента. Массовое число A равно сумме протонов и нейтронов: A = Z + N, поэтому изменение числа нейтронов приводит к различию массового числа и атомной массы изотопов.
Одинаковое число электронов характерно для нейтральных атомов, однако оно не является главным критерием изотопии: при образовании ионов число электронов может изменяться без изменения состава ядра. Спиновое число зависит от ядерной структуры и не используется как определяющий признак изотопов. Радиоактивность также не обязательна: среди изотопов встречаются как стабильные нуклиды, так и радионуклиды, распадающиеся с испусканием альфа-, бета-частиц или гамма-квантов.
| Признак | Характеристика | Значение для радиотерапии и ядерной медицины |
|---|---|---|
| Зарядовое число Z | Одинаково у всех изотопов одного элемента; определяется числом протонов | Определяет химическую принадлежность нуклида и его положение в периодической системе |
| Число нейтронов N | Различается у изотопов одного элемента | Изменяет ядерную структуру, энергетические уровни и вероятность радиоактивного распада |
| Массовое число A | Равно сумме протонов и нейтронов; у изотопов различно | Используется для обозначения нуклида, например 60Co или 131I |
| Электронная оболочка | У нейтральных атомов одного элемента число электронов одинаково; у ионов оно зависит от заряда | Определяет химическое поведение и возможность включения радионуклида в биологически активные соединения |
| Радиоактивность | Может отсутствовать или присутствовать; не является обязательным признаком изотопа | Радионуклиды применяют для диагностики и лечения, стабильные изотопы радиоактивного излучения не создают |
| Период полураспада и вид излучения | Определяются конкретным изотопом и его ядерной устойчивостью | Влияют на выбор радиофармпрепарата, дозиметрию, глубину проникновения и радиобиологический эффект |
В радиотерапии свойства конкретного изотопа определяют его клиническое применение. Например, кобальт-60 и иридий-192 являются источниками гамма-излучения, а йод-131 используется благодаря сочетанию β-излучения и способности накапливаться в ткани щитовидной железы. Следовательно, правильным признаком изотопов является различие атомной массы, обусловленное неодинаковым числом нейтронов при одинаковом числе протонов.