El cobalto natural , Co, consta de un único isótopo estable , 59 Co (por lo tanto, el cobalto es un elemento mononucleido ). Se han caracterizado veintiocho radioisótopos ; los más estables son el 60 Co con una vida media de 5,2714 años, el 57 Co (271,8 días), el 56 Co (77,27 días) y el 58 Co (70,86 días). Todos los demás isótopos tienen vidas medias inferiores a 18 horas y la mayoría de ellos tienen vidas medias inferiores a 1 segundo. Este elemento también tiene 11 metaestados , todos los cuales tienen vidas medias inferiores a 15 minutos.
Los isótopos de cobalto varían en peso atómico de 47 Co a 75 Co. El principal modo de desintegración para los isótopos con masa atómica menor que la del isótopo estable, 59 Co, es la captura de electrones y el principal modo de desintegración para aquellos de más de 59 Co. las unidades de masa atómica son la desintegración beta . Los principales productos de desintegración anteriores al 59 Co son los isótopos de hierro y los principales productos posteriores son los isótopos de níquel .
Los radioisótopos pueden producirse mediante diversas reacciones nucleares . Por ejemplo, el 57Co se produce mediante irradiación de hierro con ciclotrón . La reacción principal es la reacción (d,n) 56 Fe + 2 H → n + 57 Co. [4]
Una de las reacciones nucleares terminales en las estrellas antes de la supernova produce 56 Ni . Después de su producción, el 56 Ni se desintegra a 56 Co, y luego el 56 Co se desintegra posteriormente a 56 Fe . Estas reacciones de decadencia potencian la luminosidad que se muestra en las curvas de decadencia de la luz . Se espera que tanto las curvas de desintegración de la luz como las de desintegración radiactiva sean exponenciales. Por lo tanto, la curva de desintegración de la luz debería dar una indicación de las reacciones nucleares que la impulsan. Esto ha sido confirmado mediante la observación de las curvas de desintegración de la luz bolométrica de SN 1987A . Entre 600 y 800 días después de que ocurriera SN1987A, la curva de luz bolométrica disminuyó a un ritmo exponencial con valores de vida media de τ 1/2 = 68,6 días a τ 1/2 = 69,6 días. [6] La velocidad a la que disminuyó la luminosidad coincidió estrechamente con la desintegración exponencial del 56 Co con una vida media de τ 1/2 = 77,233 días.
El cobalto-57 ( 57 Co o Co-57) se utiliza en pruebas médicas; se utiliza como radiomarcador para la absorción de vitamina B 12 . Es útil para la prueba de Schilling . [7]
El cobalto-60 ( 60 Co o Co-60) se utiliza en radioterapia . Produce dos rayos gamma con energías de 1,17 MeV y 1,33 MeV. La fuente de 60 Co tiene aproximadamente 2 cm de diámetro y, como resultado, produce una penumbra geométrica , lo que hace que el borde del campo de radiación sea borroso. El metal tiene la desafortunada costumbre de producir polvo fino, lo que provoca problemas con la protección radiológica. La fuente de 60 Co es útil durante unos cinco años, pero incluso después de este punto sigue siendo muy radiactiva, por lo que las máquinas de cobalto han perdido popularidad en el mundo occidental, donde los Linac son comunes.
El cobalto-60 ( 60 Co) es útil como fuente de rayos gamma porque puede producirse en cantidades predecibles y por su alta radiactividad simplemente exponiendo el cobalto natural a neutrones en un reactor. [8] Los usos del cobalto industrial incluyen:
El 57 Co se utiliza como fuente en la espectroscopia de Mössbauer de muestras que contienen hierro. La captura de electrones por el 57 Co forma un estado excitado del núcleo de 57 Fe, que a su vez decae al estado fundamental con la emisión de un rayo gamma. La medición del espectro de rayos gamma proporciona información sobre el estado químico del átomo de hierro en la muestra.