Lyijy-isotoopit

Lyijyn isotoopit  ovat kemiallisen alkuaineen lyijylajeja , joiden ytimessä on eri määrä neutroneja . Tunnettuja lyijyn isotooppeja , joiden massaluvut ovat 178-220 ( protonien lukumäärä 82, neutronien lukumäärä 96-138) ja 48 ydinisomeeriä .

Lyijy on jaksollisen järjestelmän viimeinen alkuaine, jolla on vakaat isotoopit. Lyijyn jälkeisillä alkuaineilla ei ole stabiileja isotooppeja. Lyijyytimillä on suljettu protonikuori Z = 82 ( maaginen luku ), mikä selittää alkuaineen isotooppien stabiilisuuden; 208 Pb -ydin on kaksinkertaisesti maaginen ( Z = 82, N = 126 ), se on yksi viidestä luonnossa esiintyvästä kaksoismaagisesta nuklidista.

Lyijyn luonnolliset isotoopit

Luonnollinen lyijy koostuu neljästä stabiilista isotoopista: [1]

Isotooppien runsauden suuri sironta ei johdu mittausvirheestä, vaan havaitusta sironnasta erilaisissa luonnollisissa mineraaleissa, jotka johtuvat lyijyn eri radiogeenisen alkuperän ketjuista. Isotoopit 206 Pb, 207 Pb, 208 Pb ovat radiogeenisiä, eli ne muodostuvat radioaktiivisen hajoamisen seurauksena, vastaavasti 238 U, 235 U ja 232 Th. Siksi monilla mineraaleilla on erilainen lyijyn isotooppikoostumus uraanin ja toriumin hajoamistuotteiden kertymisen vuoksi. Yllä annettu isotooppikoostumus on tyypillinen pääasiassa galeenalle , jossa uraania ja toriumia ei käytännössä ole , sekä kiviaineille, pääasiassa sedimenttikiville, joissa uraanin määrä on Clarken rajoissa. Radioaktiivisissa mineraaleissa tämä koostumus eroaa merkittävästi ja riippuu mineraalin muodostavan radioaktiivisen alkuaineen tyypistä . Uraanimineraaleissa , kuten uraniniitissa UO 2 , pikkiseoksessa UO 2 ( uraanipiki ), uraanimustassa , jossa uraani on merkittävästi vallitseva , radiogeeninen isotooppi 206 Pb rad hallitsee merkittävästi muita lyijyn isotooppeja ja sen pitoisuus voi nousta 90 %:iin. Esimerkiksi uraanipikessä (San Silver, Ranska ) 206 Pb :n pitoisuus on 92,9 %, Shinkolobwen (Kinshasa) uraanipikessä - 94,25 % [2] . Toriummineraaleissa , esimerkiksi ThSiO 4 -toriitissa , radiogeeninen isotooppi 208 Pb rad hallitsee . Siten Kazakstanista peräisin olevassa monatsiitissa 208Pb :n pitoisuus on 94,02 %, Becketin pegmatiitista ( Zimbabwe ) peräisin olevassa monatsiitissa se on 88,8 % [2] . On olemassa mineraalikompleksi, esimerkiksi monatsiitti (Ce, La, Nd)[PO 4 ], zirkon ZrSiO 4 jne ., jossa uraani ja torium ovat vaihtelevissa suhteissa ja vastaavasti kaikki tai useimmat lyijy-isotoopit ovat läsnä. eri suhteissa. On huomattava, että ei-radiogeenisen lyijyn pitoisuus zirkoneissa on erittäin alhainen, mikä tekee niistä kätevän kohteen uraani-torium-lyijy- ajanmääritysmenetelmälle ( zirkonometria ).

Pysyvien isotooppien lisäksi luonnossa havaitaan pieniä määriä muita lyijyn radioaktiivisia isotooppeja, jotka kuuluvat uraani -238 ( 214 Pb ja 210 Pb), uraani-235 ( 211 Pb) ja torium-232 ( 212 Pb). Näillä isotoopeilla on vanhentuneita, mutta silti joskus havaittuja historiallisia nimiä ja nimityksiä : 210 Pb - radium D (RaD), 214 Pb - radium B (RaB), 211 Pb - aktinium B (AcB), 212 Pb - torium B (ThB). Niiden luonnollinen pitoisuus on erittäin pieni, tasapainotilassa se vastaa sarjan emoisotoopin sisältöä kerrottuna tytär-isotoopin ja sarjan esi-isotoopin puoliintumisaikojen suhteella. Esimerkiksi torium-sarjan lyijy-212:lle tämä suhde on (10,64 tuntia) / (1,405 10 10 vuotta) ≈ 9 10 -14 ; toisin sanoen jokaista 11 biljoonaa torium-232-atomia kohti luonnollisessa tasapainossa on vain yksi lyijy-212-atomi.

Radioisotoopit

Lyijyn pisin radioaktiiviset isotoopit ovat 205 Pb (puoliintumisaika 17,3 miljoonaa vuotta), 202 Pb (puoliintumisaika 52 500 vuotta) ja 210 Pb (puoliintumisaika 22,2 vuotta). Muiden radioisotooppien puoliintumisaika ei ylitä 3 päivää.

Sovellus

Lyijy-212

212 Pb [3] on lupaava isotooppi syövän hoidossa alfahiukkasilla. Puoliintumisaika 10 tuntia, lopullinen isotooppi 208 Pb. Hajoamisketju luo alfa- ja beetasäteilyä. Isotooppi viedään farmaseuttisen valmisteen koostumukseen, jonka sairaat solut absorboivat selektiivisesti. Alfahiukkasilla on hyvin lyhyt vapaa polku kudoksissa, mikä on verrannollinen solun kokoon. Siten ionisoivan säteilyn tuhoava vaikutus keskittyy sairastuneisiin kudoksiin, ja alfasäteilyn suuri tuhoava kyky tappaa tehokkaasti vaikuttaneet solut [4] .

212 Pb sisältyy 232 U :n hajoamisketjuun , joka on keinotekoinen isotooppi, joka saadaan säteilyttämällä luonnollista toriumia 232 Th :n neutroneilla reaktorissa. Lääketieteellisiin tarkoituksiin luodaan liikkuvia 212 Pb generaattoreita, joista kertynyt lyijy pestään kemiallisesti pois.

Lyijy-208

208Pb :llä on alhainen neutronien sieppauspoikkileikkaus , joten tämä isotooppi soveltuu nestemäisellä metallilla jäähdytettyjen ydinreaktoreiden jäähdytysaineeksi.

Lyijy-isotooppitaulukko

Nuklidi symboli
historiallinen nimi Z (p) N ( n ) Isotooppimassa [5]
( a.u.m. )
Puoliintumisaika
[
6]
( T 1/2 )
Decay kanava Hajoamistuote Ytimen spin ja pariteetti [6]
Isotoopin esiintyvyys
luonnossa
Isotooppien runsauden muutoksien vaihteluväli luonnossa
Herätysenergia
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 %) 181Tl _
182 Pb _ 82 100 181.992672(15) 60(40) ms
[55(+40−35) ms]
α (98 %) 178 Hg 0+
β + (2 %) 182Tl _
183 Pb _ 82 101 182.99187(3) 535(30) ms α (94 %) 179 Hg (3/2−)
β + (6 %) 183Tl _
183 m Pb 94(8) keV 415(20) ms α 179 Hg (13/2+)
β + (harvinainen) 183Tl _
184 Pb _ 82 102 183.988142(15) 490(25) ms α 180 Hg 0+
β + (harvinainen) 184Tl _
185 Pb _ 82 103 184.987610(17) 6.3(4) s α 181 Hg 3/2−
β + (harvinainen) 185Tl _
185m Pb 60(40)# keV 4.07(15) s α 181 Hg 13/2+
β + (harvinainen) 185Tl _
186 Pb _ 82 104 185.984239(12) 4.82(3) s α (56 %) 182 Hg 0+
β + (44 %) 186Tl _
187 Pb _ 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
188 Pb _ 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) ns (8−)
188m2 Pb 2800(50) keV 797(21) ns
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+)
190m3Pb _ 2658,2(8) keV 7,2 (6) µs (11)
191 Pb _ 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 _ 2.13.(+)
α (0,02 %) 187 Hg
192 Pb _ 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) ns (11)
193 Pb _ 82 111 192.97617(5) 5 minuuttia β + 193Tl _ (3/2−)
193m1Pb _ 130(80)# keV 5,8 (2) min β + 193Tl _ 2.13.(+)
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 %) 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−
196 Pb _ 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) ns 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−)
200 Pb _ 82 118 199.971827(12) 21.5(4) h β + 200 TL 0+
201 Pb _ 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+
201m2 Pb 2718,5+X keV 508(5) ns (29/2−)
202 Pb _ 82 120 201.972159(9) 5,25(28)⋅10 4  vuotta EZ (99 %) 202Tl _ 0+
α (1 %) 198 Hg
202m1Pb _ 2169,83(7) keV 3.53(1) h IP (90,5 %) 202 Pb _ 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−)
203 Pb _ 82 121 202.973391(7) 51,873(9) h EZ 203Tl _ 5/2−
203m1Pb _ 825,20(9) keV 6.21(8) s IP 203 Pb _ 13/2+
203m2 Pb 2949,47(22) keV 480(7) ms 29/2−
203m3 Pb 2923,4+X keV 122(4) ns (25/2−)
204 Pb _ 82 122 203.9730436(13) [noin yksi] vakaa (>1,4⋅10 17 vuotta) [8] [n. 2] 0+ 0,014(1) 0,0104-0,0165
204m1Pb _ 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) [noin 3] 1,73(7)⋅10 7  vuotta [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−
206 Pb _ Radium G 82 124 205.9744653(13) [noin neljä] vakaa (>2,5⋅10 21 vuotta) [8] [n. 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+
207 Pb _ Actinium D 82 125 206.9758969(13) [noin 6] vakaa (>1,9⋅10 21 vuotta) [8] [n. 7] 1/2− 0,221(1) 0,1762-0,2365
207m Pb 1633.368(5) keV 806(6) ms IP 207 Pb _ 13/2+
208 Pb _ Torium D 82 126 207.9766521(13) [noin kahdeksan] vakaa (>2,6⋅10 21 vuotta) [8] [n. 9] 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) h β − 209 Bi 9/2+
210 Pb _ Radium D
Radiojohto
82 128 209.9841885(16) [noin kymmenen] 22.20(22) vuotta β − (100 %) 210 Bi 0+ jäämiä [noin. yksitoista]
α (1,9⋅10 −6 %) 206 Hg
210m Pb 1278(5) keV 201(17) ns 8+
211 Pb _ Actinium B 82 129 210.9887370(29) 36,1 (2) min β − 211 Bi 9/2+ jäämiä [noin. 12]
212 Pb _ Torium B 82 130 211.9918975(24) 10.64(1) h β − 212 Bi 0+ jäämiä [noin. 13]
212m Pb 1335(10) keV 6,0 (0,8) µs IP 212 Pb _ (8+)
213 Pb _ 82 131 212.996581(8) 10,2 (3) min β − 213 Bi (9/2+)
214 Pb _ Radium B 82 132 213.9998054(26) 26,8 (9) min β − 214 Bi 0+ jäämiä [noin. yksitoista]
214m Pb 1420(20) keV 6,2 (0,3) µs IP 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 IP 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+
  1. Vuonna 2022 julkaistut lyijy-208-massamittaukset parantavat lyijy-204-massan tarkkuutta: M Pb204 = 203.973 042 09(18) a.m.u. [7]
  2. Teoreettisesti se voi läpikäydä alfahajoamisen 200 Hg : ssa .
  3. Vuonna 2022 julkaistut lyijy-208-massamittaukset parantavat lyijy-205-massan tarkkuutta: M Pb205 = 204.974 480 26(13) a.m.u. [7]
  4. Vuonna 2022 julkaistut lyijy-208-massamittaukset parantavat lyijy-206-massan tarkkuutta: M Pb206 = 205.974 463 79(12) a.m.u. [7]
  5. Teoreettisesti se voi läpikäydä alfahajoamisen 202 Hg :ssa .
  6. Vuonna 2022 julkaistut lyijy-208-massamittaukset parantavat lyijy-207-massan tarkkuutta: M Pb207 = 206.975 895 39(6) a.m.u. [7]
  7. Teoreettisesti se voi läpikäydä alfahajoamisen 203 Hg :ssa .
  8. Vuonna 2022 julkaistut lyijy-208-massamittaukset parantavat tarkkuutta kahdella suuruusluokalla: M Pb208 = 207.976 650 571(14) a.m.u. [7]
  9. Teoreettisesti se voi läpikäydä alfahajoamisen 204 Hg :ssa .
  10. Vuonna 2022 julkaistut lyijy-208-massamittaukset parantavat lyijy-210-massan tarkkuutta: M Pb210 = 209.984 187 0(10) a.m.u. [7]
  11. 1 2 Uraani-238 :n välituote
  12. Uraani-235 :n välituote
  13. Torium-232 :n välituote

Taulukon selitykset

Muistiinpanot

  1. Meija J. et ai. Alkuaineiden isotooppikoostumukset 2013 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2016. - Vol. 88 , no. 3 . - s. 293-306 . - doi : 10.1515/pac-2015-0503 .
  2. 1 2 Voytkevich G. V., Miroshnikov A. E., Cookery A. S., Prokhorov V. G. Lyhyt hakuteos geokemiasta. - M .: Nedra, 1970.
  3. Menetelmä radionuklidin vismutti-212 saamiseksi
  4. Kokov KV, Egorova BV, saksalainen MN, Klabukov ID, Krasheninnikov ME et al. 212Pb: Tuotantomenetelmät ja kohdennetut hoitosovellukset  // Farmaseutiikka. - 2022. - T. 14 , nro 1 . - S. 189 . — ISSN 1999-4923 . - doi : 10.3390/pharmaceutics14010189 .
  5. Wang M.:n , Audi G.:n , Kondev FG :n , Huang WJ :n , Naimi S.:n ja Xu X :n tiedot. The Ame2016 atomimassan arviointi (I). syöttötietojen arviointi; ja säätömenettelyt (englanniksi)  // Chinese Physics C. - 2016. - Vol. 41 , iss. 3 . - P. 030002-1-030002-344 . - doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030002 .  
  6. 1 2 Tiedot perustuvat Audi G.:n , Kondev FG :n , Wang M.:n , Huang WJ :n , Naimi S :n The Nubase2016 -arviointiin ydinominaisuuksien  // Chinese Physics  C. - 2017. - Vol. 41 , iss. 3 . - P. 030001-1-030001-138 . - doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030001 . - .Avoin pääsy
  7. 1 2 3 4 5 6 Kromer K. et al., Kaksinkertaisen magian korkean tarkkuuden massamittaus 208 Pb, arΧiv : 2210.11602 . 
  8. 1 2 3 4 Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. Nubase2020 -arvio ydinominaisuuksista  // Chinese Physics  C. - 2021. - Vol. 45 , iss. 3 . - P. 030001-1-030001-180 . - doi : 10.1088/1674-1137/abddae .Avoin pääsy
  9. NuDat  2.8 . National Nuclear Data Center. Haettu: 7.12.2020.