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-#

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

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.