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Bismuto-209

El bismuto-209 ( 209 Bi) es el isótopo de bismuto con la vida media más larga conocida de cualquier radioisótopo que sufre desintegración α ( desintegración alfa ). Tiene 83 protones y un número mágico [2] de 126 neutrones, [2] y una masa atómica de 208,9803987 uma (unidades de masa atómica). El bismuto primordial se compone enteramente de este isótopo.

Propiedades de descomposición

Durante mucho tiempo se pensó que el bismuto-209 tenía el núcleo estable más pesado de todos los elementos, pero en 2003, un equipo de investigación del Institut d'Astrophysique Spatiale en Orsay, Francia , descubrió que el 209 Bi sufre desintegración alfa con una vida media de aproximadamente 19 exaaños (1,9×10 19 , aproximadamente 19 quintillones de años), [3] [4] más de mil millones de veces más que la edad estimada actual del universo . [5] El núcleo más pesado que se considera estable es ahora el plomo-208 y el elemento monoisotópico estable más pesado es el oro como isótopo 197 Au .

La teoría había predicho previamente una vida media de 4,6 × 1019 años. Durante mucho tiempo se sospechó que era radiactivo. [6] El evento de desintegración produce una partícula alfa de 3,14 MeV y convierte el átomo en talio-205 . [3] [4]

El bismuto-209 se produce en la cadena de desintegración de la serie neptunio.

El bismuto-209 eventualmente formará 205 Tl si no se lo perturba:

209
83Bi
→205
81tl
+4
2Él
[7]

Si se perturba, se uniría al ciclo de captura de neutrones de plomo-bismuto desde plomo-206/207/208 hasta bismuto-209, a pesar de las bajas secciones transversales de captura. Incluso el talio-205, el producto de la desintegración del bismuto-209, vuelve a convertirse en plomo cuando está completamente ionizado. [8]

Debido a su vida media extraordinariamente larga, para casi todas las aplicaciones el 209 Bi aún puede tratarse como si no fuera radiactivo. Su radiactividad es mucho menor que la de la carne humana, por lo que no representa ningún peligro significativo por la radiación. Aunque el 209 Bi tiene el récord de vida media de desintegración alfa, el bismuto no tiene la vida media más larga de cualquier radionucleido encontrado experimentalmente; esta distinción pertenece al telurio -128 ( 128 Te ), con una vida media estimada en 7,7 × 10 24 años por doble desintegración β (doble desintegración beta). [9] [10] [11]

La vida media del bismuto-209 fue confirmada en 2012 por un equipo italiano en Gran Sasso que informó(2,01 ± 0,08) × 10 19 años. También informaron de una vida media aún más larga para la desintegración alfa del bismuto-209 al primer estado excitado del talio-205 (a 204 keV), estimada en 1,66 × 1021 años. [12] Aunque este valor es más corto que la vida media medida del telurio-128, ambas desintegraciones alfa del bismuto-209 mantienen el récord de los anchos de línea naturales más delgados de cualquier excitación física mensurable, estimados respectivamente en ΔΕ~5.5×10 −43  eV y ΔΕ~1.3×10 −44  eV en aplicación del principio de incertidumbre de Heisenberg [13] (la doble desintegración beta produciría líneas de energía solo en transiciones sin neutrinos , lo que aún no se ha observado).

Aplicaciones

Debido a que el bismuto primordial es completamente bismuto-209, el bismuto-209 se utiliza para todas las aplicaciones normales atribuidas al bismuto, como por ejemplo como sustituto del plomo , [14] [15] en cosméticos, [16] [17] en pinturas, [18] y en varios medicamentos como Pepto-Bismol . [5] [19] [20] Las aleaciones que contienen bismuto-209, como el bronce de bismuto, se han utilizado durante miles de años. [21]

Síntesis de otros elementos.

El 210 Po se puede fabricar bombardeando el 209 Bi con neutrones en un reactor nuclear. [22] Cada año sólo se producenunos 100 gramos de 210 Po. [23] [22] 209 Po y 208 Po se pueden producir mediante el bombardeo de protones de 209 Bi en un ciclotrón . [24] El astato también se puede producir bombardeando formas de 209 Bi con partículas alfa. [25] [26] [27] También se han utilizadotrazas de 209 Bi para crear oro en reactores nucleares. [28] [29]

209 Bi se ha utilizado como objetivo para la creación de varios isótopos de elementos superpesados ​​como dubnio , [30] [31] [32] [33] bohrio , [30] [34] meitnerio , [35] [36] [ 37] roentgenio , [38] [39] [40] y nihonio . [41] [42] [43]

Formación

Primordial

Bismuto-209 se crea en la parte final del proceso s . [a]

En las estrellas gigantes rojas de la rama gigante asintótica , el proceso s (proceso lento) está en curso para producir bismuto-209 y polonio-210 por captura de neutrones como los elementos más pesados ​​que se van a formar, [44] y este último decae rápidamente. [44] Todos los elementos más pesados ​​que él se forman en el proceso r , o proceso rápido, que ocurre durante los primeros quince minutos de las supernovas . [45] [44] El bismuto-209 también se crea durante el proceso r. [44]

Radiogénico

Parte del bismuto-209 se creó radiogénicamente como resultado de la cadena de desintegración de la serie neptunio . [46] El neptunio-237 es un radionucleido extinto , pero se puede encontrar en trazas en minerales de uranio debido a reacciones de captura de neutrones . [46] [47] El americio-241 , que se utiliza en detectores de humo, [48] se descompone en neptunio-237.

Ver también

Notas

  1. ^ Las líneas horizontales rojas con un círculo en sus extremos derechos representan capturas de neutrones ; las flechas azules que apuntan hacia arriba a la izquierda representan desintegraciones beta ; las flechas verdes que apuntan hacia abajo a la izquierda representan desintegraciones alfa ; Las flechas cian/verde claro que apuntan hacia abajo y hacia la derecha representan capturas de electrones .

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