El cobalto natural , Co, consta de un único isótopo estable , 59 Co (por lo tanto, el cobalto es un elemento mononucleídico ). Se han caracterizado veintiocho radioisótopos ; los más estables son 60 Co con una vida media de 5,2714 años, 57 Co (271,811 días), 56 Co (77,236 días) y 58 Co (70,844 días). Todos los demás isótopos tienen vidas medias de menos de 18 horas y la mayoría de estos tienen vidas medias de menos de 1 segundo. Este elemento también tiene 19 estados meta , de los cuales el más estable es 58m1 Co con una vida media de 8,853 h.
Los isótopos del cobalto tienen un peso atómico que va desde 50 Co hasta 78 Co. El principal modo de desintegración de los isótopos con una masa atómica menor que la del isótopo estable, 59 Co, es la captura de electrones , y el principal modo de desintegración de los de más de 59 unidades de masa atómica es la desintegración beta . Los principales productos de desintegración antes del 59 Co son los isótopos de hierro y los principales productos después son los isótopos de níquel .
Los radioisótopos se pueden producir mediante diversas reacciones nucleares . Por ejemplo, el 57Co se produce mediante la 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, 56 Ni se desintegra en 56 Co, y luego 56 Co se desintegra posteriormente en 56 Fe . Estas reacciones de desintegración alimentan la luminosidad mostrada en las curvas de desintegración de la luz . Se espera que tanto la curva de desintegración de la luz como la 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 alimentan. Esto ha sido confirmado por la observación de las curvas bolométricas de desintegración de la luz para SN 1987A . Entre 600 y 800 días después de que ocurriera SN1987A, la curva bolométrica de la luz disminuyó a una tasa 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 56Co , 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 captación de vitamina B12 . 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 unos 2 cm de diámetro y, como resultado, produce una penumbra geométrica , haciendo que el borde del campo de radiación sea borroso. El metal tiene la desafortunada costumbre de producir polvo fino, lo que causa problemas con la protección radiológica. La fuente de 60 Co es útil durante unos 5 años, pero incluso después de este punto sigue siendo muy radiactiva, por lo que las máquinas de cobalto han caído en desgracia en el mundo occidental, donde los aceleradores lineales son comunes.
El cobalto-60 ( 60 Co) es útil como fuente de rayos gamma porque se puede producir 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 57Co se utiliza como fuente en la espectroscopia Mössbauer de muestras que contienen hierro. La captura de electrones por el 57Co forma un estado excitado del núcleo del 57Fe , que a su vez se desintegra 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.