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Isótopos del plomo

El plomo ( 82 Pb) tiene cuatro isótopos observacionalmente estables : 204 Pb, 206 Pb, 207 Pb, 208 Pb. El plomo-204 es completamente un nucleido primordial y no es un nucleido radiogénico . Los tres isótopos plomo-206, plomo-207 y plomo-208 representan los extremos de tres cadenas de desintegración : la serie del uranio (o serie del radio), la serie del actinio y la serie del torio , respectivamente; una cuarta cadena de desintegración, la serie del neptunio , termina con el isótopo de talio 205 Tl. Las tres series que terminan en plomo representan los productos de la cadena de desintegración de los 238 U , 235 U y 232 Th primordiales de larga vida . Cada isótopo también se presenta, hasta cierto punto, como isótopos primordiales que se crearon en supernovas, en lugar de radiogénicamente como productos hijos. La relación fija entre el plomo 204 y las cantidades primordiales de los demás isótopos de plomo se puede utilizar como base para estimar las cantidades adicionales de plomo radiogénico presentes en las rocas como resultado de la desintegración del uranio y el torio.

Los radioisótopos de vida más larga son el 205 Pb, con una vida media de 17,3 millones de años, y el 202 Pb, con una vida media de 52.500 años. Un radioisótopo de vida más corta que se encuentra en la naturaleza, el 210 Pb, con una vida media de 22,2 años, es útil para estudiar la cronología de sedimentación de muestras ambientales en escalas de tiempo inferiores a 100 años. [5]

Las abundancias relativas de los cuatro isótopos estables son aproximadamente 1,5%, 24%, 22% y 52,5%, combinándose para dar un peso atómico estándar (promedio ponderado por abundancia de los isótopos estables) de 207,2(1). El plomo es el elemento con el isótopo estable más pesado, 208 Pb. (El 209 Bi , más masivo, considerado durante mucho tiempo estable, en realidad tiene una vida media de 2,01×10 19 años). El 208 Pb también es un isótopo doblemente mágico , ya que tiene 82 protones y 126 neutrones . [6] Es el nucleido doblemente mágico más pesado conocido. Ahora se conocen un total de 43 isótopos de plomo, incluidas especies sintéticas muy inestables.

Los cuatro isótopos primordiales del plomo son todos estables desde el punto de vista observacional , lo que significa que se prevé que experimenten desintegración radiactiva, pero aún no se ha observado ninguna desintegración. Se prevé que estos cuatro isótopos experimenten desintegración alfa y se conviertan en isótopos de mercurio , que son radiactivos o estables desde el punto de vista observacional.

En su estado completamente ionizado, la desintegración beta del isótopo 210 Pb no libera un electrón libre; el electrón generado es capturado por los orbitales vacíos del átomo. [7]

Lista de isótopos

  1. ^ m Pb – Isómero nuclear excitado .
  2. ^ ( ) – La incertidumbre (1 σ ) se da en forma concisa entre paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes.
  3. ^ # – Masa atómica marcada con #: valor e incertidumbre derivados no de datos puramente experimentales, sino al menos en parte de tendencias de la Superficie de Masa (TMS).
  4. ^ Modos de descomposición:
  5. ^ Símbolo en cursiva y negrita como hija: el producto hija es casi estable.
  6. ^ Símbolo en negrita como hija: el producto hija es estable.
  7. ^ ( ) valor de giro: indica giro con argumentos de asignación débiles.
  8. ^ ab # – Los valores marcados con # no se derivan puramente de datos experimentales, sino al menos en parte de las tendencias de los nucleidos vecinos (TNN).
  9. ^ ab El orden del estado fundamental y del isómero es incierto.
  10. ^ abc Se utiliza en la datación plomo-plomo
  11. ^ Se cree que sufre una desintegración α a 200 Hg con una vida media de 1,4×10 20 años; la vida útil teórica es de alrededor de ~10 35–37 años. [9]
  12. ^ Producto de desintegración final de la cadena de desintegración 4n+2 (la serie del radio o del uranio )
  13. ^ Se cree que sufre una desintegración α a 202 Hg con una vida media de 2,5×10 21 años; la vida útil teórica es de ~10 65–68 años. [9]
  14. ^ Producto de desintegración final de la cadena de desintegración 4n+3 (la serie del actinio )
  15. ^ Se cree que sufre una desintegración α a 203 Hg con una vida media de 1,9×10 21 años; la vida útil teórica es de ~10 152–189 años. [9]
  16. ^ El nucleido más pesado y estable desde el punto de vista observacional; producto de desintegración final de la cadena de desintegración 4n (la serie del torio )
  17. ^ Se cree que sufre una desintegración α a 204 Hg con una vida media de 2,6×10 21 años; la vida útil teórica es de ~10 124–132 años. [9]
  18. ^ ab Producto de desintegración intermedia de 237 Np
  19. ^ ab Producto de desintegración intermedia del 238 U
  20. ^ Producto de desintegración intermedia del 235 U
  21. ^ Producto de desintegración intermedia del 232 Th

Plomo-206

El 206 Pb es el paso final en la cadena de desintegración del 238 U , la "serie del radio" o "serie del uranio". En un sistema cerrado, con el tiempo, una masa dada de 238 U se desintegrará en una secuencia de pasos que culminarán en 206 Pb. La producción de productos intermedios finalmente alcanza un equilibrio (aunque esto lleva mucho tiempo, ya que la vida media del 234 U es de 245.500 años). Una vez que se alcanza este sistema estabilizado, la proporción de 238 U a 206 Pb disminuirá de manera constante, mientras que las proporciones de los otros productos intermedios entre sí permanecerán constantes.

Al igual que la mayoría de los radioisótopos que se encuentran en la serie del radio, el 206 Pb fue nombrado inicialmente como una variación del radio, específicamente radio G. Es el producto de la desintegración tanto del 210 Po (históricamente llamado radio F ) por desintegración alfa , como del mucho más raro 206 Tl ( radio E II ) por desintegración beta .

Se ha propuesto el uso de plomo-206 en el refrigerante de los reactores nucleares de fisión de reproductores rápidos en lugar de utilizar una mezcla de plomo natural (que también incluye otros isótopos de plomo estables) como mecanismo para mejorar la economía de neutrones y suprimir en gran medida la producción no deseada de subproductos altamente radiactivos. [12]

Plomo-204, -207 y -208

El 204 Pb es completamente primordial y, por lo tanto, es útil para estimar la fracción de los otros isótopos de plomo en una muestra dada que también son primordiales, ya que las fracciones relativas de los diversos isótopos primordiales de plomo son constantes en todas partes. [13] Por lo tanto, se supone que cualquier exceso de plomo-206, -207 y -208 es de origen radiogénico , [13] lo que permite utilizar varios esquemas de datación de uranio y torio para estimar la edad de las rocas (tiempo desde su formación) en función de la abundancia relativa de plomo-204 con respecto a otros isótopos.207 Pb es el final de la serie del actinio a partir del 235 U.

208 Pb es el final de la serie del torio a partir de 232 Th . Si bien solo constituye aproximadamente la mitad de la composición del plomo en la mayoría de los lugares de la Tierra, se puede encontrar enriquecido de forma natural hasta alrededor del 90% en los minerales de torio. [14] 208 Pb es el nucleido estable más pesado conocido y también el núcleo doblemente mágico más pesado conocido, ya que Z = 82 y N = 126 corresponden a capas nucleares cerradas . [15] Como consecuencia de esta configuración particularmente estable, su sección eficaz de captura de neutrones es muy baja (incluso más baja que la del deuterio en el espectro térmico), lo que lo hace de interés para los reactores rápidos refrigerados con plomo .

Plomo-212

Se han probado radiofármacos que contienen 212 Pb como agentes terapéuticos para el tratamiento experimental del cáncer con terapia de partículas alfa dirigida . [16]

Véase también

Referencias

  1. ^ abcde Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "La evaluación NUBASE2020 de las propiedades nucleares" (PDF) . Chinese Physics C . 45 (3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ Meija y otros. 2016.
  3. ^ "Pesos atómicos estándar: plomo". CIAAW . 2020.
  4. ^ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (4 de mayo de 2022). "Pesos atómicos estándar de los elementos 2021 (Informe técnico de la IUPAC)". Química pura y aplicada . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  5. ^ Jeter, Hewitt W. (marzo de 2000). «Determinación de las edades de sedimentos recientes mediante mediciones de radiactividad de trazas» (PDF) . Terra et Aqua (78): 21–28. Archivado desde el original (PDF) el 4 de marzo de 2016. Consultado el 23 de octubre de 2019 .
  6. ^ Blank, B.; Regan, PH (2000). "Núcleos mágicos y doblemente mágicos". Noticias de Física Nuclear . 10 (4): 20–27. doi :10.1080/10506890109411553. S2CID  121966707.
  7. ^ Takahashi, K; Boyd, RN; Mathews, G. J.; Yokoi, K. (octubre de 1987). "Desintegración beta en estado ligado de átomos altamente ionizados". Physical Review C . 36 (4): 1522–1528. Bibcode :1987PhRvC..36.1522T. doi :10.1103/PhysRevC.36.1522. ISSN  0556-2813. OCLC  1639677. PMID  9954244 . Consultado el 20 de noviembre de 2016 . Como se puede ver en la Tabla I ( 187 Re, 210 Pb, 227 Ac y 241 Pu), algunas desintegraciones en estado continuo están prohibidas energéticamente cuando el átomo está completamente ionizado. Esto se debe a que las energías de enlace atómico liberadas por la ionización, es decir, el enlace total de electrones en el átomo neutro, B n , aumenta con Z . Si [la energía de desintegración ] Q n < B n ( Z +1)- B n ( Z ) , la desintegración β del estado continuo está prohibida energéticamente.
  8. ^ Wang, Meng; Huang, WJ; Kondev, FG; Audi, G.; Naimi, S. (2021). "La evaluación de masa atómica AME 2020 (II). Tablas, gráficos y referencias*". Chinese Physics C . 45 (3): 030003. doi :10.1088/1674-1137/abddaf.
  9. ^ abcd Beeman, JW; et al. (2013). "Nuevos límites experimentales en las desintegraciones alfa de los isótopos de plomo". European Physical Journal A . 49 (4): 50. arXiv : 1212.2422 . Bibcode :2013EPJA...49...50B. doi :10.1140/epja/i2013-13050-7. S2CID  254111888.
  10. ^ abcd «Pesos atómicos estándar: plomo». CIAAW . 2020.
  11. ^ Kuhn, W. (1929). "LXVIII. Dispersión de la radiación gamma del torio C por el radio G y el plomo ordinario". The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science . 8 (52): 628. doi :10.1080/14786441108564923.
  12. ^ Khorasanov, GL; Ivanov, AP; Blokhin, AI (2002). Problema del polonio en refrigerantes de plomo para reactores rápidos y una de las formas de solucionarlo. 10.ª Conferencia Internacional sobre Ingeniería Nuclear. págs. 711–717. doi :10.1115/ICONE10-22330.
  13. ^ ab Woods, GD (noviembre de 2014). Análisis de isótopos de plomo: eliminación de la interferencia isobárica de 204Hg de 204Pb mediante ICP-QQQ en modo MS/MS (PDF) (Informe). Stockport, Reino Unido: Agilent Technologies.
  14. ^ A. Yu. Smirnov; VD Borisevich; A. Sulaberidze (julio de 2012). "Evaluación del costo específico de obtención del isótopo plomo-208 mediante centrífugas de gas utilizando diversas materias primas". Fundamentos teóricos de la ingeniería química . 46 (4): 373–378. doi :10.1134/S0040579512040161. S2CID  98821122.
  15. ^ Blank, B.; Regan, PH (2000). "Núcleos mágicos y doblemente mágicos". Noticias de Física Nuclear . 10 (4): 20–27. doi :10.1080/10506890109411553. S2CID  121966707.
  16. ^ Kokov, KV; Egorova, BV; German, MN; Klabukov, ID; Krasheninnikov, ME; Larkin-Kondrov, AA; Makoveeva, KA; Ovchinnikov, MV; Sidorova, MV; Chuvilin, DY (2022). "212Pb: enfoques de producción y aplicaciones de terapia dirigida". Farmacia . 14 (1): 189. doi : 10.3390/pharmaceutics14010189 . ISSN  1999-4923. PMC 8777968 . PMID  35057083. 

Fuentes

Masas de isótopos de:

Datos de vida media, espín e isómeros seleccionados de las siguientes fuentes.