Izotopi de plumb
Izotopii plumbului sunt varietăți ale elementului chimic plumb cu un număr diferit de neutroni în nucleu . Izotopi cunoscuți ai plumbului cu numere de masă de la 178 la 220 (număr de protoni 82, neutroni de la 96 la 138) și 48 de izomeri nucleari .
Plumbul este ultimul element din tabelul periodic care are izotopi stabili. Elementele după plumb nu au izotopi stabili. Nucleele de plumb au un înveliș de protoni închis Z = 82 ( număr magic ), ceea ce explică stabilitatea izotopilor elementului; nucleul de 208 Pb este dublu magic ( Z = 82, N = 126 ), este unul dintre cei cinci nuclizi dublu magici care există în natură.
Izotopi naturali ai plumbului
Plumbul natural este format din 4 izotopi stabili: [1]
- 204 Pb ( abundență izotopică 1,4 ± 0,6% )
- 206 Pb (abundență izotopică 24,1 ± 3,0% )
- 207 Pb (abundență izotopică 22,1 ± 5,0% )
- 208 Pb (abundență izotopică 52,4 ± 7,0% )
Împărțirea mare în abundența izotopică este cauzată nu de eroarea de măsurare, ci de împrăștierea observată în diferite minerale naturale datorită diferitelor lanțuri de origine radiogenă a plumbului. Izotopii 206 Pb, 207 Pb, 208 Pb sunt radiogeni, adică se formează ca urmare a dezintegrarii radioactive , respectiv 238 U, 235 U și 232 Th. Prin urmare, multe minerale au o compoziție izotopică diferită a plumbului datorită acumulării de produși de descompunere ai uraniului și toriu. Compoziția izotopică, care este dată mai sus, este caracteristică în principal pentru galena , în care practic nu există uraniu și toriu , și roci, în principal sedimentare, în care cantitatea de uraniu este în limitele Clarke . În mineralele radioactive , această compoziție diferă semnificativ și depinde de tipul de element radioactiv care compune mineralul . În mineralele de uraniu, cum ar fi uranitul UO 2 , pitchblenda UO 2 ( smoala de uraniu ), negru de uraniu , în care predomină semnificativ uraniul , izotopul radiogen 206 Pb rad predomină semnificativ asupra altor izotopi de plumb, iar concentrația acestuia poate ajunge la 90%. De exemplu, în smoală de uraniu (San Silver, Franța ) concentrația de 206 Pb este de 92,9%, în smoală de uraniu din Shinkolobwe (Kinshasa) - 94,25% [2] . În mineralele de toriu , de exemplu, în toritul ThSiO4 , predomină izotopul radiogenic 208 Pb rad . Astfel, în monazit din Kazahstan , concentrația de 208Pb este de 94,02%, în monazită din pegmatita Becket ( Zimbabwe ) este de 88,8% [2] . Există un complex de minerale, de exemplu, monazit (Ce, La, Nd)[PO 4 ], zircon ZrSiO 4 etc., în care uraniul și toriul sunt în raporturi variabile și, în consecință, toți sau majoritatea izotopilor de plumb sunt prezenți în raporturi diferite. Trebuie remarcat faptul că conținutul de plumb neradiogen din zirconi este extrem de scăzut, ceea ce le face un obiect convenabil pentru metoda de datare uraniu-toriu-plumb ( zirconometrie ).
Pe lângă izotopii stabili, alți izotopi radioactivi ai plumbului sunt observați în natură în urme, care fac parte din seria radioactivă a uraniului-238 ( 214 Pb și 210 Pb), uraniu-235 ( 211 Pb) și toriu-232 ( 212 Pb). Acești izotopi au depășit, dar încă au întâlnit uneori nume și denumiri istorice : 210 Pb - radiu D (RaD), 214 Pb - radiu B (RaB), 211 Pb - actiniu B (AcB), 212 Pb - toriu B (ThB). Conținutul lor natural este extrem de mic, în echilibru corespunde conținutului izotopului părinte al seriei, înmulțit cu raportul timpilor de înjumătățire ale izotopului fiică și strămoșului seriei. De exemplu, pentru plumb-212 din seria toriu, acest raport este (10,64 ore) / (1,405 10 10 ani) ≈ 9 10 −14 ; cu alte cuvinte, pentru fiecare 11 trilioane de atomi de toriu-232 în echilibru natural, există doar un atom de plumb-212.
Radioizotopi
Cei mai lungi izotopi radioactivi ai plumbului sunt 205 Pb (timp de înjumătățire 17,3 milioane de ani), 202 Pb (timp de înjumătățire 52.500 ani) și 210 Pb (timp de înjumătățire 22,2 ani). Timpul de înjumătățire al altor radioizotopi nu depășește 3 zile.
Aplicație
Plumb-212
212 Pb [3] este un izotop promițător pentru terapia cancerului cu particule alfa. Timp de înjumătățire 10 ore, izotop final 208 Pb. Lanțul de descompunere creează radiații alfa și beta. Izotopul este introdus în compoziția unui preparat farmaceutic, care este absorbit selectiv de celulele afectate. Particulele alfa au o cale liberă foarte scurtă în țesuturi, proporțională cu dimensiunea celulei. Astfel, efectul distructiv al radiațiilor ionizante este concentrat în țesuturile afectate, iar capacitatea distructivă ridicată a radiațiilor alfa ucide efectiv celulele afectate [4] .
212 Pb este inclus în lanțul de descompunere a 232 U , un izotop artificial obținut prin iradierea toriului natural cu neutroni de 232 Th într-un reactor. În scopuri medicale, sunt create generatoare mobile de 212 Pb, din care plumbul acumulat este spălat chimic.
Plumb-208
208Pb are o secțiune transversală scăzută de captare a neutronilor , ceea ce face ca acest izotop să fie potrivit ca agent de răcire pentru reactoarele nucleare răcite cu metal lichid.
Tabelul izotopilor de plumb
| Simbolul nuclidului |
nume istoric | Z (p) | N ( n ) | Masa izotopică [5] ( a.u.m. ) |
Timp de înjumătățire [6] ( T 1/2 ) |
Canal de dezintegrare | Produs de degradare | Spinul și paritatea nucleului [6] |
Prevalența izotopului în natură |
Gama de modificări ale abundenței izotopice în natură |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Energia de excitare | ||||||||||
| 178Pb _ | 82 | 96 | 178,003830(26) | 0,23(15) ms | α | 174 Hg | 0+ | |||
| 179 Pb | 82 | 97 | 179.00215(21)# | 3,9(1,1) ms | α | 175 Hg | (9/2−) | |||
| 180Pb _ | 82 | 98 | 179,997918(22) | 4,5(11) ms | α | 176 Hg | 0+ | |||
| 181Pb _ | 82 | 99 | 180,99662(10) | 45(20) ms | α (98%) | 177 Hg | (9/2−) | |||
| β + (2%) | 181Tl _ | |||||||||
| 182Pb _ | 82 | 100 | 181,992672(15) | 60(40) ms [55(+40−35) ms] |
α (98%) | 178 Hg | 0+ | |||
| β + (2%) | 182Tl _ | |||||||||
| 183Pb _ | 82 | 101 | 182,99187(3) | 535(30) ms | α (94%) | 179 Hg | (3/2−) | |||
| β + (6%) | 183Tl _ | |||||||||
| 183m Pb | 94(8) keV | 415(20) ms | α | 179 Hg | (13/2+) | |||||
| β + (rar) | 183Tl _ | |||||||||
| 184Pb _ | 82 | 102 | 183,988142(15) | 490(25) ms | α | 180 Hg | 0+ | |||
| β + (rar) | 184Tl _ | |||||||||
| 185Pb _ | 82 | 103 | 184,987610(17) | 6.3(4) s | α | 181 Hg | 3/2− | |||
| β + (rar) | 185Tl _ | |||||||||
| 185m Pb | 60(40)# keV | 4.07(15) art | α | 181 Hg | 13/2+ | |||||
| β + (rar) | 185Tl _ | |||||||||
| 186Pb _ | 82 | 104 | 185,984239(12) | 4.82(3) art | α (56%) | 182 Hg | 0+ | |||
| β + (44%) | 186Tl _ | |||||||||
| 187Pb _ | 82 | 105 | 186,983918(9) | 15.2(3) s | β + | 187Tl _ | (3/2−) | |||
| α | 183 Hg | |||||||||
| 187m Pb | 11(11) keV | 18.3(3) s | β + (98%) | 187Tl _ | (13/2+) | |||||
| α (2%) | 183 Hg | |||||||||
| 188Pb _ | 82 | 106 | 187,980874(11) | 25.5(1) s | β + (91,5%) | 188Tl _ | 0+ | |||
| α (8,5%) | 184 Hg | |||||||||
| 188m1Pb _ | 2578,2(7) keV | 830(210) nr | (8−) | |||||||
| 188m2 Pb | 2800(50) keV | 797(21) nr | ||||||||
| 189 Pb | 82 | 107 | 188,98081(4) | 51(3) s | β + | 189Tl _ | (3/2−) | |||
| 189m1Pb _ | 40(30)# keV | 50.5(2.1) s | β + (99,6%) | 189Tl _ | 13/2+ | |||||
| α (0,4%) | 185 Hg | |||||||||
| 189m2 Pb | 2475(30)# keV | 26(5) µs | (10)+ | |||||||
| 190 Pb | 82 | 108 | 189,978082(13) | 71(1) s | β + (99,1%) | 190 TL | 0+ | |||
| α (0,9%) | 186 Hg | |||||||||
| 190m1Pb _ | 2614,8(8) keV | 150 ns | (10)+ | |||||||
| 190m2 Pb | 2618(20) keV | 25 µs | (12+) | |||||||
| 190 m3Pb _ | 2658,2(8) keV | 7.2(6) µs | (11) | |||||||
| 191Pb _ | 82 | 109 | 190,97827(4) | 1,33(8) min | β + (99,987%) | 191Tl _ | (3/2−) | |||
| α (0,013%) | 187 Hg | |||||||||
| 191m Pb | 20(50) keV | 2,18(8) min | β + (99,98%) | 191Tl _ | 13/2(+) | |||||
| α (0,02%) | 187 Hg | |||||||||
| 192Pb _ | 82 | 110 | 191,975785(14) | 3,5(1) min | β + (99,99%) | 192Tl _ | 0+ | |||
| α (0,0061%) | 188 Hg | |||||||||
| 192m1Pb _ | 2581,1(1) keV | 164(7) ns | (10)+ | |||||||
| 192m2 Pb | 2625,1(11) keV | 1.1(5) µs | (12+) | |||||||
| 192m3 Pb | 2743,5(4) keV | 756(21) nr | (11) | |||||||
| 193Pb _ | 82 | 111 | 192,97617(5) | 5 minute | β + | 193Tl _ | (3/2−) | |||
| 193m1Pb _ | 130(80)# keV | 5,8(2) min | β + | 193Tl _ | 13/2(+) | |||||
| 193m2 Pb | 2612,5(5)+X keV | 135(+25−15) ns | (33/2+) | |||||||
| 194Pb _ | 82 | 112 | 193,974012(19) | 12,0(5) min | β + (100%) | 194Tl _ | 0+ | |||
| α (7,3⋅10 −6 %) | 190 Hg | |||||||||
| 195 Pb | 82 | 113 | 194,974542(25) | ~15 min | β + | 195Tl _ | 3/2#- | |||
| 195m1Pb _ | 202,9(7) keV | 15,0(12) min | β + | 195Tl _ | 13/2+ | |||||
| 195m2 Pb | 1759,0(7) keV | 10,0(7) µs | 21/2− | |||||||
| 196Pb _ | 82 | 114 | 195,972774(15) | 37(3) min | β + | 196Tl _ | 0+ | |||
| α (3⋅10 −5 %) | 192 Hg | |||||||||
| 196m1Pb _ | 1049,20(9) keV | <100 ns | 2+ | |||||||
| 196m2 Pb | 1738,27(12) keV | <1 µs | 4+ | |||||||
| 196m3 Pb | 1797,51(14) keV | 140(14) nr | 5− | |||||||
| 196m4Pb _ | 2693,5(5) keV | 270(4) ns | (12+) | |||||||
| 197 Pb | 82 | 115 | 196,973431(6) | 8,1(17) min | β + | 197Tl _ | 3/2− | |||
| 197m1Pb _ | 319,31(11) keV | 42,9(9) min | β + (81%) | 197Tl _ | 13/2+ | |||||
| IP (19%) | 197 Pb | |||||||||
| α (3⋅10 −4 %) | 193 Hg | |||||||||
| 197m2 Pb | 1914.10(25) keV | 1,15(20) µs | 21/2− | |||||||
| 198 Pb | 82 | 116 | 197,972034(16) | 2.4(1) h | β + | 198Tl _ | 0+ | |||
| 198m1Pb _ | 2141,4(4) keV | 4,19(10) µs | (7) | |||||||
| 198m2 Pb | 2231,4(5) keV | 137(10) ns | (9) | |||||||
| 198m3 Pb | 2820,5(7) keV | 212(4) ns | (12)+ | |||||||
| 199 Pb | 82 | 117 | 198,972917(28) | 90(10) min | β + | 199Tl _ | 3/2− | |||
| 199m1Pb _ | 429,5(27) keV | 12.2(3) min | IP (93%) | 199 Pb | (13/2+) | |||||
| β + (7%) | 199Tl _ | |||||||||
| 199m2 Pb | 2563,8(27) keV | 10.1(2) µs | (29/2−) | |||||||
| 200Pb _ | 82 | 118 | 199,971827(12) | 21.5(4) h | β + | 200 TL | 0+ | |||
| 201Pb _ | 82 | 119 | 200,972885(24) | 9.33(3) h | EZ (99%) | 201Tl _ | 5/2− | |||
| β + (1%) | ||||||||||
| 201m1Pb _ | 629,14(17) keV | 61(2) s | 13/2+ | |||||||
| 201 m2 Pb | 2718,5+X keV | 508(5) ns | (29/2−) | |||||||
| 202Pb _ | 82 | 120 | 201.972159(9) | 5.25(28)⋅10 4 ani | EZ (99%) | 202Tl _ | 0+ | |||
| α (1%) | 198 Hg | |||||||||
| 202m1Pb _ | 2169,83(7) keV | 3.53(1) h | IP (90,5%) | 202Pb _ | 9− | |||||
| EZ (9,5%) | 202Tl _ | |||||||||
| 202m2 Pb | 4142,9(11) keV | 110(5) ns | (16+) | |||||||
| 202m3 Pb | 5345,9(13) keV | 107(5) ns | (19−) | |||||||
| 203Pb _ | 82 | 121 | 202.973391(7) | 51.873(9) h | EZ | 203Tl _ | 5/2− | |||
| 203m1Pb _ | 825,20(9) keV | 6.21(8) s | IP | 203Pb _ | 13/2+ | |||||
| 203m2 Pb | 2949,47(22) keV | 480(7) ms | 29/2− | |||||||
| 203m3 Pb | 2923,4+X keV | 122(4) ns | (25/2−) | |||||||
| 204Pb _ | 82 | 122 | 203,9730436(13) [aprox. unu] | stabil (>1,4⋅10 17 ani) [8] [aprox. 2] | 0+ | 0,014(1) | 0,0104-0,0165 | |||
| 204m1Pb _ | 1274,00(4) keV | 265(10) nr | 4+ | |||||||
| 204m2 Pb | 2185,79(5) keV | 67,2(3) min | 9− | |||||||
| 204m3 Pb | 2264,33(4) keV | 0,45(+10−3) µs | 7− | |||||||
| 205Pb _ | 82 | 123 | 204,9744818(13) [aprox. 3] | 1.73(7)⋅10 7 ani [9] | EZ | 205Tl _ | 5/2− | |||
| 205m1Pb _ | 2,329(7) keV | 24.2(4) µs | 1/2− | |||||||
| 205m2 Pb | 1013,839(13) keV | 5,55(2) ms | 13/2+ | |||||||
| 205m3 Pb | 3195,7(5) keV | 217(5) ns | 25/2− | |||||||
| 206Pb _ | Radio G | 82 | 124 | 205,9744653(13) [aprox. patru] | stabil (>2,5⋅10 21 ani) [8] [aprox. 5] | 0+ | 0,241(1) | 0,2084-0,2748 | ||
| 206m1Pb _ | 2200,14(4) keV | 125(2) µs | 7− | |||||||
| 206m2 Pb | 4027,3(7) keV | 202(3) ns | 12+ | |||||||
| 207Pb _ | Actiniu D | 82 | 125 | 206,9758969(13) [aprox. 6] | stabil (>1,9⋅10 21 ani) [8] [aprox. 7] | 1/2− | 0,221(1) | 0,1762-0,2365 | ||
| 207m Pb | 1633,368(5) keV | 806(6) ms | IP | 207Pb _ | 13/2+ | |||||
| 208Pb _ | Toriu D | 82 | 126 | 207,9766521(13) [aprox. opt] | stabil (>2,6⋅10 21 ani) [8] [aprox. 9] | 0+ | 0,524(1) | 0,5128-0,5621 | ||
| 208m Pb | 4895(2) keV | 500(10) ns | 10+ | |||||||
| 209Pb _ | 82 | 127 | 208,9810901(19) | 3.253(14) h | β − | 209 Bi | 9/2+ | |||
| 210Pb _ | Radio D Plumb radio |
82 | 128 | 209,9841885(16) [aprox. zece] | 22.20(22) ani | β − (100%) | 210 Bi | 0+ | urme de cantități [aprox. unsprezece] | |
| α (1,9⋅10 −6 %) | 206 Hg | |||||||||
| 210m Pb | 1278(5) keV | 201(17) nr | 8+ | |||||||
| 211Pb _ | Actiniu B | 82 | 129 | 210,9887370(29) | 36.1(2) min | β − | 211 Bi | 9/2+ | urme de cantități [aprox. 12] | |
| 212Pb _ | Toriu B | 82 | 130 | 211,9918975(24) | 10.64(1) h | β − | 212 Bi | 0+ | urme de cantități [aprox. 13] | |
| 212m Pb | 1335(10) keV | 6,0(0,8) µs | IP | 212Pb _ | (8+) | |||||
| 213Pb _ | 82 | 131 | 212,996581(8) | 10.2(3) min | β − | 213 Bi | (9/2+) | |||
| 214Pb _ | Radiul B | 82 | 132 | 213,9998054(26) | 26,8(9) min | β − | 214 Bi | 0+ | urme de cantități [aprox. unsprezece] | |
| 214m Pb | 1420(20) keV | 6,2(0,3) µs | IP | 212Pb _ | 8+# | |||||
| 215Pb _ | 82 | 133 | 215,004660(60) | 2,34(0,19) min | β − | 215 Bi | 9/2+# | |||
| 216Pb _ | 82 | 134 | 216.008030(210)# | 1,65(0,2) min | β − | 216 Bi | 0+ | |||
| 216m Pb | 1514(20) keV | 400(40) ns | IP | 216Pb _ | 8+# | |||||
| 217Pb _ | 82 | 135 | 217.013140(320)# | 20(5) s | β − | 217 Bi | 9/2+# | |||
| 218Pb _ | 82 | 136 | 218.016590(320)# | 15(7) s | β − | 218 Bi | 0+ | |||
- ↑ Măsurătorile masei de plumb-208 publicate în 2022 îmbunătățesc precizia masei de plumb-204: M Pb204 = 203,973 042 09(18) a.m.u. [7]
- ↑ Teoretic, poate suferi dezintegrare alfa la 200 Hg.
- ↑ Măsurătorile masei de plumb-208 publicate în 2022 îmbunătățesc precizia masei de plumb-205: M Pb205 = 204,974 480 26(13) a.m.u. [7]
- ↑ Măsurătorile masei de plumb-208 publicate în 2022 îmbunătățesc precizia masei de plumb-206: M Pb206 = 205,974 463 79(12) a.m.u. [7]
- ↑ Teoretic, poate suferi dezintegrare alfa în 202 Hg.
- ↑ Măsurătorile masei de plumb-208 publicate în 2022 îmbunătățesc precizia masei de plumb-207: M Pb207 = 206,975 895 39(6) a.m.u. [7]
- ↑ Teoretic, poate suferi dezintegrare alfa în 203 Hg.
- ↑ Măsurătorile masei de plumb-208 publicate în 2022 îmbunătățesc precizia cu două ordine de mărime: M Pb208 = 207,976 650 571(14) a.m.u. [7]
- ↑ Teoretic, poate suferi dezintegrare alfa în 204 Hg.
- ↑ Măsurătorile masei de plumb-208 publicate în 2022 îmbunătățesc precizia masei de plumb-210: M Pb210 = 209,984 187 0(10) a.m.u. [7]
- ↑ 1 2 Produs de degradare intermediară a uraniului-238
- ↑ Produs de degradare intermediară a uraniului-235
- ↑ Produs de degradare intermediară al toriu-232
Explicații la tabel
- Abundența de izotopi este dată pentru majoritatea probelor naturale. Pentru alte surse, valorile pot varia foarte mult.
- Indicii 'm', 'n', 'p' (lângă simbol) denotă stările izomerice excitate ale nuclidului.
- Simbolurile îngroșate indică produse de degradare stabile. Simbolurile cu caractere cursive aldine denotă produse de descompunere radioactivă care au timpi de înjumătățire comparabil cu sau mai mare decât vârsta Pământului și, prin urmare, prezenți în amestecul natural.
- Valorile marcate cu un hash (#) nu sunt derivate numai din datele experimentale, ci sunt (cel puțin parțial) estimate din tendințele sistematice ale nuclizilor vecini (cu aceleași rapoarte Z și N ). Rotirea incertitudinii și/sau valorile de paritate sunt incluse în paranteze.
- Incertitudinea este dată ca un număr între paranteze, exprimat în unități ale ultimei cifre semnificative, înseamnă o abatere standard (cu excepția abundenței și a masei atomice standard a unui izotop conform datelor IUPAC , pentru care este o definiție mai complexă a incertitudinii). folosit). Exemple: 29770,6(5) înseamnă 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) înseamnă 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) înseamnă −2200,2 ± 1,8.
Note
- ↑ Meija J. și colab. Compozițiile izotopice ale elementelor 2013 (Raport tehnic IUPAC ) // Chimie pură și aplicată . - 2016. - Vol. 88 , nr. 3 . - P. 293-306 . - doi : 10.1515/pac-2015-0503 .
- ↑ 1 2 Voytkevich G. V., Miroshnikov A. E., Cookery A. S., Prokhorov V. G. Scurtă carte de referință despre geochimie. — M .: Nedra, 1970.
- ↑ Metoda de obținere a radionuclidului bismut-212
- ↑ Kokov KV, Egorova BV, German MN, Klabukov ID, Krasheninnikov ME și colab. 212Pb: Abordări de producție și aplicații de terapie țintită // Farmaceutică. - 2022. - T. 14 , nr. 1 . - S. 189 . — ISSN 1999-4923 . - doi : 10.3390/pharmaceutics14010189 .
- ↑ Date de la Wang M. , Audi G. , Kondev FG , Huang WJ , Naimi S. , Xu X. The Ame2016 atomic mass evaluation (I). evaluarea datelor de intrare; și proceduri de ajustare (engleză) // Chinese Physics C. - 2016. - Vol. 41 , iss. 3 . - P. 030002-1-030002-344 . - doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030002 .
- ↑ 1 2 Datele se bazează pe Audi G. , Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. Evaluarea Nubase2016 a proprietăților nucleare // Chinese Physics C . - 2017. - Vol. 41 , iss. 3 . - P. 030001-1-030001-138 . - doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030001 . - Cod .
- ↑ 1 2 3 4 5 6 Kromer K. și colab., High-precision mass measurement of double magic 208 Pb, arΧiv : 2210.11602 .
- ↑ 1 2 3 4 Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. Evaluarea Nubase2020 a proprietăților nucleare // Chinese Physics C. - 2021. - Vol. 45 , iss. 3 . - P. 030001-1-030001-180 . - doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
- ↑ NuDat 2.8 . Centrul Național de Date Nucleare. Preluat: 7 decembrie 2020.
| izotopi | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||