铋-209

铋-209（²⁰⁹Bi）是铋的同位素之一，具有极微弱的放射性，半衰期长达2.01×10¹⁹年，是铋最稳定的同位素，也是所有发生α衰变的放射性同位素中已知半衰期最长的。它有83个质子和126个中子，原子质量为208.9803987原子质量单位。其中子数126为幻数，因此具有特别的稳定性。铋-209是铋最普遍的同位素，几乎占天然铋的100%。

铋-209，²⁰⁹Bi

基本
符号	209Bi
名称	铋-209、Bi-209
原子序	83
中子数	126
核素数据
丰度	100%
半衰期	2.01×1019年[1]
母同位素	209Pb (β−) 209Po (β+) 213At (α)
衰变产物	205Tl
原子量	208.9803987 u
自旋	9/2−
过剩能量	−18 258.461± 2.4 keV
结合能	7847.987± 1.7 keV
衰变模式
衰变类型	衰变能量（MeV）
α衰变	3.1373
铋的同位素 完整核素表

衰变特性

长期以来，人们认为铋-209是所有元素中最重的稳定同位素，但2003年，法国奥赛天体物理和空间研究所的一个研究小组发现²⁰⁹Bi具有放射性，其发生α衰变的半衰期约为1.9×10¹⁹年^[2][3]，超过宇宙年龄的十亿倍。^[4]现在公认最稳定的最大质量数核素是铅-208。

在不受外界影响的情况下，铋-209衰变产生3.14兆电子伏的α粒子，并嬗变为铊-205：^[5]

${\displaystyle \mathrm {^{209}_{\ 83}Bi\ {\xrightarrow[{}]{}}\ _{\ 81}^{205}Tl\ +_{\ 2}^{\ 4}He} }$

在人工干预下（比如在反应堆中或使用加速器），铋-209可以参加铅－铋中子俘获循环。铅-206/207/208直到铋-209都可以参加这一循环，但是俘获截面都相当低。^[6][7]

由于铋-209超长的半衰期，对于其应用来说，²⁰⁹Bi仍然可以被当作非放射性物质处理。它的放射性比人体的放射性低得多，因此不会造成任何意义上的辐射伤害。虽然²⁰⁹Bi创造了α衰变的半衰期记录，但其半衰期并不是实验上确认的放射性核素中最长的；这一殊荣属于碲-128（¹²⁸Te)，其双β衰变的半衰期估计为7.7×10²⁴年。^[8]而当今宇宙年龄不过为7010137989999999999♠(1.3799±0.021)×10¹⁰年。^[9][10]

2012年，意大利大萨索国家实验室（Laboratori Nazionali del Gran Sasso）团队验证了铋-209α衰变的半衰期值，他们报告的数据是7019200999999999999♠(2.01±0.08)×10¹⁹年。他们还发现了铋-209经α衰变到铊-205的第二种路径，即从铋-209衰变为铊-205第一激发态。这个反应的半衰期更长，估计为1.66×10²¹年。^[11]尽管这两个半衰期都比碲-128的半衰期短，但其α粒子能谱的半峰宽是目前观测到最小的，根据海森堡测不准原理估计分别为ΔΕ~5.5×10^-43eV和ΔΕ~1.3×10^-44eV。^[12]

用途

因为天然铋完全由铋-209组成，所以所有铋的用途都可看作是铋-209的用途，如铅的替代品、^[13][14]化妆品、^[15][16]油漆^[17]和像是次水杨酸铋的药物。^[4][18][19]

合成其它元素

²¹⁰Po可通过在核反应堆中用中子轰击²⁰⁹Bi来制造^[20]，全世界每年²¹⁰Po的产量约为100克左右。^[21][20]209Po和²⁰⁸Po则可由质子轰击²⁰⁹Bi而成。^[22]用α粒子轰击²⁰⁹Bi则能得到砹。^[23][24][25]

²⁰⁹Bi也可用于合成如𬭊、^{[26][27][28][29]}𬭛、^[26][30]鿏、^[31][32][33]𬬭^[34][35][36]和鿭^[37][38][39]等超重元素。

核合成

在渐近巨星支的红巨星中，铋-209和钋-210经由S-过程(慢速过程)通过中子俘获而形成。此二核素是S-过程产生的最重元素。所有比它们更重的元素都是在R-过程（快速过程）中形成的，该过程发生在超新星爆发前十五分钟。^[40]

参见

• 铋的同位素

脚注

相邻较轻同位素: 铋-208	铋-209是 铋的同位素	相邻较重同位素: 铋-210
母同位素： 砹-213 (α) 钋-209 (β+) 铅-209 (β−)	铋-209的 衰变链	衰变产物为 铊-205 (α)