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)
	励起エネルギー
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-#