Blyisotoper

Isotoper af bly  er varianter af det kemiske grundstof bly med et andet antal neutroner i kernen . Kendte isotoper af bly med massetal fra 178 til 220 (antal protoner 82, neutroner fra 96 ​​til 138) og 48 nukleare isomerer .

Bly er det sidste grundstof i det periodiske system, der har stabile isotoper. Grundstoffer efter bly har ingen stabile isotoper. Blykerner har en lukket protonskal Z = 82 ( magisk tal ), hvilket forklarer stabiliteten af ​​grundstoffets isotoper; kernen på 208 Pb er dobbeltmagisk ( Z = 82, N = 126 ), den er en af ​​de fem dobbeltmagiske nuklider, der findes i naturen.

Naturlige isotoper af bly

Naturligt bly består af 4 stabile isotoper: [1]

• 204 Pb ( isotopisk overflod 1,4 ± 0,6 % )
• 206 Pb (isotopisk abundance 24,1 ± 3,0% )
• 207 Pb (isotopisk abundance 22,1 ± 5,0% )
• 208 Pb (isotopisk overflod 52,4 ± 7,0% )

Stor spredning i den isotopiske mængde skyldes ikke målefejl, men af ​​den observerede spredning i forskellige naturlige mineraler på grund af forskellige kæder af radiogen oprindelse af bly. Isotoper 206 Pb, 207 Pb, 208 Pb er radiogene, det vil sige, at de dannes som følge af radioaktivt henfald , henholdsvis 238 U, 235 U og 232 Th. Derfor har mange mineraler en anden isotopsammensætning af bly på grund af ophobning af henfaldsprodukter af uran og thorium. Den isotopiske sammensætning, som er angivet ovenfor, er hovedsageligt karakteristisk for galena , hvor der praktisk talt ikke er uran og thorium , og sten, hovedsageligt sedimentære, hvor mængden af ​​uran er inden for Clarkes grænser. I radioaktive mineraler adskiller denne sammensætning sig væsentligt og afhænger af typen af ​​radioaktivt grundstof, der udgør mineralet . I uranmineraler, såsom uraninit UO 2 , pitchblende UO 2 ( uranbeg ), uranium black , hvor uran dominerer væsentligt , dominerer den radiogene isotop 206 Pb rad signifikant over andre isotoper af bly, og dens koncentration kan nå op på 90 %. For eksempel i uranbeg (San Silver, Frankrig ) er koncentrationen af ​​206 Pb 92,9%, i uranbeg fra Shinkolobwe (Kinshasa) - 94,25% [2] . I thoriummineraler , for eksempel i ThSiO 4 thorite , dominerer den radiogene isotop 208 Pb rad . I monazit fra Kasakhstan er koncentrationen af ​​208Pb således 94,02%, i monazit fra Becket-pegmatit ( Zimbabwe ) er den 88,8% [2] . Der er et kompleks af mineraler, f.eks. monazit (Ce, La, Nd)[PO 4 ], zircon ZrSiO 4 , osv., hvori uran og thorium er i variable forhold, og derfor er alle eller de fleste blyisotoper til stede i forskellige forhold. Det skal bemærkes, at indholdet af ikke-radiogent bly i zirkoner er ekstremt lavt, hvilket gør dem til et praktisk objekt for uran-thorium-bly-dateringsmetoden ( zirkonometri ).

Ud over stabile isotoper observeres andre radioaktive isotoper af bly i naturen i spormængder, som er en del af den radioaktive serie af uran-238 ( 214 Pb og 210 Pb), uranium-235 ( 211 Pb) og thorium-232 ( 212 Pb). Disse isotoper er forældede, men har stadig nogle gange stødt på historiske navne og betegnelser : 210 Pb - radium D (RaD), 214 Pb - radium B (RaB), 211 Pb - actinium B (AcB), 212 Pb - thorium B (ThB). Deres naturlige indhold er ekstremt lille, i ligevægt svarer det til indholdet af seriens moderisotop multipliceret med forholdet mellem halveringstider for datterisotopen og seriens forfader. For eksempel for bly-212 fra thorium-serien er dette forhold (10,64 timer) / (1,405 10 10 år) ≈ 9 10 −14 ; med andre ord, for hver 11 billioner atomer af thorium-232 i naturlig ligevægt, er der kun et atom af bly-212.

Radioisotoper

De længstlevende radioaktive isotoper af bly er 205 Pb (halveringstid 17,3 millioner år), 202 Pb (halveringstid 52.500 år) og 210 Pb (halveringstid 22,2 år). Halveringstiden for andre radioisotoper overstiger ikke 3 dage.

Ansøgning

Lead-212

212 Pb [3] er en lovende isotop til kræftbehandling med alfapartikler. Halveringstid 10 timer, endelig isotop 208 Pb. Henfaldskæden skaber alfa- og betastråling. Isotopen indføres i sammensætningen af ​​et farmaceutisk præparat, som selektivt absorberes af de berørte celler. Alfa-partikler har en meget kort fri vej i væv, svarende til cellestørrelsen. Således er den destruktive effekt af ioniserende stråling koncentreret i det berørte væv, og alfastrålingens høje destruktive evne dræber effektivt de berørte celler [4] .

212 Pb er inkluderet i henfaldskæden af ​​232 U , en kunstig isotop opnået ved at bestråle naturligt thorium med 232 Th neutroner i en reaktor. Til medicinske formål skabes mobile generatorer på 212 Pb, hvorfra det akkumulerede bly vaskes kemisk ud.

Lead-208

208Pb har et lavt neutronfangst tværsnit, hvilket gør denne isotop velegnet som kølemiddel til flydende metalkølede atomreaktorer.

Blyisotoptabel

1. ↑ Lead-208-massemålinger offentliggjort i 2022 forbedrer bly-204-massenøjagtigheden: M Pb204 = 203.973 042 09(18) a.m.u. [7]
2. ↑ Teoretisk set kan den gennemgå alfa-henfald ved 200 Hg.
3. ↑ Lead-208-massemålinger offentliggjort i 2022 forbedrer bly-205-massenøjagtigheden: M Pb205 = 204.974 480 26(13) a.m.u. [7]
4. ↑ Lead-208-massemålinger offentliggjort i 2022 forbedrer bly-206-massenøjagtigheden: M Pb206 = 205.974 463 79(12) a.m.u. [7]
5. ↑ Teoretisk set kan den gennemgå alfa-henfald i 202 Hg.
6. ↑ Lead-208-massemålinger offentliggjort i 2022 forbedrer bly-207-massenøjagtigheden: M Pb207 = 206.975 895 39(6) a.m.u. [7]
7. ↑ Teoretisk set kan den gennemgå alfa-henfald i 203 Hg.
8. ↑ Lead-208 massemålinger offentliggjort i 2022 forbedrer nøjagtigheden med to størrelsesordener: M Pb208 = 207.976 650 571(14) a.m.u. [7]
9. ↑ Teoretisk set kan den gennemgå alfa-henfald i 204 Hg.
10. ↑ Lead-208-massemålinger offentliggjort i 2022 forbedrer bly-210-massenøjagtigheden: M Pb210 = 209.984 187 0(10) a.m.u. [7]
11. ↑ 1 2 Mellem henfaldsprodukt af uran-238
12. ↑ Mellemprodukt af henfald af uranium-235
13. ↑ Mellemliggende henfaldsprodukt af thorium-232

Forklaringer til tabellen

• Isotopoverflod er givet for de fleste naturlige prøver. For andre kilder kan værdierne variere meget.

• Indeksene 'm', 'n', 'p' (ved siden af ​​symbolet) angiver de exciterede isomere tilstande af nuklidet.

• Symboler med fed skrift angiver stabile nedbrydningsprodukter. Symbolerne i fed kursiv angiver radioaktive henfaldsprodukter, der har halveringstid sammenlignelig med eller større end Jordens alder og derfor til stede i den naturlige blanding.

• Værdier markeret med en hash (#) er ikke afledt af eksperimentelle data alene, men er (i det mindste delvist) estimeret ud fra systematiske tendenser i tilstødende nuklider (med samme Z- og N -forhold ). Usikkerhedsspin og/eller paritetsværdier er angivet i parentes.

• Usikkerhed er angivet som et tal i parentes, udtrykt i enheder af det sidste signifikante ciffer, betyder én standardafvigelse (med undtagelse af mængden og standardatommassen af ​​en isotop ifølge IUPAC -data , for hvilken en mere kompleks definition af usikkerhed er Brugt). Eksempler: 29770,6(5) betyder 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) betyder 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) betyder −2200,2 ± 1,8.

Noter

1. ↑ Meija J. et al. Isotopiske sammensætninger af grundstofferne 2013 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2016. - Bd. 88 , nr. 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. Kort opslagsbog om geokemi. — M .: Nedra, 1970.
3. ↑ Metode til at opnå radionuklidet bismuth-212
4. ↑ Kokov KV, Egorova BV, German MN, Klabukov ID, Krasheninnikov ME et al. 212Pb: Produktionstilgange og målrettede terapiapplikationer  // Farmaceutik. - 2022. - T. 14 , no. 1 . - S. 189 . — ISSN 1999-4923 . - doi : 10.3390/pharmaceutics14010189 .
5. ↑ Data fra Wang M. , Audi G. , Kondev FG , Huang WJ , Naimi S. , Xu X. The Ame2016 atomic mass evaluation (I). evaluering af inputdata; og justeringsprocedurer  (engelsk)  // Chinese Physics C. - 2016. - Vol. 41 , udg. 3 . - P. 030002-1-030002-344 . - doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030002 .
6. ↑ 1 2 Data er baseret på Audi G. , Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. The Nubase2016 evaluation of nuclear properties  // Chinese Physics C  . - 2017. - Bd. 41 , udg. 3 . - P. 030001-1-030001-138 . - doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030001 . - .
7. ↑ 1 2 3 4 5 6 Kromer K. et al., Højpræcisionsmassemåling af dobbeltmagi 208 Pb, arΧiv : 2210.11602 . 
8. ↑ 1 2 3 4 Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. Nubase2020-evalueringen af ​​nukleare egenskaber  // Kinesisk fysik  C. - 2021. - Bd. 45 , iss. 3 . - P. 030001-1-030001-180 . - doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
9. ↑ NuDat  2.8 . Nationalt Nuklear Datacenter. Hentet: 7. december 2020.