Bizmut-209

Bizmut-209, ²⁰⁹ Bi

Ogólny
Symbol	209 Bi
Nazwy	bizmut-209, 209Bi, Bi-209
Protony ( Z )	83
Neutrony ( N )	126
Dane dotyczące nuklidów
Naturalna obfitość	100%
Okres półtrwania ( t 1/2 )	2,01 × 10 19 lat
Masa izotopowa	208,9803987 Da
Kręcić się	9/2-
Nadmiar energii	−18 258 0,461 ± 2,4 keV
Energia wiązania	7 847 0,987 ± 1,7 keV
Izotopy macierzyste	209 Pb ( β − ) 209 Po ( β + ) 213 At ( α )
Produkty rozkładu	205 Tl
Tryby rozpadu
Tryb rozpadu	Energia rozpadu ( MeV )
Emisja alfa	3.1373
Izotopy bizmutu Kompletna tabela nuklidów

Bizmut-209 ( ²⁰⁹ Bi) jest izotopem bizmutu o najdłuższym znanym okresie półtrwania ze wszystkich radioizotopów ulegających rozpadowi α ( rozpad alfa ). Ma 83 protony i magiczną liczbę 126 neutronów, a masę atomową 208,9803987 amu (jednostki masy atomowej). Pierwotny bizmut składa się wyłącznie z tego izotopu.

Właściwości rozpadu

Od dawna uważano, że bizmut-209 ma najcięższe stabilne jądro ze wszystkich pierwiastków, ale w 2003 roku zespół badawczy z Institut d'Astrophysique Spatiale w Orsay we Francji odkrył, że ²⁰⁹ Bi ulega rozpadowi alfa z okresem półtrwania wynoszącym około 19 eksalat (1,9 × 10 ¹⁹ , około 19 kwintylionów lat), ponad miliard razy dłużej niż obecnie szacowany wiek wszechświata . Najcięższym jądrem uważanym za stabilny jest teraz ołów-208 , a najcięższym stabilnym pierwiastkiem monoizotopowym jest złoto jako izotop ¹⁹⁷ Au .

Teoria przewidywała wcześniej okres półtrwania 4,6 × 10 ¹⁹ lat. Od dawna podejrzewano, że jest radioaktywny. Zdarzenie rozpadu wytwarza cząstkę alfa o energii 3,14 MeV i przekształca atom w tal-205 .

Bizmut-209 występuje w łańcuchu rozpadu serii neptunu.

Bizmut-209 ostatecznie utworzy ²⁰⁵ Tl , jeśli nie zostanie zakłócony:

²⁰⁹ ₈₃ Bi
→
²⁰⁵ ₈₁ Tl
+
⁴ ₂ He

Jeśli zostanie zakłócony, przyłączy się do cyklu wychwytu neutronów ołowiowo-bizmutowych od ołowiu-206/207/208 do bizmutu-209, pomimo niskich przekrojów wychwytu. Nawet tal-205, produkt rozpadu bizmutu-209, po całkowitym zjonizowaniu zamienia się w ołów.

Ze względu na wyjątkowo długi okres półtrwania, dla prawie wszystkich zastosowań ²⁰⁹ Bi nadal może być traktowany tak, jakby był nieradioaktywny. Jego radioaktywność jest znacznie mniejsza niż w przypadku ludzkiego mięsa, więc nie stanowi znaczącego zagrożenia promieniowaniem. Chociaż ²⁰⁹ Bi posiada rekord okresu półtrwania rozpadu alfa, bizmut nie ma najdłuższego okresu półtrwania ze wszystkich radionuklidów znalezionych eksperymentalnie - to rozróżnienie należy do telluru -128 ( ¹²⁸ Te ) z okresem półtrwania szacowanym na 7,7 × 10 ²⁴ lat przez podwójny rozpad β (podwójny rozpad beta).

Okres półtrwania bizmutu-209 został potwierdzony w 2012 roku przez włoski zespół w Gran Sasso , który zgłosił (2,01 ± 0,08) × 10 ¹⁹ lat. Zgłosili również jeszcze dłuższy okres półtrwania rozpadu alfa bizmutu-209 do pierwszego stanu wzbudzonego talu-205 (przy 204 keV), oszacowano na 1,66 × 10 ²¹ lat. Chociaż ta wartość jest krótsza niż zmierzony okres półtrwania telluru-128, oba rozpady alfa bizmutu-209 zawierają zapis najcieńszych naturalnych szerokości linii jakiegokolwiek mierzalnego pobudzenia fizycznego, oszacowanych odpowiednio na ΔΕ ~ 5,5 × ^10-43 eV i ΔΕ~1,3×10-44 ^eV przy zastosowaniu zasady nieoznaczoności Heisenberga (podwójny rozpad beta wytworzyłby linie energetyczne tylko w przejściach bezneutrinowych , czego jeszcze nie zaobserwowano).

Aplikacje

Ponieważ pierwotny bizmut jest całkowicie bizmutem-209, bizmut-209 jest używany do wszystkich normalnych zastosowań przypisywanych bizmutowi, takich jak zamiennik ołowiu , w kosmetykach, farbach i kilku lekach, takich jak Pepto-Bismol . Stopy zawierające bizmut-209, takie jak brąz bizmutowy, były używane od tysięcy lat.

Synteza innych pierwiastków

²¹⁰ Po można wytworzyć bombardując ²⁰⁹ Bi neutronami w reaktorze jądrowym. Każdego roku produkuje się tylko około 100 gramów ^{210 Po. 209} Po i ²⁰⁸ Po można wytworzyć przez bombardowanie protonami ²⁰⁹ Bi w cyklotronie . Astat można również wytworzyć przez bombardowanie form ²⁰⁹ Bi cząstkami alfa. Ślady ²⁰⁹ Bi były również wykorzystywane do tworzenia złota w reaktorach jądrowych.

²⁰⁹ Bi był używany jako cel do tworzenia kilku izotopów pierwiastków superciężkich, takich jak dubn , boh , meitner , roentgen i nihon .

Tworzenie

Pierwotny

Bizmut-209 powstaje w końcowej części procesu s .

W czerwonych olbrzymach z asymptotycznej gałęzi olbrzymów trwa proces s (powolny proces) w celu wytworzenia bizmutu-209 i polonu-210 poprzez wychwytywanie neutronów jako najcięższych pierwiastków, które mają powstać, a ten ostatni szybko się rozpada . Wszystkie pierwiastki cięższe od niego powstają w procesie r , czyli szybkim procesie, który zachodzi podczas pierwszych piętnastu minut wybuchu supernowej . Bizmut-209 jest również tworzony podczas procesu r.

Aktywny

Część bizmutu-209 powstała radiogenicznie w wyniku łańcucha rozpadu serii neptunu . Neptun-237 jest wymarłym radionuklidem, ale można go znaleźć w śladowych ilościach w uranu z powodu reakcji wychwytu neutronów . Ameryk-241 , który jest używany w czujnikach dymu, rozpada się na neptun-237.

Zobacz też

• Izotopy bizmutu
• Pierwotny radionuklid
• Lista pierwiastków według stabilności izotopów