Информационные списки

Изотопы висмута

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Изотопы висмута — разновидности химического элемента висмута с разным количеством нейтронов в ядре. Известны изотопы висмута с массовыми числами от 184 до 220 (количество протонов 83, нейтронов от 101 до 137) и более 50 ядерных изомеров.

Природный висмут является моноизотопным элементом, состоящим из единственного изотопа 209Bi. Он нестабилен, но имеет огромный период полураспада, много больше возраста Вселенной, 1,9·1019 лет.[1] Претерпевает альфа-распад, дочерний изотоп стабильный таллий-205.

Также в природе встречаются следовые количества других изотопов висмута, входящих в радиоактивные ряды урана и тория. Из них наиболее стабилен 210Bi (период полураспада 5 суток, входит в цепочку распада урана-238).

Наиболее долгоживущие из искусственных изотопов висмута 210mBi (период полураспада 3 млн лет), 208Bi (период полураспада 368 тыс. лет), 207Bi (период полураспада 33 года). Прочие изотопы имеют период полураспада менее года.

Применение

[править | править код]

212Bi[2] и 213Bi[3] являются перспективными изотопами для терапии рака альфа-частицами[англ.]. Период полураспада 60 и 45 минут, конечные изотопы 208Pb и 209Bi соответственно. Цепочка распада создаёт альфа и бета излучение. Изотоп вводится в состав фармацевтического препарата, который поглощается только поражёнными клетками. Альфа частицы имеют очень небольшую длину свободного пробега в тканях, соизмеримую с размером клетки. Таким образом разрушительное воздействие ионизирующего излучения концентрируется в поражённых тканях, а высокая разрушительная способность альфа-излучения эффективно убивает поражённые клетки.

212Bi входит в цепочку распада 232U, искусственного изотопа, получаемого облучением нейтронами в реакторе изотопа природного тория 232Th. Для медицинских целей создают мобильные генераторы 212Bi, из которых наработанный висмут вымывается химическим способом.

Таблица изотопов висмута

[править | править код]
Символ
нуклида
Историческое название Z(p) N(n) Масса изотопа[4]
(а. е. м.)
Период
полураспада
[5]
(T1/2)
Канал распада Продукт распада Спин и чётность
ядра[5]
Распространённость
изотопа в природе
Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
Энергия возбуждения
184Bi 83 101 184,00112(14)# 6,6(15) мс 3+#
184mBi 150(100)# кэВ 13(2) мс 10−#
185Bi 83 102 184,99763(6)# 2# мс p 184Pb 9/2−#
α (редко) 181Tl
185mBi 70(50)# кэВ 49(7) мкс α 181Tl 1/2+
p 184Pb
186Bi 83 103 185,99660(8) 14,8(7) мс α 182Tl (3+)
β+ (редко) 186Pb
186mBi 270(140)# кэВ 9,8(4) мс α 182Tl (10−)
β+ 186Pb
187Bi 83 104 186,993158(16) 32(3) мс α (50%) 183Tl 9/2−#
β+ (50%) 187Pb
187mBi 101(20) кэВ 320(70) мкс 1/2+#
187nBi 252(1) кэВ 7(5) мкс (13/2+)
188Bi 83 105 187,99227(5) 44(3) мс α 184Tl 3+#
β+ (редко) 188Pb
188mBi 210(140)# кэВ 220(40) мс α 184Tl (10−)
β+ (редко) 188Pb
189Bi 83 106 188,98920(6) 674(11) мс α (51%) 185Tl (9/2−)
β+ (49%) 189Pb
189mBi 181(6) кэВ 5,0(1) мс (1/2+)
189nBi 357(1) кэВ 880(50) нс (13/2+)
190Bi 83 107 189,9883(2) 6,3(1) с α (77%) 186Tl (3+)
β+ (23%) 190Pb
190mBi 420(180) кэВ 6,2(1) с α (70%) 186Tl (10−)
β+ (?) 190Pb
190nBi 690(180) кэВ >500(100) нс 7+#
191Bi 83 108 190,985786(8) 12,3(3) с α (60%) 187Tl (9/2−)
β+ (40%) 191Pb
191mBi 240(4) кэВ 124(5) мс α (75%) 187Tl (1/2+)
β+ (25%) 191Pb
192Bi 83 109 191,98546(4) 34,6(9) с β+ (82%) 192Pb (3+)
α (18%) 188Tl
192mBi 150(30) кэВ 39,6(4) с β+ (90,8%) 192Pb (10−)
α (9,2%) 188Tl
193Bi 83 110 192,98296(1) 67(3) с β+ (95%) 193Pb (9/2−)
α (5%) 189Tl
193mBi 308(7) кэВ 3,2(6) с α (90%) 189Tl (1/2+)
β+ (10%) 193Pb
194Bi 83 111 193,98283(5) 95(3) с β+ (99,54%) 194Pb (3+)
α (0,46%) 190Tl
194mBi 110(70) кэВ 125(2) с β+ 194Pb (6+, 7+)
α (редко) 190Tl
194nBi 230(90)# кэВ 115(4) с (10−)
195Bi 83 112 194,980651(6) 183(4) с β+ (99,97%) 195Pb (9/2−)
α (0,03%) 191Tl
195mBi 399(6) кэВ 87(1) с β+ (67%) 195Pb (1/2+)
α (33%) 191Tl
195nBi 2311,4+X кэВ 750(50) нс (29/2−)
196Bi 83 113 195,980667(26) 5,1(2) мин β+ (99,99%) 196Pb (3+)
α (0,00115%) 192Tl
196mBi 166,6(30) кэВ 0,6(5) с ИП 196Bi (7+)
β+ 196Pb
196nBi 270(3) кэВ 4,00(5) мин (10−)
197Bi 83 114 196,978864(9) 9,33(50) мин β+ (99,99%) 197Pb (9/2−)
α (10−4%) 193Tl
197mBi 690(110) кэВ 5,04(16) мин α (55%) 193Tl (1/2+)
β+ (45%) 197Pb
ИП (0,3%) 197Bi
197nBi 2129,3(4) кэВ 204(18) нс (23/2−)
197pBi 2360,4(5)+X кэВ 263(13) нс (29/2−)
197qBi 2383,1(7)+X кэВ 253(39) нс (29/2−)
197rBi 2929,5(5) кэВ 209(30) нс (31/2−)
198Bi 83 115 197,97921(3) 10,3(3) мин β+ 198Pb (2+, 3+)
198mBi 280(40) кэВ 11,6(3) мин β+ 198Pb (7+)
198nBi 530(40) кэВ 7,7(5) с 10−
199Bi 83 116 198,977672(13) 27(1) мин β+ 199Pb 9/2−
199mBi 667(4) кэВ 24,70(15) мин β+ (98%) 199Pb (1/2+)
ИП (2%) 199Bi
α (0,01%) 195Tl
199nBi 1947(25) кэВ 0,10(3) мкс (25/2+)
199pBi ~2547,0 кэВ 168(13) нс 29/2−
200Bi 83 117 199,978132(26) 36,4(5) мин β+ 200Pb 7+
200mBi 100(70)# кэВ 31(2) мин ЭЗ (90%) 200Pb (2+)
ИП (10%) 200Bi
200nBi 428,20(10) кэВ 400(50) мс (10−)
201Bi 83 118 200,977009(16) 108(3) мин β+ (99,99%) 201Pb 9/2−
α (10−4%) 197Tl
201mBi 846,34(21) кэВ 59,1(6) мин ЭЗ (92,9%) 201Pb 1/2+
ИП (6,8%) 201Bi
α (0,3%) 197Tl
201nBi 1932,2+X кэВ 118(28) нс (25/2+)
201pBi 1971,2+X кэВ 105(75) нс (27/2+)
201qBi 2739,90(20)+X кэВ 124(4) нс (29/2−)
202Bi 83 119 201,977742(22) 1,72(5) ч β+ 202Pb 5(+#)
α (10−5%) 198Tl
202mBi 615(7) кэВ 3,04(6) мкс (10#)−
202nBi 2607,1(5) кэВ 310(50) нс (17+)
203Bi 83 120 202,976876(23) 11,76(5) ч β+ 203Pb 9/2−
α (10−5%) 199Tl
203mBi 1098,14(7) кэВ 303(5) мс ИП 203Bi 1/2+
203nBi 2041,5(6) кэВ 194(30) нс 25/2+
204Bi 83 121 203,977813(28) 11,22(10) ч β+ 204Pb 6+
204mBi 805,5(3) кэВ 13,0(1) мс ИП 204Bi 10−
204nBi 2833,4(11) кэВ 1,07(3) мс (17+)
205Bi 83 122 204,977389(8) 15,31(4) сут β+ 205Pb 9/2−
206Bi 83 123 205,978499(8) 6,243(3) сут β+ 206Pb 6(+)
206mBi 59,897(17) кэВ 7,7(2) мкс (4+)
206nBi 1044,8(5) кэВ 890(10) мкс (10−)
207Bi 83 124 206,9784707(26) 32,9(14) лет β+ 207Pb 9/2−
207mBi 2101,49(16) кэВ 182(6) мкс 21/2+
208Bi 83 125 207,9797422(25) 3,68(4)⋅105 лет β+ 208Pb (5)+
208mBi 1571,1(4) кэВ 2,58(4) мс ИП 208Bi (10)−
209Bi 83 126 208,9803987(16)[прим. 1] 2,01(8)⋅1019 лет α 205Tl 9/2− 1,0000
210Bi Радий E 83 127 209,9841204(16)[прим. 2] 5,012(5) сут β 210Po 1− следовые количества[прим. 3]
α (1,32⋅10−4%) 206Tl
210mBi 271,31(11) кэВ 3,04(6)⋅106 лет α 206Tl 9−
211Bi Актиний C 83 128 210,987269(6) 2,14(2) мин α (99,72%) 207Tl 9/2− следовые количества[прим. 4]
β (0,276%) 211Po
211mBi 1257(10) кэВ 1,4(3) мкс (25/2−)
212Bi Торий C 83 129 211,9912857(21) 60,55(6) мин β (64,05%) 212Po 1(−) следовые количества[прим. 5]
α (35,94%) 208Tl
β, α (0,014%) 208Pb
212mBi 250(30) кэВ 25,0(2) мин α (67%) 208Tl (9−)
β (33%) 212mPo
β, α (0,3%) 208Pb
212nBi 2200(200)# кэВ 7,0(3) мин >16
213Bi
83 130 212,994385(5) 45,59(6) мин β (97,91%) 213Po 9/2−
α (2,09%) 209Tl
214Bi Радий C 83 131 213,998712(12) 19,9(4) мин β (99,97%) 214Po 1− следовые количества[прим. 3]
α (0,021%) 210Tl
β, α (0,003%) 210Pb
215Bi 83 132 215,001770(16) 7,6(2) мин β 215Po (9/2−) следовые количества[прим. 4]
215mBi 1347,5(25) кэВ 36,9(6) с ИП (76,9%) 215Bi (25/2−)
β (23,1%) 215Po
216Bi 83 133 216,006306(12) 2,17(5) мин β 216Po (6-, 7-)
216mBi 24(19) кэВ 6,6(21) мин β 216Po 3-#
217Bi 83 134 217,009372(19) 98,5(8) с β 217Po 9/2−#
217mBi 1480(40) кэВ 2,70(6) мкс ИП 217Bi 25/2−#
218Bi 83 135 218,014188(29) 33(1) с β 218Po (6-, 7-, 8-)
219Bi 83 136 219,017480(210)# 8,7(29) с β 219Po 9/2-#
220Bi 83 137 220,022350(320)# 9,5(57) с β 220Po 1-#
  1. Измерения массы свинца-208, опубликованные в 2022 году, улучшают точность массы висмута-209: MBi209 = 208,980 397 2(8) а.е.м.[6]
  2. Измерения массы свинца-208, опубликованные в 2022 году, улучшают точность массы висмута-210: MBi210 = 209,984 118 9(8) а.е.м.[6]
  3. 1 2 Промежуточный продукт распада урана-238
  4. 1 2 Промежуточный продукт распада урана-235
  5. Промежуточный продукт распада тория-232

Пояснения к таблице

[править | править код]
  • Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.
  • Индексами 'm', 'n', 'p', 'q', 'r' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.
  • Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада. Символами, выделенными жирным курсивом, обозначены радиоактивные продукты распада, имеющие периоды полураспада, сравнимые с возрастом Земли или превосходящие его и вследствие этого присутствующие в природной смеси.
  • Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями Z и N). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.
  • Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК, для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.

Примечания

[править | править код]
  1. Pierre de Marcillac, Noël Coron, Gérard Dambier, Jacques Leblanc, and Jean-Pierre Moalic. Experimental detection of α-particles from the radioactive decay of natural bismuth (англ.) // Nature : journal. — 2003. — April (vol. 422, no. 6934). — P. 876—878. — doi:10.1038/nature01541. — Bibcode2003Natur.422..876D. — PMID 12712201.
  2. Способ получения радионуклида висмут-212. Дата обращения: 20 июля 2018. Архивировано 20 июля 2018 года.
  3. Imam, S. Advancements in cancer therapy with alpha-emitters: a review (англ.) // International Journal of Radiation Oncology Biology Physics : journal. — 2001. — Vol. 51. — P. 271. — doi:10.1016/S0360-3016(01)01585-1.
  4. Данные приведены по Wang M., Audi G., Kondev F. G., Huang W. J., Naimi S., Xu X. The Ame2016 atomic mass evaluation (I). Evaluation of input data; and adjustment procedures (англ.) // Chinese Physics C. — 2016. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030002-1—030002-344. — doi:10.1088/1674-1137/41/3/030002.
  5. 1 2 Данные приведены по Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode2003NuPhA.729....3A.Открытый доступ
  6. 1 2 Kromer K.; et al. (Chunhai Lyu, Menno Door, Pavel Filianin, Zoltán Harman, Jost Herkenhoff, Wenjia Huang, Christoph H. Keitel, Daniel Lange, Yuri N. Novikov, Christoph Schweiger, Sergey Eliseev, Klaus Blaum). "High-precision mass measurement of doubly magic 208Pb". arXiv:2210.11602.