Изотопы висмута
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
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
| 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-# | |||
Пояснения к таблице
- 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.