Изотопы свинца - Isotopes of lead
Изотопные содержания сильно различаются в зависимости от образца | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Стандартный атомный вес Аr, стандарт(Pb) |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Свинец (82Pb) имеет четыре стабильных изотопы: 204Pb, 206Pb, 207Pb, 208Pb. Свинец-204 полностью первичный нуклид и не радиогенный нуклид. Три изотопа свинец-206, свинец-207 и свинец-208 представляют собой концы трех цепочки распада: the урановая серия (или радиевый ряд), актиниевый ряд, а ториевый ряд, соответственно; четвертая цепочка распада, нептуний ряд, заканчивается таллий изотоп 205Tl. Три ряда, оканчивающиеся свинцом, представляют собой продукты цепочки распада долгоживущих первобытных 238U, 235U, и 232Чт, 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. (Видеть ведущие знакомства и датирование свинца урана ).
Самый долгоживущий радиоизотопы находятся 205Pb с период полураспада 17,3 миллиона лет и 202Pb с периодом полураспада 52 500 лет. Короткоживущий радиоизотоп природного происхождения, 210Pb с периодом полураспада 22,3 года полезен для изучения осаждение хронология образцов окружающей среды на временных масштабах менее 100 лет.[2]
Относительные содержания четырех стабильных изотопов составляют приблизительно 1,5%, 24%, 22% и 52,5%, что в совокупности дает стандартный атомный вес (средневзвешенное содержание стабильных изотопов) 207,2 (1). Свинец - это элемент с самым тяжелым стабильным изотопом, 208Pb. (Более массивный 209Би, долгое время считавшийся стабильным, на самом деле имеет период полураспада 2,01 × 1019 лет.) В настоящее время известно 43 изотопа свинца, включая очень нестабильные синтетические разновидности.
В полностью ионизированном состоянии изотоп 205Pb также становится стабильным.[3]
Список изотопов
Нуклид[4] [n 1] | Исторический имя | Z | N | Изотопная масса (Да )[5] [n 2][n 3] | Период полураспада | Разлагаться Режим [n 4] | Дочь изотоп [n 5][n 6] | Вращение и паритет [n 7][n 8] | Природное изобилие (мольная доля) | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Энергия возбуждения[n 8] | Нормальная пропорция | Диапазон вариации | ||||||||
178Pb | 82 | 96 | 178.003830(26) | 0,23 (15) мс | α | 174Hg | 0+ | |||
179Pb | 82 | 97 | 179.00215(21)# | 3,9 (1,1) мс | α | 175Hg | (9/2−) | |||
180Pb | 82 | 98 | 179.997918(22) | 4,5 (11) мс | α | 176Hg | 0+ | |||
181Pb | 82 | 99 | 180.99662(10) | 45 (20) мс | α (98%) | 177Hg | (9/2−) | |||
β+ (2%) | 181Tl | |||||||||
182Pb | 82 | 100 | 181.992672(15) | 60 (40) мс [55 (+ 40−35) мс] | α (98%) | 178Hg | 0+ | |||
β+ (2%) | 182Tl | |||||||||
183Pb | 82 | 101 | 182.99187(3) | 535 (30) мс | α (94%) | 179Hg | (3/2−) | |||
β+ (6%) | 183Tl | |||||||||
183 кв.м.Pb | 94 (8) кэВ | 415 (20) мс | α | 179Hg | (13/2+) | |||||
β+ (редко) | 183Tl | |||||||||
184Pb | 82 | 102 | 183.988142(15) | 490 (25) мс | α | 180Hg | 0+ | |||
β+ (редко) | 184Tl | |||||||||
185Pb | 82 | 103 | 184.987610(17) | 6,3 (4) с | α | 181Hg | 3/2− | |||
β+ (редко) | 185Tl | |||||||||
185 кв.м.Pb | 60 (40) # кэВ | 4.07 (15) с | α | 181Hg | 13/2+ | |||||
β+ (редко) | 185Tl | |||||||||
186Pb | 82 | 104 | 185.984239(12) | 4.82 (3) с | α (56%) | 182Hg | 0+ | |||
β+ (44%) | 186Tl | |||||||||
187Pb | 82 | 105 | 186.983918(9) | 15,2 (3) с | β+ | 187Tl | (3/2−) | |||
α | 183Hg | |||||||||
187 кв.м.Pb | 11 (11) кэВ | 18,3 (3) с | β+ (98%) | 187Tl | (13/2+) | |||||
α (2%) | 183Hg | |||||||||
188Pb | 82 | 106 | 187.980874(11) | 25,5 (1) с | β+ (91.5%) | 188Tl | 0+ | |||
α (8,5%) | 184Hg | |||||||||
188м1Pb | 2578.2 (7) кэВ | 830 (210) нс | (8−) | |||||||
188м2Pb | 2800 (50) кэВ | 797 (21) нс | ||||||||
189Pb | 82 | 107 | 188.98081(4) | 51 (3) с | β+ | 189Tl | (3/2−) | |||
189м1Pb | 40 (30) # кэВ | 50,5 (2,1) с | β+ (99.6%) | 189Tl | 13/2+ | |||||
α (0,4%) | 185Hg | |||||||||
189м2Pb | 2475 (30) # кэВ | 26 (5) мкс | (10)+ | |||||||
190Pb | 82 | 108 | 189.978082(13) | 71 (1) с | β+ (99.1%) | 190Tl | 0+ | |||
α (0,9%) | 186Hg | |||||||||
190 млPb | 2614,8 (8) кэВ | 150 нс | (10)+ | |||||||
190м2Pb | 2618 (20) кэВ | 25 мкс | (12+) | |||||||
190м3Pb | 2658.2 (8) кэВ | 7.2 (6) мкс | (11)− | |||||||
191Pb | 82 | 109 | 190.97827(4) | 1,33 (8) мин | β+ (99.987%) | 191Tl | (3/2−) | |||
α (0,013%) | 187Hg | |||||||||
191 кв.м.Pb | 20 (50) кэВ | 2,18 (8) мин | β+ (99.98%) | 191Tl | 13/2(+) | |||||
α (0,02%) | 187Hg | |||||||||
192Pb | 82 | 110 | 191.975785(14) | 3,5 (1) мин | β+ (99.99%) | 192Tl | 0+ | |||
α (0,0061%) | 188Hg | |||||||||
192 млPb | 2581.1 (1) кэВ | 164 (7) нс | (10)+ | |||||||
192м2Pb | 2625.1 (11) кэВ | 1,1 (5) мкс | (12+) | |||||||
192м3Pb | 2743,5 (4) кэВ | 756 (21) нс | (11)− | |||||||
193Pb | 82 | 111 | 192.97617(5) | 5 минут | β+ | 193Tl | (3/2−) | |||
193м1Pb | 130 (80) # кэВ | 5,8 (2) мин | β+ | 193Tl | 13/2(+) | |||||
193м2Pb | 2612,5 (5) + X кэВ | 135 (+ 25−15) нс | (33/2+) | |||||||
194Pb | 82 | 112 | 193.974012(19) | 12,0 (5) мин | β+ (100%) | 194Tl | 0+ | |||
α (7,3 × 10−6%) | 190Hg | |||||||||
195Pb | 82 | 113 | 194.974542(25) | ~ 15 мин. | β+ | 195Tl | 3/2#- | |||
195 млPb | 202,9 (7) кэВ | 15,0 (12) мин | β+ | 195Tl | 13/2+ | |||||
195м2Pb | 1759.0 (7) кэВ | 10,0 (7) мкс | 21/2− | |||||||
196Pb | 82 | 114 | 195.972774(15) | 37 (3) мин | β+ | 196Tl | 0+ | |||
α (3 × 10−5%) | 192Hg | |||||||||
196м1Pb | 1049.20 (9) кэВ | <100 нс | 2+ | |||||||
196м2Pb | 1738.27 (12) кэВ | <1 мкс | 4+ | |||||||
196м3Pb | 1797,51 (14) кэВ | 140 (14) нс | 5− | |||||||
196м4Pb | 2693,5 (5) кэВ | 270 (4) нс | (12+) | |||||||
197Pb | 82 | 115 | 196.973431(6) | 8,1 (17) мин | β+ | 197Tl | 3/2− | |||
197 млPb | 319.31 (11) кэВ | 42,9 (9) мин | β+ (81%) | 197Tl | 13/2+ | |||||
IT (19%) | 197Pb | |||||||||
α (3 × 10−4%) | 193Hg | |||||||||
197м2Pb | 1914.10 (25) кэВ | 1,15 (20) мкс | 21/2− | |||||||
198Pb | 82 | 116 | 197.972034(16) | 2,4 (1) ч | β+ | 198Tl | 0+ | |||
198 млPb | 2141,4 (4) кэВ | 4,19 (10) мкс | (7)− | |||||||
198м2Pb | 2231,4 (5) кэВ | 137 (10) нс | (9)− | |||||||
198м3Pb | 2820,5 (7) кэВ | 212 (4) нс | (12)+ | |||||||
199Pb | 82 | 117 | 198.972917(28) | 90 (10) мин | β+ | 199Tl | 3/2− | |||
199 млPb | 429,5 (27) кэВ | 12,2 (3) мин | IT (93%) | 199Pb | (13/2+) | |||||
β+ (7%) | 199Tl | |||||||||
199м2Pb | 2563,8 (27) кэВ | 10,1 (2) мкс | (29/2−) | |||||||
200Pb | 82 | 118 | 199.971827(12) | 21,5 (4) ч | β+ | 200Tl | 0+ | |||
201Pb | 82 | 119 | 200.972885(24) | 9,33 (3) ч | ЭК (99%) | 201Tl | 5/2− | |||
β+ (1%) | 201Tl | |||||||||
201 млPb | 629.14 (17) кэВ | 61 (2) с | 13/2+ | |||||||
201м2Pb | 2718,5 + X кэВ | 508 (5) нс | (29/2−) | |||||||
202Pb | 82 | 120 | 201.972159(9) | 5.25(28)×104 у | EC (99%) | 202Tl | 0+ | |||
α (1%) | 198Hg | |||||||||
202м1Pb | 2169.83 (7) кэВ | 3,53 (1) ч | IT (90,5%) | 202Pb | 9− | |||||
ЭК (9,5%) | 202Tl | |||||||||
202м2Pb | 4142.9 (11) кэВ | 110 (5) нс | (16+) | |||||||
202м3Pb | 5345.9 (13) кэВ | 107 (5) нс | (19−) | |||||||
203Pb | 82 | 121 | 202.973391(7) | 51,873 (9) ч | EC | 203Tl | 5/2− | |||
203м1Pb | 825.20 (9) кэВ | 6.21 (8) с | ЭТО | 203Pb | 13/2+ | |||||
203м2Pb | 2949.47 (22) кэВ | 480 (7) мс | 29/2− | |||||||
203м3Pb | 2923,4 + X кэВ | 122 (4) нс | (25/2−) | |||||||
204Pb[n 9] | 82 | 122 | 203.9730436(13) | Наблюдательно стабильный[n 10] | 0+ | 0.014(1) | 0.0104–0.0165 | |||
204м1Pb | 1274.00 (4) кэВ | 265 (10) нс | 4+ | |||||||
204м2Pb | 2185.79 (5) кэВ | 67,2 (3) мин | 9− | |||||||
204м3Pb | 2264.33 (4) кэВ | 0,45 (+ 10−3) мкс | 7− | |||||||
205Pb | 82 | 123 | 204.9744818(13) | 1.73(7)×107 у | EC | 205Tl | 5/2− | |||
205 млPb | 2.329 (7) кэВ | 24,2 (4) мкс | 1/2− | |||||||
205м2Pb | 1013,839 (13) кэВ | 5,55 (2) мс | 13/2+ | |||||||
205м3Pb | 3195,7 (5) кэВ | 217 (5) нс | 25/2− | |||||||
206Pb[n 9][n 11] | Радий G | 82 | 124 | 205.9744653(13) | Наблюдательно стабильный[n 12] | 0+ | 0.241(1) | 0.2084–0.2748 | ||
206м1Pb | 2200.14 (4) кэВ | 125 (2) мкс | 7− | |||||||
206м2Pb | 4027,3 (7) кэВ | 202 (3) нс | 12+ | |||||||
207Pb[n 9][n 13] | Актиний D | 82 | 125 | 206.9758969(13) | Наблюдательно стабильный[n 14] | 1/2− | 0.221(1) | 0.1762–0.2365 | ||
207 кв.м.Pb | 1633,368 (5) кэВ | 806 (6) мс | ЭТО | 207Pb | 13/2+ | |||||
208Pb[n 15] | Торий D | 82 | 126 | 207.9766521(13) | Наблюдательно стабильный[n 16] | 0+ | 0.524(1) | 0.5128–0.5621 | ||
208 кв.м.Pb | 4895 (2) кэВ | 500 (10) нс | 10+ | |||||||
209Pb | 82 | 127 | 208.9810901(19) | 3,253 (14) ч | β− | 209Би | 9/2+ | След[n 17] | ||
210Pb | Радий D Radiolead Радио-свинец | 82 | 128 | 209.9841885(16) | 22,3 (22) года | β− (100%) | 210Би | 0+ | След[n 18] | |
α (1,9 × 10−6%) | 206Hg | |||||||||
210 кв.м.Pb | 1278 (5) кэВ | 201 (17) нс | 8+ | |||||||
211Pb | Актиний B | 82 | 129 | 210.9887370(29) | 36,1 (2) мин | β− | 211Би | 9/2+ | След[n 19] | |
212Pb | Торий B | 82 | 130 | 211.9918975(24) | 10,64 (1) ч | β− | 212Би | 0+ | След[n 20] | |
212 кв.м.Pb | 1335 (10) кэВ | 6.0 (0.8) мкс | ЭТО | 212Pb | (8+) | |||||
213Pb | 82 | 131 | 212.996581(8) | 10,2 (3) мин | β− | 213Би | (9/2+) | |||
214Pb | Радий B | 82 | 132 | 213.9998054(26) | 26,8 (9) мин | β− | 214Би | 0+ | След[n 18] | |
214 кв.м.Pb | 1420 (20) кэВ | 6,2 (0,3) мкс | ЭТО | 212Pb | 8+# | |||||
215Pb | 82 | 133 | 215.004660(60) | 2,34 (0,19) мин | β− | 215Би | 9/2+# | |||
216Pb | 82 | 134 | 216.008030(210)# | 1,65 (0,2) мин | β− | 216Би | 0+ | |||
216 кв.м.Pb | 1514 (20) кэВ | 400 (40) нс | ЭТО | 216Pb | 8+# | |||||
217Pb | 82 | 135 | 217.013140(320)# | 20 (5) с | β− | 217Би | 9/2+# | |||
218Pb | 82 | 136 | 218.016590(320)# | 15 (7) с | β− | 218Би | 0+ |
- ^ мPb - Возбужден ядерный изомер.
- ^ () - Неопределенность (1σ) дается в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
- ^ # - Атомная масса, отмеченная #: значение и погрешность, полученные не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из трендов от массовой поверхности (ТМС ).
- ^ Режимы распада:
EC: Электронный захват ЭТО: Изомерный переход - ^ Жирный курсив как дочь - Дочерний продукт почти стабилен.
- ^ Жирный символ как дочка - Дочерний продукт стабильный.
- ^ () значение вращения - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
- ^ а б # - Значения, отмеченные #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN ).
- ^ а б c Используется в ведущие знакомства
- ^ Считается, что претерпевает α-распад до 200Hg с период полураспада более 1,4 × 1020 годы
- ^ Финал продукт распада из 4n + 2 цепочка распада (в Радиевая или урановая серия )
- ^ Считается, что претерпевает α-распад до 202Hg с периодом полураспада более 2,5 × 1021 годы
- ^ Конечный продукт распада 4n + 3 цепочки распада ( Актиниум серии )
- ^ Считается, что претерпевает α-распад до 203Hg с периодом полураспада более 1,9 × 1021 годы
- ^ Конечный продукт распада 4n цепочки распада ( Ториевая серия )
- ^ Самый тяжелый и стабильный нуклид, который, как полагают, претерпевает α-распад до 204Hg с период полураспада более 2,6 × 1021 годы
- ^ Промежуточный продукт распада 237Np
- ^ а б Средний продукт распада из 238U
- ^ Средний продукт распада из 235U
- ^ Средний продукт распада из 232Чт
Свинец-206
206Pb - последняя ступень в цепочке распада 238U, "радиевый ряд" или "урановый ряд". В закрытой системе с течением времени заданная масса 238U будет распадаться в результате последовательности шагов, завершающихся 206Pb. Производство промежуточных продуктов в конечном итоге достигает равновесия (хотя на это требуется много времени, так как период полураспада 234U составляет 245 500 лет). Как только эта стабилизированная система будет достигнута, соотношение 238U к 206Pb будет неуклонно уменьшаться, в то время как отношения других промежуточных продуктов друг к другу остаются постоянными.
Как и большинство радиоизотопов радиевого ряда, 206Первоначально Pb был назван разновидностью радия, в частности радий G. Это продукт распада обоих 210По (исторически называется радий F) к альфа-распад, и гораздо реже 206Tl (радий EII) к бета-распад.
Свинец-206 предложен для использования в быстрый заводчик теплоноситель ядерного реактора деления по сравнению с использованием смеси природного свинца (которая также включает другие стабильные изотопы свинца) в качестве механизма значительного подавления нежелательного образования высокорадиоактивных побочных продуктов.[6]
Свинец-204, -207 и -208
204Pb полностью изначальный, 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.[7] Таким образом, предполагается, что любой избыток свинца-206, -207 и -208 радиогенный по происхождению,[7] позволяя использовать различные схемы датирования урана и тория для оценки возраста горных пород (времени с момента их образования) на основе относительного содержания свинца-204 по отношению к другим изотопам.
207Pb - это конец актиниевый ряд из 235U.
208Pb - это конец ториевый ряд из 232Чт. Хотя в большинстве мест на Земле он составляет лишь примерно половину состава свинца, его можно найти с естественным обогащением примерно до 90% ториевыми рудами.[8] 208Pb - самый тяжелый известный стабильный изотоп любого элемента, а также самый тяжелый из известных вдвойне магия ядро, как Z = 82 и N = 126 соответствуют закрытым ядерные снаряды.[9] Как следствие этой особенно стабильной конфигурации, ее нейтронный захват поперечное сечение очень низкий (даже ниже, чем у дейтерий в тепловом спектре), что делает его интересным для быстрые реакторы со свинцовым теплоносителем.
Рекомендации
- ^ Meija et al. 2016 г..
- ^ Джетер, Хьюитт В. (март 2000 г.). «Определение возраста недавних отложений с помощью измерений следов радиоактивности» (PDF). Terra et Aqua (78): 21–28. Получено 23 октября, 2019.
- ^ Такахаши, К. Boyd, R. N .; Мэтьюз, Г. Дж .; Ёкои, К. (октябрь 1987 г.). «Связанный бета-распад высокоионизированных атомов». Физический обзор C. 36 (4): 1522–1528. Bibcode:1987ПхРвЦ..36.1522Т. Дои:10.1103 / PhysRevC.36.1522. ISSN 0556-2813. OCLC 1639677. PMID 9954244. Получено 2016-11-20.
- ^ Период полураспада, мода распада, ядерный спин и изотопный состав происходят из:
Audi, G .; Кондев, Ф. Г .; Wang, M .; Huang, W. J .; Наими, С. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016» (PDF). Китайская физика C. 41 (3): 030001. Bibcode:2017ЧФК..41с0001А. Дои:10.1088/1674-1137/41/3/030001. - ^ Wang, M .; Audi, G .; Кондев, Ф. Г .; Huang, W. J .; Naimi, S .; Сюй, X. (2017). «Оценка атомной массы AME2016 (II). Таблицы, графики и ссылки» (PDF). Китайская физика C. 41 (3): 030003-1–030003-442. Дои:10.1088/1674-1137/41/3/030003.
- ^ Хорасанов, Г.Л .; Иванов, А.П .; Блохин А.И. (2002). Проблема полония в свинцовых теплоносителях быстрых реакторов и один из способов ее решения. 10-я Международная конференция по ядерной инженерии. С. 711–717. Дои:10.1115 / ICONE10-22330.
- ^ а б Вудс, Г.Д. (ноябрь 2014 г.). Изотопный анализ свинца: устранение изобарных помех 204Hg из 204Pb с помощью ICP-QQQ в режиме МС / МС (PDF) (Отчет). Стокпорт, Великобритания: Agilent Technologies.
- ^ А.Ю. Смирнов; Борисевич В.Д .; А. Сулаберидзе (июль 2012 г.). «Оценка удельной стоимости получения изотопа свинца-208 газовыми центрифугами с использованием различного сырья». Теоретические основы химической инженерии. 46 (4): 373–378. Дои:10.1134 / S0040579512040161.
- ^ Бланк, В .; Реган, П. (2000). «Магические и дваждымагические ядра». Новости ядерной физики. 10 (4): 20–27. Дои:10.1080/10506890109411553.
Изотопные массы из:
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Вапстра, Алдерт Хендрик (2003), "ТогдаUBASE оценка ядерных и распадных свойств », Ядерная физика A, 729: 3–128, Bibcode:2003НуФА.729 .... 3А, Дои:10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001
Изотопные составы и стандартные атомные массы из:
- де Лаэтер, Джон Роберт; Бёльке, Джон Карл; Де Бьевр, Поль; Хидака, Хироши; Пайзер, Х. Штеффен; Росман, Кевин Дж. Р .; Тейлор, Филип Д. П. (2003). «Атомный вес элементов. Обзор 2000 г. (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 75 (6): 683–800. Дои:10.1351 / pac200375060683.
- Визер, Майкл Э. (2006). «Атомный вес элементов 2005 (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 78 (11): 2051–2066. Дои:10.1351 / pac200678112051. Сложить резюме.
Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из следующих источников.
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Вапстра, Алдерт Хендрик (2003), "ТогдаUBASE оценка ядерных и распадных свойств », Ядерная физика A, 729: 3–128, Bibcode:2003НуФА.729 .... 3А, Дои:10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001
- Национальный центр ядерных данных. «База данных NuDat 2.x». Брукхейвенская национальная лаборатория.
- Холден, Норман Э. (2004). «11. Таблица изотопов». В Лиде, Дэвид Р. (ред.). CRC Справочник по химии и физике (85-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN 978-0-8493-0485-9.