Izotopy ołowiu - Isotopes of lead
Liczebność izotopów różni się znacznie w zależności od próbki
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Standardowa masa atomowa A r, wzorzec (Pb) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ołów ( 82 Pb) ma cztery stabilne izotopy : 204 Pb, 206 Pb, 207 Pb, 208 Pb. Ołów-204 jest całkowicie pierwotnym nuklidem i nie jest nuklidem radiogennym . Trzy izotopy ołów-206, ołów-207 i ołów-208 reprezentują końce trzech łańcuchów rozpadu : odpowiednio szereg uranu (lub serii radu), serii aktynu i szeregu toru ; czwarty łańcuch rozpadu, seria neptunów , kończy się izotopem talu 205 Tl. Trzy serie zakończone ołowiem reprezentują produkty rozpadu łańcuchów długowiecznych pierwotnych 238 U , 235 U i 232 Th . Jednak każdy z nich występuje również, do pewnego stopnia, jako pierwotne izotopy, które powstały w supernowych, a nie radiogenicznie jako produkty potomne. Ustalony stosunek ołowiu-204 do pierwotnych ilości innych izotopów ołowiu może być użyty jako punkt odniesienia do oszacowania dodatkowych ilości ołowiu radiogennego obecnego w skałach w wyniku rozpadu uranu i toru. (Zobacz datowanie ołów-ołów i uran-ołów ).
Najdłużej żyjące radioizotopy to 205 Pb z okresem półtrwania 17,3 mln lat i 202 Pb z okresem półtrwania 52 500 lat. Krótko żyjący naturalnie występujący radioizotop, 210 Pb z okresem półtrwania 22,3 lat, jest przydatny do badania chronologii sedymentacji próbek środowiskowych w skalach czasowych krótszych niż 100 lat.
Względne obfitości czterech stabilnych izotopów wynoszą około 1,5%, 24%, 22% i 52,5%, łącznie dając standardową masę atomową (średnią ważoną liczebności stabilnych izotopów) 207,2 (1). Ołów jest pierwiastkiem z najcięższym stabilnym izotopem 208 Pb. (Bardziej masywny 209 Bi , długo uważany za stabilny, w rzeczywistości ma okres półtrwania 2,01 × 10 19 lat.) Obecnie znanych jest łącznie 43 izotopów ołowiu, w tym bardzo niestabilne gatunki syntetyczne.
W stanie w pełni zjonizowanym izotop 205 Pb również staje się stabilny.
Lista izotopów
Nuklid |
Nazwa historyczna |
Z | N |
Masa izotopowa ( Da ) |
Pół życia |
Tryb zanikania |
Izotop córki |
Spin i parzystość |
Naturalna obfitość (ułamek molowy) | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Energia wzbudzenia | Normalna proporcja | Zakres zmienności | ||||||||
178 Pb | 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−) | |||
180 Pb | 82 | 98 | 179.997918 (22) | 4,5 (11) ms | α | 176 Hg | 0+ | |||
181 Pb | 82 | 99 | 180,99662 (10) | 45 (20) ms | α (98%) | 177 Hg | (9 / 2−) | |||
β + (2%) | 181 Tl | |||||||||
182 Pb | 82 | 100 | 181,992672 (15) | 60 (40) ms [55 (+ 40–35) ms] |
α (98%) | 178 Hg | 0+ | |||
β + (2%) | 182 Tl | |||||||||
183 Pb | 82 | 101 | 182,99187 (3) | 535 (30) ms | α (94%) | 179 Hg | (3 / 2−) | |||
β + (6%) | 183 Tl | |||||||||
183m Pb | 94 (8) keV | 415 (20) ms | α | 179 Hg | (13/2 +) | |||||
β + (rzadko) | 183 Tl | |||||||||
184 Pb | 82 | 102 | 183.988142 (15) | 490 (25) ms | α | 180 Hg | 0+ | |||
β + (rzadko) | 184 Tl | |||||||||
185 Pb | 82 | 103 | 184,987610 (17) | 6,3 (4) s | α | 181 Hg | 3 / 2− | |||
β + (rzadko) | 185 Tl | |||||||||
185m Pb | 60 (40) # keV | 4,07 (15) s | α | 181 Hg | 13/2 + | |||||
β + (rzadko) | 185 Tl | |||||||||
186 Pb | 82 | 104 | 185.984239 (12) | 4,82 (3), s | α (56%) | 182 Hg | 0+ | |||
β + (44%) | 186 Tl | |||||||||
187 Pb | 82 | 105 | 186,983918 (9) | 15.2 (3) s | β + | 187 Tl | (3 / 2−) | |||
α | 183 Hg | |||||||||
187m Pb | 11 (11) keV | 18.3 (3) s | β + (98%) | 187 Tl | (13/2 +) | |||||
α (2%) | 183 Hg | |||||||||
188 Pb | 82 | 106 | 187,980874 (11) | 25,5 (1) s | β + (91,5%) | 188 Tl | 0+ | |||
α (8,5%) | 184 Hg | |||||||||
188m1 Pb | 2578,2 (7) keV | 830 (210) ns | (8−) | |||||||
188m2 Pb | 2800 (50) keV | 797 (21) ns | ||||||||
189 Pb | 82 | 107 | 188.98081 (4) | 51 ust. 3 pkt | β + | 189 Tl | (3 / 2−) | |||
189m1 Pb | 40 (30) # keV | 50,5 (2,1) s | β + (99,6%) | 189 Tl | 13/2 + | |||||
α (0,4%) | 185 Hg | |||||||||
189m2 Pb | 2475 (30) # keV | 26 (5) μs | (10) + | |||||||
190 Pb | 82 | 108 | 189,978082 (13) | 71 ust. 1 pkt | β + (99,1%) | 190 Tl | 0+ | |||
α (0,9%) | 186 Hg | |||||||||
190m1 Pb | 2614,8 (8) keV | 150 ns | (10) + | |||||||
190m2 Pb | 2618 (20) keV | 25 μs | (12+) | |||||||
190m3 Pb | 2658.2 (8) keV | 7,2 (6) μs | (11) - | |||||||
191 Pb | 82 | 109 | 190.97827 (4) | 1,33 (8) min | β + (99,987%) | 191 Tl | (3 / 2−) | |||
α (0,013%) | 187 Hg | |||||||||
191m Pb | 20 (50) keV | 2,18 (8) min | β + (99,98%) | 191 Tl | 13/2 (+) | |||||
α (0,02%) | 187 Hg | |||||||||
192 Pb | 82 | 110 | 191.975785 (14) | 3,5 (1) min | β + (99,99%) | 192 Tl | 0+ | |||
α (0,0061%) | 188 Hg | |||||||||
192m1 Pb | 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) ns | (11) - | |||||||
193 Pb | 82 | 111 | 192.97617 (5) | 5 minut | β + | 193 Tl | (3 / 2−) | |||
193m1 Pb | 130 (80) # keV | 5,8 (2) min | β + | 193 Tl | 13/2 (+) | |||||
193m2 Pb | 2612,5 (5) + X keV | 135 (+ 25-15) ns | (33/2 +) | |||||||
194 Pb | 82 | 112 | 193,974012 (19) | 12,0 (5) min | β + (100%) | 194 Tl | 0+ | |||
α (7,3 × 10–6 %) | 190 Hg | |||||||||
195 Pb | 82 | 113 | 194,974542 (25) | ~ 15 min | β + | 195 Tl | 3/2 # - | |||
195m1 Pb | 202,9 (7) keV | 15,0 (12) min | β + | 195 Tl | 13/2 + | |||||
195m2 Pb | 1759,0 (7) keV | 10,0 (7) μs | 21 / 2− | |||||||
196 Pb | 82 | 114 | 195,972774 (15) | 37 (3) min | β + | 196 Tl | 0+ | |||
α (3 × 10–5 %) | 192 Hg | |||||||||
196m1 Pb | 1049.20 (9) keV | <100 ns | 2+ | |||||||
196m2 Pb | 1738,27 (12) keV | <1 μs | 4+ | |||||||
196m3 Pb | 1797,51 (14) keV | 140 (14) ns | 5− | |||||||
196m4 Pb | 2693,5 (5) keV | 270 (4) ns | (12+) | |||||||
197 Pb | 82 | 115 | 196.973431 (6) | 8,1 (17) min | β + | 197 Tl | 3 / 2− | |||
197m1 Pb | 319,31 (11) keV | 42,9 (9) min | β + (81%) | 197 Tl | 13/2 + | |||||
IT (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) godz | β + | 198 Tl | 0+ | |||
198m1 Pb | 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 ust. 4 ns | (12) + | |||||||
199 Pb | 82 | 117 | 198.972917 (28) | 90 (10) min | β + | 199 Tl | 3 / 2− | |||
199m1 Pb | 429,5 (27) keV | 12,2 (3) min | IT (93%) | 199 Pb | (13/2 +) | |||||
β + (7%) | 199 Tl | |||||||||
199m2 Pb | 2563,8 (27) keV | 10,1 (2) μs | (29 / 2−) | |||||||
200 Pb | 82 | 118 | 199,971827 (12) | 21,5 (4) godz | β + | 200 Tl | 0+ | |||
201 Pb | 82 | 119 | 200,972885 (24) | 9,33 (3) godz | WE (99%) | 201 Tl | 5 / 2− | |||
β + (1%) | ||||||||||
201m1 Pb | 629,14 (17) keV | 61 ust. 2 pkt | 13/2 + | |||||||
201m2 Pb | 2718,5 + X keV | 508 (5) ns | (29 / 2−) | |||||||
202 Pb | 82 | 120 | 201.972159 (9) | 5,25 (28) × 10 4 lat | WE (99%) | 202 Tl | 0+ | |||
α (1%) | 198 Hg | |||||||||
202m1 Pb | 2169,83 (7) keV | 3.53 (1) godz | IT (90,5%) | 202 Pb | 9− | |||||
EC (9,5%) | 202 Tl | |||||||||
202m2 Pb | 4142.9 (11) keV | 110 ust. 5 ns | (16+) | |||||||
202m3 Pb | 5345.9 (13) keV | 107 ust. 5 ns | (19−) | |||||||
203 Pb | 82 | 121 | 202.973391 (7) | 51,873 (9) godz | WE | 203 Tl | 5 / 2− | |||
203m1 Pb | 825.20 (9) keV | 6.21 (8) s | TO | 203 Pb | 13/2 + | |||||
203m2 Pb | 2949,47 (22) keV | 480 (7) ms | 29 / 2− | |||||||
203m3 Pb | 2923,4 + X keV | 122 ust. 4 ns | (25/2−) | |||||||
204 Pb | 82 | 122 | 203,9730436 (13) | Stabilny obserwacyjnie | 0+ | 0,014 (1) | 0,0104–0,0165 | |||
204m1 Pb | 1274,00 (4) keV | 265 (10) ns | 4+ | |||||||
204m2 Pb | 2185,79 (5) keV | 67,2 (3) min | 9− | |||||||
204m3 Pb | 2264.33 (4) keV | 0,45 (+ 10-3) μs | 7− | |||||||
205 Pb | 82 | 123 | 204.9744818 (13) | 1,73 (7) × 10 7 lat | WE | 205 Tl | 5 / 2− | |||
205m1 Pb | 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− | |||||||
206 Pb | Rad G | 82 | 124 | 205,9744653 (13) | Stabilny obserwacyjnie | 0+ | 0,241 (1) | 0,2084–0,2748 | ||
206m1 Pb | 2200.14 (4) keV | 125 (2) μs | 7− | |||||||
206m2 Pb | 4027,3 (7) keV | 202 ust. 3 ns | 12+ | |||||||
207 Pb | Aktyn D | 82 | 125 | 206.9758969 (13) | Stabilny obserwacyjnie | 1 / 2− | 0,221 (1) | 0,1762–0,2365 | ||
207m Pb | 1633.368 (5) keV | 806 (6) ms | TO | 207 Pb | 13/2 + | |||||
208 Pb | Tor D | 82 | 126 | 207.9766521 (13) | Stabilny obserwacyjnie | 0+ | 0,524 (1) | 0,5128–0,5621 | ||
208m Pb | 4895 (2) keV | 500 (10) ns | 10+ | |||||||
209 Pb | 82 | 127 | 208,9810901 (19) | 3,253 (14) godz | β - | 209 Bi | 9/2 + | Ślad | ||
210 Pb | Radium D Radiolead Radio-lead |
82 | 128 | 209.9841885 (16) | 22,3 (22) lat | β - (100%) | 210 Bi | 0+ | Ślad | |
α (1,9 × 10–6 %) | 206 Hg | |||||||||
210m Pb | 1278 (5) keV | 201 (17) ns | 8+ | |||||||
211 Pb | Aktyn B | 82 | 129 | 210.9887370 (29) | 36,1 (2) min | β - | 211 Bi | 9/2 + | Ślad | |
212 Pb | Tor B. | 82 | 130 | 211,9918975 (24) | 10,64 (1) godz | β - | 212 Bi | 0+ | Ślad | |
212m Pb | 1335 (10) keV | 6,0 (0,8) μs | TO | 212 Pb | (8+) | |||||
213 Pb | 82 | 131 | 212,996581 (8) | 10,2 (3) min | β - | 213 Bi | (9/2 +) | |||
214 Pb | Rad B | 82 | 132 | 213,9998054 (26) | 26,8 (9) min | β - | 214 Bi | 0+ | Ślad | |
214m Pb | 1420 (20) keV | 6,2 (0,3) μs | TO | 212 Pb | 8 + # | |||||
215 Pb | 82 | 133 | 215,004660 (60) | 2,34 (0,19) min | β - | 215 Bi | 9/2 + # | |||
216 Pb | 82 | 134 | 216.008030 (210) # | 1,65 (0,2) min | β - | 216 Bi | 0+ | |||
216m Pb | 1514 (20) keV | 400 (40) ns | TO | 216 Pb | 8 + # | |||||
217 Pb | 82 | 135 | 217.013140 (320) # | 20 (5) s | β - | 217 Bi | 9/2 + # | |||
218 Pb | 82 | 136 | 218.016590 (320) # | 15 (7) s | β - | 218 Bi | 0+ |
- ^ m Pb - wzbudzony izomer jądrowy .
- ^ () - Niepewność (1 σ ) jest podana w zwięzłej formie w nawiasach po odpowiednich ostatnich cyfrach.
- ^ # - Masa atomowa oznaczona #: wartość i niepewność nie pochodzą z czysto eksperymentalnych danych, ale przynajmniej częściowo z trendów z powierzchni masy (TMS).
-
^
Tryby rozpadu:
WE: Wychwytywanie elektronów TO: Przejście izomeryczne - ^ Pogrubiony symbol kursywy jako córka - produkt córki jest prawie stabilny.
- ^ Pogrubiony symbol jako córka - produkt córki jest stabilny.
- ^ () wartość wirowania - wskazuje spin ze słabymi argumentami przypisania.
- ^ a b # - Wartości oznaczone # nie pochodzą wyłącznie z danych eksperymentalnych, ale przynajmniej częściowo z trendów sąsiednich nuklidów (TNN).
- ^ a b c Używane w datowaniu ołowiu-ołów
- ^ Uważa się, że ulega rozpadowi α do 200 Hg z okresem półtrwania ponad 1,4 × 10 20 lat
- ^ Ostateczny produkt rozpadu łańcucha rozpadu 4n + 2 ( seria radu lub uranu )
- ^ Kuhn, W. (1929). „LXVIII. Rozpraszanie promieniowania toru C ″ γ przez rad G i zwykły ołów”. Londyn, Edynburg i Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science . 8 (52): 628. doi : 10.1080 / 14786441108564923 .
- ^ Uważa się, że ulega rozpadowi α do 202 Hg z okresem półtrwania powyżej 2,5 × 10 21 lat
- ^ Ostateczny produkt rozpadu łańcucha rozpadu 4n + 3 ( seria Actinium )
- ^ Uważa się, że ulega rozpadowi α do 203 Hg z okresem półtrwania powyżej 1,9 × 10 21 lat
- ^ Ostateczny produkt rozpadu łańcucha rozpadu 4n ( seria Thorium )
- ^ Najcięższy z obserwacji stabilnych nuklidów, uważa się, że ulega rozpadowi α do 204 Hg z okresem półtrwania powyżej 2,6 × 10 21 lat
- ^ Pośredni produkt rozpadu 237 Np
- ^ B pośredni zaniku produktu z 238 U
- ^ Pośredni zaniku produktu z 235 U
- ^ Pośredni rozpad produktu w 232 Th
Ołów-206
206 Pb jest ostatnim krokiem w łańcuchu rozpadu 238 U , „szeregu radu” lub „szeregu uranu”. W systemie zamkniętym z czasem dana masa 238 U będzie zanikać w sekwencji etapów, których kulminacją będzie 206 Pb. Produkcja półproduktów ostatecznie osiąga równowagę (choć zajmuje to dużo czasu, ponieważ okres półtrwania 234 jednostek wynosi 245 500 lat). Po osiągnięciu tego ustabilizowanego układu stosunek 238 U do 206 Pb będzie się stopniowo zmniejszał, podczas gdy stosunki innych produktów pośrednich pozostaną stałe.
Podobnie jak większość radioizotopów znaleźć w serii radu, 206 Pb początkowo nazwany jako odmiana radu, a zwłaszcza radu G . Jest to produkt rozpadu zarówno 210 Po (historycznie nazywanego radem F ) przez rozpad alfa , jak i znacznie rzadszego 206 Tl ( rad E II ) przez rozpad beta .
Ołów-206 zaproponowano do stosowania w chłodziwie reaktora rozszczepienia jądrowego szybkiego powielania zamiast stosowania naturalnej mieszaniny ołowiu (która zawiera również inne stabilne izotopy ołowiu) jako mechanizmu poprawiającego ekonomię neutronów i znacznie ograniczającego niepożądaną produkcję wysoce radioaktywnych produktów ubocznych.
Ołów-204, -207 i -208
204 Pb jest całkowicie pierwotny , a zatem jest przydatny do szacowania odsetka innych izotopów ołowiu w danej próbce, które są również pierwotne, ponieważ względne ułamki różnych pierwotnych izotopów ołowiu są wszędzie stałe. Zakłada się zatem, że każdy nadmiar ołowiu-206, -207 i -208 ma pochodzenie radiogeniczne , co pozwala na użycie różnych schematów datowania uranu i toru do oszacowania wieku skał (czasu od ich powstania) na podstawie względnej obfitości ołowiu -204 do innych izotopów.
207 PB koniec cyklu aktynu z 235 U .
208 PB koniec cyklu toru od 232 Th . Chociaż w większości miejsc na Ziemi stanowi tylko około połowę składu ołowiu, można go znaleźć naturalnie wzbogacony do około 90% w rudy toru. 208 Pb jest najcięższym znanym stabilnym izotopem dowolnego pierwiastka, a także najcięższym znanym podwójnie magicznym jądrem, ponieważ Z = 82 i N = 126 odpowiadają zamkniętym powłokom jądrowym . W konsekwencji tej szczególnie stabilnej konfiguracji, przekrój poprzeczny wychwytu neutronów jest bardzo mały (nawet niższy niż w przypadku deuteru w widmie termicznym), co sprawia, że jest on interesujący dla szybkich reaktorów chłodzonych ołowiem .
Bibliografia
Masy izotopów z:
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The N UBASE assessment of nuclear and decay properties" , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 .001 CS1 maint: zniechęcony parametr ( link )
Skład izotopowy i standardowe masy atomowe z:
- de Laeter, John Robert ; Böhlke, John Karl; De Bièvre Paul; Hidaka, Hiroshi; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin JR; Taylor, Philip DP (2003). „Masy atomowe pierwiastków. Przegląd 2000 (Raport techniczny IUPAC)” . Chemia czysta i stosowana . 75 (6): 683–800. doi : 10.1351 / pac200375060683 .
- Wieser, Michael E. (2006). „Masy atomowe pierwiastków 2005 (raport techniczny IUPAC)” . Chemia czysta i stosowana . 78 (11): 2051–2066. doi : 10.1351 / pac200678112051 . Podsumowanie Lay .
Dane dotyczące okresu półtrwania, spinu i izomerów wybrane z następujących źródeł.
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The N UBASE assessment of nuclear and decay properties" , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 .001 CS1 maint: zniechęcony parametr ( link )
- Narodowe Centrum Danych Jądrowych . „Baza danych NuDat 2.x” . Brookhaven National Laboratory .
- Holden, Norman E. (2004). „11. Tabela izotopów”. W Lide, David R. (red.). Podręcznik chemii i fizyki CRC (wyd. 85). Boca Raton, Floryda : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9 .