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.

ПрименениеПравить

²¹²Bi^[2] и ²¹³Bi^[3] являются перспективными изотопами для Targeted alpha-particle therapy — версия статьи «Targeted alpha-particle therapy» на английском языке терапии рака альфа-частицами (англ.) (рус.. 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 висмутаПравить

Символ нуклида	Историческое название	Z(p)	N(n)	Масса изотопа^[4] (а. е. м.)	Период полураспада^[5] (T_1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра^[5]	Распространённость изотопа 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⁺ (30%)	¹⁹⁰Pb
^190mBi		420(180) кэВ	6,2(1) с	α (70%)	¹⁸⁶Tl	(10−)
β⁺ (23%)	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-#

↑ Измерения массы свинца-208, опубликованные в 2022 году, улучшают точность массы висмута-209: $\text{[math]}$ M_Bi209 = 208,980 397 2(8) а.е.м.^[6]
↑ Измерения массы свинца-208, опубликованные в 2022 году, улучшают точность массы висмута-210: $\text{[math]}$ M_Bi210 = 209,984 118 9(8) а.е.м.^[6]
↑ ¹ ² Промежуточный продукт распада урана-238
↑ ¹ ² Промежуточный продукт распада урана-235
↑ Промежуточный продукт распада тория-232

Пояснения к таблицеПравить

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 $\text{[math]}$ Z и $\text{[math]}$ 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.

ПримечанияПравить

↑ Pierre de Marcillac, Noël Coron, Gérard Dambier, Jacques Leblanc, and Jean-Pierre Moalic. Experimental detection of α-particles from the radioactive decay of natural bismuth (англ.) // Nature : journal. — 2003. — April (vol. 422, no. 6934). — P. 876—878. — doi:10.1038/nature01541. — Bibcode: 2003Natur.422..876D. — PMID 12712201.
↑ Способ получения радионуклида висмут-212 (неопр.). Дата обращения: 20 июля 2018. Архивировано 20 июля 2018 года.
↑ Imam, S. Advancements in cancer therapy with alpha-emitters: a review (англ.) // International Journal of Radiation Oncology Biology Physics : journal. — 2001. — Vol. 51. — P. 271. — doi:10.1016/S0360-3016(01)01585-1.
↑ Данные приведены по Wang M., Audi G., Kondev F. G., Huang W. J., Naimi S., Xu X. The Ame2016 atomic mass evaluation (I). Evaluation of input data; and adjustment procedures (англ.) // Chinese Physics C. — 2016. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030002-1—030002-344. — doi:10.1088/1674-1137/41/3/030002.
↑ ¹ ² Данные приведены по Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.
↑ ¹ ² Kromer K. et al., High-precision mass measurement of doubly magic ²⁰⁸Pb, arΧiv:2210.11602.

[7] Измерения массы свинца-208, опубликованные в 2022 году, улучшают точность массы висмута-209: $\text{[math]}$ M_Bi209 = 208,980 397 2(8) а.е.м.^[6]

[8] Измерения массы свинца-208, опубликованные в 2022 году, улучшают точность массы висмута-210: $\text{[math]}$ M_Bi210 = 209,984 118 9(8) а.е.м.^[6]

[U238-9] ¹ ² Промежуточный продукт распада урана-238

[U235-10] ¹ ² Промежуточный продукт распада урана-235

[Th232-11] Промежуточный продукт распада тория-232

[1] Pierre de Marcillac, Noël Coron, Gérard Dambier, Jacques Leblanc, and Jean-Pierre Moalic. Experimental detection of α-particles from the radioactive decay of natural bismuth (англ.) // Nature : journal. — 2003. — April (vol. 422, no. 6934). — P. 876—878. — doi:10.1038/nature01541. — Bibcode: 2003Natur.422..876D. — PMID 12712201.

[2] Способ получения радионуклида висмут-212 (неопр.). Дата обращения: 20 июля 2018. Архивировано 20 июля 2018 года.

[3] Imam, S. Advancements in cancer therapy with alpha-emitters: a review (англ.) // International Journal of Radiation Oncology Biology Physics : journal. — 2001. — Vol. 51. — P. 271. — doi:10.1016/S0360-3016(01)01585-1.

[AME2016-4] Данные приведены по Wang M., Audi G., Kondev F. G., Huang W. J., Naimi S., Xu X. The Ame2016 atomic mass evaluation (I). Evaluation of input data; and adjustment procedures (англ.) // Chinese Physics C. — 2016. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030002-1—030002-344. — doi:10.1088/1674-1137/41/3/030002.

[Nubase2003-5] ¹ ² Данные приведены по Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.

[kro22-6] ¹ ² Kromer K. et al., High-precision mass measurement of doubly magic ²⁰⁸Pb, arΧiv:2210.11602.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[прим. 1]

[прим. 2]

[прим. 3]

[прим. 4]

[прим. 5]

[6]