비스무트 동위 원소

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자연계에 존재하는 비스무트동위 원소는 6종이며 이들 중 209Bi가 100% 가까이 존재하고 있다. 핵자 수 210, 211, 212, 214, 215는 우라늄토륨의 붕괴 사슬 과정에서 생성되는 동위 원소로 자연계에 극히 미량으로 존재하고 있다.

비스무트는 안정 동위 원소가 존재하지 않는다. 하지만 209Bi의 반감기는 1.9 x 1019년을 초과하기 때문에 안정 동위 원소로 취급하고 있다. 이는 우주의 나이의 14억배나 된다.

비스무트-209[편집]

209Bi의 반감기는 1900경년에 이른다. 이 정도의 시간이면 영원이라고 해도 무방하므로 안정 동위 원소들 중 가장 무겁고 붕괴 계열 중 넵투늄 계열의 최종 붕괴 생성물로 알려져 있다. 중성자 흡수율이 극도로 낮아 중성자를 거의 흡수하지 않기 때문에 4세대 원자로의 냉각제로 부분적이나마 주목받고 있다. 다만 중성자를 한 개 흡수하면 폴로늄-210으로 변환되기 때문에 꺼려지기도 하는 면이 있다. (폴로늄-210은 반감기가 짧아 초극미량으로도 방사능이 매우 강하다.)

자연계의 비스무트 동위 원소 중 100% 존재하고 있다.

독성이 없는 큰 장점 때문에 차세대 초전도체의 연료로써 많이 이용되고 있으며 철강 산업에서 합금으로 이용되며, 의약품으로도 이용한다. 이러한 큰 장점과 중요한 이용가치로 인해 지각에 불과 48ppb밖에 존재하지 않음에도 불구하고 전세계에서 8500톤이나 생산되어 매우 중요한 동위체로 자리잡은 원소이다.

비스무트-210[편집]

붕괴 계열 중 라듐 계열에 해당하는 동위 원소로 반감기가 짧아 자연계에 극미량 존재하는 붕괴사슬의 한 동위체이다.

비스무트-212[편집]

붕괴 계열 중 토륨 계열에 해당하는 극미량 존재하는 붕괴 사슬의 한 동위체이다. 비스무트-212 중 64%는 탈륨-208로 붕괴되며 탈륨-208은 강한 감마선을 내뿜고 납-208로 붕괴되기 된다. 이로 인해 토륨 사이클에서 생성되는 우라늄-232는 핵전지의 연료가 아닌 핵 폐기물로 분류케되는 원인의 동위체이다.

[편집]

핵종
기호
과거 명칭 Z(p) N(n)  
동위 원소 질량 (u)
 
반감기[n 1] 붕괴
방식[1][n 2]
붕괴
생성물[n 3]

스핀
전형적
동위 원소
구성비
(몰 분율)
자연적
구성비
변동 범위
(몰 분율)
들뜬 에너지
184Bi 83 101 184.00112(14)# 6.6(15) ms 3+#
184mBi 150(100)# keV 13(2) ms 10-#
185Bi 83 102 184.99763(6)# 2# ms p 184Pb 9/2-#
α (드묾) 181Tl
185mBi 70(50)# keV 49(7) µs α 181Tl 1/2+
p 184Pb
186Bi 83 103 185.99660(8) 14.8(7) ms α 182Tl (3+)
β+ (드묾) 186Pb
186mBi 270(140)# keV 9.8(4) ms α 182Tl (10-)
β+ 186Pb
187Bi 83 104 186.993158(16) 32(3) ms α (50%) 183Tl 9/2-#
β+ (50%) 187Pb
187m1Bi 101(20) keV 320(70) µs 1/2+#
187m2Bi 252(1) keV 7(5) µs (13/2+)
188Bi 83 105 187.99227(5) 44(3) ms α 184Tl 3+#
β+ (드묾) 188Pb
188mBi 210(140)# keV 220(40) ms α 184Tl (10-)
β+ (드묾) 188Pb
189Bi 83 106 188.98920(6) 674(11) ms α (51%) 185Tl (9/2-)
β+ (49%) 189Pb
189m1Bi 181(6) keV 5.0(1) ms (1/2+)
189m2Bi 357(1) keV 880(50) ns (13/2+)
190Bi 83 107 189.9883(2) 6.3(1) s α (77%) 186Tl (3+)
β+ (30%) 190Pb
190m1Bi 420(180) keV 6.2(1) s α (70%) 186Tl (10-)
β+ (23%) 190Pb
190m2Bi 690(180) keV >500(100) ns 7+#
191Bi 83 108 190.985786(8) 12.3(3) s α (60%) 187Tl (9/2-)
β+ (40%) 191Pb
191mBi 240(4) keV 124(5) ms α (75%) 187Tl (1/2+)
β+ (25%) 191Pb
192Bi 83 109 191.98546(4) 34.6(9) s β+ (82%) 192Pb (3+)
α (18%) 188Tl
192mBi 150(30) keV 39.6(4) s β+ (90.8%) 192Pb (10-)
α (9.2%) 188Tl
193Bi 83 110 192.98296(1) 67(3) s β+ (95%) 193Pb (9/2-)
α (5%) 189Tl
193mBi 308(7) keV 3.2(6) s α (90%) 189Tl (1/2+)
β+ (10%) 193Pb
194Bi 83 111 193.98283(5) 95(3) s β+ (99.54%) 194Pb (3+)
α (0.46%) 190Tl
194m1Bi 110(70) keV 125(2) s β+ 194Pb (6+,7+)
α (드묾) 190Tl
194m2Bi 230(90)# keV 115(4) s (10-)
195Bi 83 112 194.980651(6) 183(4) s β+ (99.97%) 195Pb (9/2-)
α (0.03%) 191Tl
195m1Bi 399(6) keV 87(1) s β+ (67%) 195Pb (1/2+)
α (33%) 191Tl
195m2Bi 2311.4+X keV 750(50) ns (29/2-)
196Bi 83 113 195.980667(26) 5.1(2) min β+ (99.99%) 196Pb (3+)
α (0.00115%) 192Tl
196m1Bi 166.6(30) keV 0.6(5) s IT 196Bi (7+)
β+ 196Pb
196m2Bi 270(3) keV 4.00(5) min (10-)
197Bi 83 114 196.978864(9) 9.33(50) min β+ (99.99%) 197Pb (9/2-)
α (10−4%) 193Tl
197m1Bi 690(110) keV 5.04(16) min α (55%) 193Tl (1/2+)
β+ (45%) 197Pb
IT (0.3%) 197Bi
197m2Bi 2129.3(4) keV 204(18) ns (23/2-)
197m3Bi 2360.4(5)+X keV 263(13) ns (29/2-)
197m4Bi 2383.1(7)+X keV 253(39) ns (29/2-)
197m5Bi 2929.5(5) keV 209(30) ns (31/2-)
198Bi 83 115 197.97921(3) 10.3(3) min β+ 198Pb (2+,3+)
198m1Bi 280(40) keV 11.6(3) min β+ 198Pb (7+)
198m2Bi 530(40) keV 7.7(5) s 10-
199Bi 83 116 198.977672(13) 27(1) min β+ 199Pb 9/2-
199m1Bi 667(4) keV 24.70(15) min β+ (98%) 199Pb (1/2+)
IT (2%) 199Bi
α (0.01%) 195Tl
199m2Bi 1947(25) keV 0.10(3) µs (25/2+)
199m3Bi ~2547.0 keV 168(13) ns 29/2-
200Bi 83 117 199.978132(26) 36.4(5) min β+ 200Pb 7+
200m1Bi 100(70)# keV 31(2) min ε (90%) 200Pb (2+)
IT (10%) 200Bi
200m2Bi 428.20(10) keV 400(50) ms (10-)
201Bi 83 118 200.977009(16) 108(3) min β+ (99.99%) 201Pb 9/2-
α (10−4%) 197Tl
201m1Bi 846.34(21) keV 59.1(6) min ε (92.9%) 201Pb 1/2+
IT (6.8%) 201Bi
α (0.3%) 197Tl
201m2Bi 1932.2+X keV 118(28) ns (25/2+)
201m3Bi 1971.2+X keV 105(75) ns (27/2+)
201m4Bi 2739.90(20)+X keV 124(4) ns (29/2-)
202Bi 83 119 201.977742(22) 1.72(5) h β+ 202Pb 5(+#)
α (10−5%) 198Tl
202m1Bi 615(7) keV 3.04(6) µs (10#)-
202m2Bi 2607.1(5) keV 310(50) ns (17+)
203Bi 83 120 202.976876(23) 11.76(5) h β+ 203Pb 9/2-
α (10−5%) 199Tl
203m1Bi 1098.14(7) keV 303(5) ms IT 203Bi 1/2+
203m2Bi 2041.5(6) keV 194(30) ns 25/2+
204Bi 83 121 203.977813(28) 11.22(10) h β+ 204Pb 6+
204m1Bi 805.5(3) keV 13.0(1) ms IT 204Bi 10-
204m2Bi 2833.4(11) keV 1.07(3) ms (17+)
205Bi 83 122 204.977389(8) 15.31(4) d β+ 205Pb 9/2-
206Bi 83 123 205.978499(8) 6.243(3) d β+ 206Pb 6(+)
206m1Bi 59.897(17) keV 7.7(2) µs (4+)
206m2Bi 1044.8(5) keV 890(10) µs (10-)
207Bi 83 124 206.9784707(26) 32.9(14) a β+ 207Pb 9/2-
207mBi 2101.49(16) keV 182(6) µs 21/2+
208Bi 83 125 207.9797422(25) 3.68(4)×105 a β+ 208Pb (5)+
208mBi 1571.1(4) keV 2.58(4) ms IT 208Bi (10)-
209Bi[n 4][n 5] 83 126 208.9803987(16) 1.9(2)×1019 a[n 6] α 205Tl 9/2- 1.0000
210Bi 라듐 E 83 127 209.9841204(16) 5.012(5) d β- 210Po 1- 미량[n 7]
α (1.32×10−4%) 206Tl
210mBi 271.31(11) keV 3.04(6)×106 a α 206Tl 9-
211Bi 악티늄 C 83 128 210.987269(6) 2.14(2) min α (99.72%) 207Tl 9/2- 미량[n 8]
β- (0.276%) 211Po
211mBi 1257(10) keV 1.4(3) µs (25/2-)
212Bi 토륨 C 83 129 211.9912857(21) 60.55(6) min β- (64.05%) 212Po 1(-) 미량[n 9]
α (35.94%) 208Tl
β-, α (0.014%) 208Pb
212m1Bi 250(30) keV 25.0(2) min α (67%) 208Tl (9-)
β- (33%) 212mPo
β-, α (0.3%) 208Pb
212m2Bi 2200(200)# keV 7.0(3) min >15
213Bi[n 10] 83 130 212.994385(5) 45.59(6) min β- (97.91%) 213Po 9/2-
α (2.09%) 209Tl
214Bi 라듐 C 83 131 213.998712(12) 19.9(4) min β- (99.97%) 214Po 1- 미량[n 7]
α (0.021%) 210Tl
β-, α (0.003%) 210Pb
215Bi 83 132 215.001770(16) 7.6(2) min β- 215Po (9/2-) 미량[n 8]
215mBi 1347.5(25) keV 36.4(25) min (25/2-)
216Bi 83 133 216.006306(12) 2.17(5) min β- 216Po 1-#
217Bi 83 134 217.00947(21)# 98.5(8) s 9/2-#
218Bi 83 135 218.01432(39)# 33(1) s 1-#

참고[편집]

  1. 굵은 글꼴은 반감기가 우주의 나이보다 긴 동위 원소(거의 안정적)
  2. 약자:
    ε: 전자 포획
    IT: 이성질핵 전이
  3. 굵은 글꼴은 안정 동위 원소
  4. 과거에는 넵투늄 계열의 최종 붕괴 생성물로 여겨졌다.
  5. 원시 방사성 핵종, 일부는 절멸 핵종인 237Np을 통해 생성되었다.
  6. 과거에는 가장 무거운 안정 핵종으로 여겨졌다.
  7. 238U의 중간 붕괴 생성물이다.
  8. 235U의 중간 붕괴 생성물이다.
  9. 232Th의 중간 붕괴 생성물이다.
  10. 핵의학에 사용된다.

주석[편집]

  1. http://www.nucleonica.net/unc.aspx