Изотопы свинца - Isotopes of lead

Основные изотопы свинца   ( 82 Pb)
Изотоп Разлагаться
избыток период полураспада ( т 1/2 ) Режим продукт
202 Пб син 5,25 (28) × 10 4  г ε 202 тл
204 Пб 1,4% стабильный
205 Пб след 1,73 (7) × 10 7  лет ε 205 Тл
206 Пб 24,1% стабильный
207 Пб 22,1% стабильный
208 Пб 52,4% стабильный
209 Пб след 3,253 (14) ч β - 209 Би
210 Pb след 22,3 (22) года β - 210 Би
211 Пб след 36,1 (2) мин β - 211 Би
212 Пб след 10,64 (1) ч β - 212 Би
214 Пб след 26,8 (9) мин β - 214 Би
Изотопные содержания сильно различаются в зависимости от образца.
Стандартный атомный вес A r, стандартный (Pb)

Свинец ( 82 Pb) имеет четыре стабильных изотопа : 204 Pb, 206 Pb, 207 Pb, 208 Pb. Свинец-204 полностью является первичным нуклидом, а не радиогенным нуклидом . Три изотопа свинец-206, свинец-207 и свинец-208 представляют собой концы трех цепочек распада : уранового ряда (или радиевого), актиниевого и ториевого , соответственно; четвертая цепочка распада, серия нептуния , заканчивается изотопом таллия 205 Tl. Три ряда, оканчивающиеся свинцом, представляют собой продукты цепочки распада долгоживущих первичных 238 U , 235 U и 232 Th соответственно. Однако каждый из них также встречается до некоторой степени как первичные изотопы, которые образовались в сверхновых, а не радиогенно как дочерние продукты. Фиксированное соотношение свинца-204 к первичным количествам других изотопов свинца можно использовать в качестве исходного уровня для оценки дополнительных количеств радиогенного свинца, присутствующего в горных породах в результате распада урана и тория. (См. Датирование свинцом и свинцом и датирование ураном свинцом ).

Самыми долгоживущими радиоизотопами являются 205 Pb с периодом полураспада 17,3 миллиона лет и 202 Pb с периодом полураспада 52 500 лет. Более короткоживущий радиоизотоп природного происхождения, 210 Pb с периодом полураспада 22,3 года, полезен для изучения хронологии седиментации проб окружающей среды во временных масштабах короче 100 лет.

Относительные содержания четырех стабильных изотопов составляют приблизительно 1,5%, 24%, 22% и 52,5%, что в сумме дает стандартный атомный вес (средневзвешенное содержание стабильных изотопов) 207,2 (1). Свинец - это элемент с самым тяжелым стабильным изотопом 208 Pb. (Более массивный 209 Bi , долгое время считавшийся стабильным, на самом деле имеет период полураспада 2,01 × 10 19 лет.) В настоящее время известно 43 изотопа свинца, включая очень нестабильные синтетические разновидности.

В полностью ионизированном состоянии изотоп 205 Pb также становится стабильным.

Список изотопов

Нуклид
Историческое
название
Z N Изотопная масса ( Да )
Период полураспада

Режим распада

Дочерний
изотоп

Спин и
паритет
Естественное изобилие (мольная доля)
Энергия возбуждения Нормальная пропорция Диапазон вариации
178 Пб 82 96 178,003830 (26) 0,23 (15) мс α 174 рт. 0+
179 Пб 82 97 179.00215 (21) # 3,9 (1,1) мс α 175 рт. (9 / 2-)
180 Пб 82 98 179.997918 (22) 4,5 (11) мс α 176 рт. 0+
181 Pb 82 99 180,99662 (10) 45 (20) мс α (98%) 177 рт. (9 / 2-)
β + (2%) 181 тл
182 Pb 82 100 181.992672 (15) 60 (40) мс
[55 (+ 40–35) мс]
α (98%) 178 рт. 0+
β + (2%) 182 тл
183 Пб 82 101 182.99187 (3) 535 (30) мс α (94%) 179 рт. (3/2-)
β + (6%) 183 тл
183m Pb 94 (8) кэВ 415 (20) мс α 179 рт. (13/2 +)
β + (редко) 183 тл
184 Пб 82 102 183.988142 (15) 490 (25) мс α 180 рт. 0+
β + (редко) 184 тл
185 Пб 82 103 184,9876 · 10 (17) 6,3 (4) с α 181 рт. 3 / 2-
β + (редко) 185 тл
185m Pb 60 (40) # кэВ 4.07 (15) с α 181 рт. 13/2 +
β + (редко) 185 тл
186 Пб 82 104 185.984239 (12) 4.82 (3) с α (56%) 182 рт. 0+
β + (44%) 186 тл
187 Pb 82 105 186.983918 (9) 15,2 (3) с β + 187 Тл (3/2-)
α 183 рт.
187m Pb 11 (11) кэВ 18,3 (3) с β + (98%) 187 Тл (13/2 +)
α (2%) 183 рт.
188 Пб 82 106 187.980874 (11) 25,5 (1) с β + (91,5%) 188 тл 0+
α (8,5%) 184 рт.
188м1 Pb 2578.2 (7) кэВ 830 (210) нс (8-)
188м2 Pb 2800 (50) кэВ 797 (21) нс
189 Pb 82 107 188.98081 (4) 51 (3) с β + 189 тл (3/2-)
189м1 Pb 40 (30) # кэВ 50,5 (2,1) с β + (99,6%) 189 тл 13/2 +
α (0,4%) 185 рт.
189м2 Pb 2475 (30) # кэВ 26 (5) мкс (10) +
190 Пб 82 108 189.978082 (13) 71 (1) с β + (99,1%) 190 Тл 0+
α (0,9%) 186 рт.
190 мл Pb 2614,8 (8) кэВ 150 нс (10) +
190м2 Pb 2618 (20) кэВ 25 мкс (12+)
190м3 Pb 2658.2 (8) кэВ 7,2 (6) мкс (11) -
191 Pb 82 109 190.97827 (4) 1,33 (8) мин β + (99,987%) 191 тл (3/2-)
α (0,013%) 187 рт.
191м Pb 20 (50) кэВ 2,18 (8) мин β + (99,98%) 191 тл 13/2 (+)
α (0,02%) 187 рт.
192 Pb 82 110 191.975785 (14) 3,5 (1) мин β + (99,99%) 192 тл 0+
α (0,0061%) 188 рт.
192 мл Pb 2581.1 (1) кэВ 164 (7) нс (10) +
192м2 Pb 2625.1 (11) кэВ 1,1 (5) мкс (12+)
192м3 Pb 2743,5 (4) кэВ 756 (21) нс (11) -
193 Пб 82 111 192.97617 (5) 5 мин β + 193 Тл (3/2-)
193м1 Pb 130 (80) # кэВ 5,8 (2) мин β + 193 Тл 13/2 (+)
193м2 Pb 2612,5 (5) + X кэВ 135 (+ 25−15) нс (33/2 +)
194 Пб 82 112 193.974012 (19) 12,0 (5) мин β + (100%) 194 тл 0+
α (7,3 × 10 −6 %) 190 рт.
195 Pb 82 113 194.974542 (25) ~ 15 мин. β + 195 TL 3/2 # -
195 мл Pb 202,9 (7) кэВ 15,0 (12) мин β + 195 TL 13/2 +
195м2 Pb 1759.0 (7) кэВ 10,0 (7) мкс 21 / 2−
196 Пб 82 114 195.972774 (15) 37 (3) мин β + 196 тл 0+
α (3 × 10 −5 %) 192 рт.
196м1 Pb 1049.20 (9) кэВ <100 нс 2+
196м2 Pb 1738.27 (12) кэВ <1 мкс 4+
196м3 Pb 1797,51 (14) кэВ 140 (14) нс 5−
196м4 Пб 2693,5 (5) кэВ 270 (4) нс (12+)
197 Pb 82 115 196.973431 (6) 8,1 (17) мин β + 197 тл 3 / 2-
197 мл Pb 319.31 (11) кэВ 42,9 (9) мин β + (81%) 197 тл 13/2 +
IT (19%) 197 Pb
α (3 × 10 −4 %) 193 рт.
197м2 Pb 1914.10 (25) кэВ 1,15 (20) мкс 21 / 2−
198 Pb 82 116 197.972034 (16) 2,4 (1) ч β + 198 Тл 0+
198 мл Pb 2141,4 (4) кэВ 4,19 (10) мкс (7) -
198м2 Pb 2231,4 (5) кэВ 137 (10) нс (9) -
198м3 Pb 2820,5 (7) кэВ 212 (4) нс (12) +
199 Pb 82 117 198.972917 (28) 90 (10) мин β + 199 Тл 3 / 2-
199 мл Pb 429,5 (27) кэВ 12,2 (3) мин IT (93%) 199 Pb (13/2 +)
β + (7%) 199 Тл
199м2 Pb 2563,8 (27) кэВ 10,1 (2) мкс (29 / 2-)
200 Пб 82 118 199.971827 (12) 21,5 (4) ч β + 200 Тл 0+
201 Pb 82 119 200.972885 (24) 9,33 (3) ч ЭК (99%) 201 тл 5 / 2-
β + (1%)
201 мл Pb 629.14 (17) кэВ 61 (2) с 13/2 +
201м2 Pb 2718,5 + X кэВ 508 (5) нс (29 / 2-)
202 Пб 82 120 201.972159 (9) 5,25 (28) × 10 4  г ЭК (99%) 202 тл 0+
α (1%) 198 рт.
202м1 Pb 2169.83 (7) кэВ 3,53 (1) ч ИТ (90,5%) 202 Пб 9−
ЭК (9,5%) 202 тл
202м2 Pb 4142.9 (11) кэВ 110 (5) нс (16+)
202м3 Pb 5345.9 (13) кэВ 107 (5) нс (19-)
203 Пб 82 121 202.973391 (7) 51,873 (9) ч EC 203 тл 5 / 2-
203 мл Pb 825.20 (9) кэВ 6.21 (8) с ЭТО 203 Пб 13/2 +
203м2 Pb 2949.47 (22) кэВ 480 (7) мс 29 / 2−
203м3 Pb 2923,4 + X кэВ 122 (4) нс (25 / 2-)
204 Пб 82 122 203.9730436 (13) Наблюдательно стабильный 0+ 0,014 (1) 0,0104–0,0165
204 мл Pb 1274.00 (4) кэВ 265 (10) нс 4+
204м2 Pb 2185.79 (5) кэВ 67,2 (3) мин 9−
204м3 Pb 2264.33 (4) кэВ 0,45 (+ 10−3) мкс 7−
205 Пб 82 123 204.9744818 (13) 1,73 (7) × 10 7  лет EC 205 Тл 5 / 2-
205 мл Pb 2.329 (7) кэВ 24,2 (4) мкс 1 / 2-
205м2 Pb 1013,839 (13) кэВ 5,55 (2) мс 13/2 +
205м3 Pb 3195,7 (5) кэВ 217 (5) нс 25 / 2−
206 Пб Радий G 82 124 205.9744653 (13) Наблюдательно стабильный 0+ 0,241 (1) 0,2084–0,2748
206м1 Pb 2200.14 (4) кэВ 125 (2) мкс 7−
206м2 Pb 4027,3 (7) кэВ 202 (3) нс 12+
207 Пб Актиний D 82 125 206.9758969 (13) Наблюдательно стабильный 1 / 2- 0,221 (1) 0,1762–0,2365
207m Pb 1633,368 (5) кэВ 806 (6) мс ЭТО 207 Пб 13/2 +
208 Пб Торий D 82 126 207.9766521 (13) Наблюдательно стабильный 0+ 0,524 (1) 0,5128–0,5621
208m Pb 4895 (2) кэВ 500 (10) нс 10+
209 Пб 82 127 208.9810901 (19) 3,253 (14) ч β - 209 Би 9/2 + След
210 Pb Радий D
Radiolead
Радио-свинец
82 128 209.9841885 (16) 22,3 (22) года β - (100%) 210 Би 0+ След
α (1,9 × 10 −6 %) 206 рт.
210m Pb 1278 (5) кэВ 201 (17) нс 8+
211 Пб Актиний B 82 129 210.9887370 (29) 36,1 (2) мин β - 211 Би 9/2 + След
212 Пб Торий B 82 130 211.9918975 (24) 10,64 (1) ч β - 212 Би 0+ След
212m Pb 1335 (10) кэВ 6,0 (0,8) мкс ЭТО 212 Пб (8+)
213 Пб 82 131 212.996581 (8) 10,2 (3) мин β - 213 Би (9/2 +)
214 Пб Радий B 82 132 213.9998054 (26) 26,8 (9) мин β - 214 Би 0+ След
214m Pb 1420 (20) кэВ 6,2 (0,3) мкс ЭТО 212 Пб 8 + #
215 Пб 82 133 215,00 4660 (60) 2,34 (0,19) мин β - 215 Би 9/2 + #
216 Пб 82 134 216.008030 (210) # 1,65 (0,2) мин β - 216 Би 0+
216m Pb 1514 (20) кэВ 400 (40) нс ЭТО 216 Пб 8 + #
217 Пб 82 135 217.013140 (320) # 20 (5) с β - 217 Би 9/2 + #
218 Пб 82 136 218.016590 (320) # 15 (7) с β - 218 Би 0+
  1. ^ m Pb - Возбужденный ядерный изомер .
  2. ^ () - Неопределенность (1 σ ) дана в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  3. ^ # - Атомная масса с пометкой #: значение и погрешность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из тенденций, полученных с помощью массовой поверхности (TMS).
  4. ^ Режимы распада:
    EC: Электронный захват
    ЭТО: Изомерный переход
  5. ^ Дочерний символ выделен жирным курсивом - дочерний продукт почти стабилен.
  6. ^ Дочерний символ жирным шрифтом - Дочерний продукт стабилен.
  7. ^ () значение спина - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
  8. ^ a b # - Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN).
  9. ^ a b c Используется при свидании со свинцом.
  10. ^ Предполагается, что претерпевает α-распад до 200 Hg с периодом полураспада более 1,4 × 10 20 лет
  11. ^ Конечный продукт распада 4n + 2 цепочки распада ( серия Radium или Uranium )
  12. Перейти ↑ Kuhn, W. (1929). «LXVIII. Рассеяние γ-излучения тория C ″ радием G и обычным свинцом». Лондонский, Эдинбургский и Дублинский философский журнал и научный журнал . 8 (52): 628. DOI : 10.1080 / 14786441108564923 .
  13. ^ Предполагается, что претерпевает α-распад до 202 Hg с периодом полураспада более 2,5 × 10 21 года
  14. ^ Конечный продукт распада 4n + 3 цепочки распада ( серия Actinium )
  15. ^ Предполагается, что претерпевает α-распад до 203 Hg с периодом полураспада более 1,9 × 10 21 года
  16. ^ Конечный продукт распада 4n цепочки распада ( серия Thorium )
  17. ^ Самый тяжелый стабильный нуклид с наблюдениями, который, как считается, претерпевает α-распад до 204 Hg с периодом полураспада более 2,6 × 10 21 год
  18. ^ Промежуточный продукт распада 237 Np
  19. ^ Б Intermediate продукт распада из 238 U
  20. ^ Промежуточный продукт распада из 235 U
  21. ^ Промежуточный продукт распада из 232 Th


Свинец-206

206 Pb является последней ступенью в цепочке распада 238 U , «радиевого ряда» или «уранового ряда». В закрытой системе со временем данная масса 238 U будет распадаться в результате последовательности шагов, достигающих кульминации в 206 Pb. Производство промежуточных продуктов в конечном итоге достигает равновесия (хотя это занимает много времени, поскольку период полураспада 234 U составляет 245 500 лет). Как только эта стабилизированная система будет достигнута, отношение 238 U к 206 Pb будет неуклонно уменьшаться, в то время как отношения других промежуточных продуктов друг к другу останутся постоянными.

Как и большинство радиоизотопов найдены в серии радия, 206 Pb был первоначально назван как изменение радия, в частности радия G . Это продукт распада как 210 Po (исторически называемого радием F ) в результате альфа-распада , так и гораздо более редкого 206 Tl ( радий E II ) в результате бета-распада .

Свинец-206 был предложен для использования в теплоносителе ядерного реактора деления на быстрых нейтронах вместо использования смеси природного свинца (которая также включает другие стабильные изотопы свинца) в качестве механизма для улучшения нейтронной экономии и значительного подавления нежелательного образования высокорадиоактивных побочных продуктов.

Свинец-204, -207 и -208

204 Pb является полностью первичным и поэтому полезен для оценки доли других изотопов свинца в данном образце, которые также являются первичными, поскольку относительные доли различных первичных изотопов свинца везде постоянны. Таким образом, предполагается , что любой избыток свинца-206, -207 и -208 имеет радиогенное происхождение, что позволяет использовать различные схемы датирования урана и тория для оценки возраста горных пород (времени с момента их образования) на основе относительного содержания свинца. -204 к другим изотопам.

207 Pb является конец ряда актиния из 235 U .

208 Pb - конец ториевого ряда из 232 Th . Хотя в большинстве мест на Земле он составляет лишь примерно половину состава свинца, его можно найти с естественным обогащением примерно до 90% ториевыми рудами. 208 Pb является самым тяжелым известным стабильным изотопом любого элемента, а также самым тяжелым из известных дважды магических ядер, поскольку Z = 82 и N = 126 соответствуют закрытым ядерным оболочкам . Как следствие этого , особенно устойчивой конфигурации, ее захват нейтронов сечение является очень низким (даже ниже , чем у дейтерия в тепловом спектре), что делает его интерес для свинца охлаждения реакторов на быстрые нейтроны .

Рекомендации

Изотопные массы из:

Изотопные составы и стандартные атомные массы из:

Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из следующих источников.