Қоңсыздан тұрақты изотоптары

Кіріспе

Қорғасын изотоптары

Қорғасын (82Pb) төрт байқау бойынша тұрақты изотопқа ие: 204Pb, 206Pb, 207Pb, 208Pb. Қорғасын-204 толығымен бастапқы нуклид болып табылады және радиогендік нуклид емес. Үш изотоп – қорғасын 206, қорғасын 207 және қорғасын 208 – үш ыдырау тізбегінің соңы: тиісінше уран тізбегі (немесе радий тізбегі), актиний тізбегі және торий тізбегі; төртінші ыдырау тізбегі, нептуний тізбегі, таллий изотобы 205Tl-мен аяқталады. Қорғасынмен аяқталатын үш серия ұзақ өмір сүретін 238U, 235U және 232Th бастапқы заттарының ыдырау тізбегінің өнімдерін көрсетеді. Әрбір изотоп, белгілі бір шамада, радиогендік емес, суперноваларда пайда болған бастапқы изотоптар ретінде де кездеседі. Қорғасын-204 пен басқа қорғасын изотоптарының бастапқы мөлшері арасындағы белгіленген қатынасты негіз ретінде пайдаланып, уран мен торийдің ыдырауы нәтижесінде тау жыныстарындағы радиогендік қорғасынның артық мөлшерін бағалауға болады. (Қорғасын-қорғасынға және уран-қорғасынға дейінгі мерзімдерді қараңыз). Ең ұзақ өмір сүретін радиоизотоптар – 205Pb, 17,3 миллион жыл жартылай өмірге ие, және 202Pb, 52 500 жыл жартылай өмірге ие. Табиғатта кездесетін 210Pb радиоизотобының жартылай өмір сүру мерзімі 22,2 жылды құрайды, бұл 100 жылдан кем уақыт аралығындағы қоршаған орта үлгілерінің шөгінділік хронологиясын зерттеу үшін пайдалы. Төрт тұрақты изотоптың салыстырмалы мөлшері шамамен 1,5%, 24%, 22% және 52,5% құрайды, бұл стандартты атомдық салмақты (тұрақты изотоптардың мөлшеріне байланысты орташа салмақ) 207,2(1) құрайды. Қорғасын – ең ауыр тұрақты изотопы 208Pb бар элемент. (Көбірек массасы бар 209Bi, ұзақ уақыт бойы тұрақты деп есептелген, шындығында 2,01×1019 жыл жартылай өмірге ие.) 208Pb сондай-ақ қос сиқырлы изотоп болып табылады, себебі оның 82 протон және 126 нейтроны бар. Бұл белгілі ең ауыр қос сиқырлы нуклид. Қазіргі таңдағыда қорғасынның 43 изотопы белгілі, оның ішінде өте тұрақсыз синтетикалық түрлері де бар. Қорғасынның төрт бастапқы изотопының барлығы байқау бойынша тұрақты, яғни олардың радиоактивті ыдырауы болжанады, бірақ әлі күнге дейін ыдырауы байқалған жоқ. Бұл төрт изотоптың альфа ыдырауынан өтіп, өздері радиоактивті немесе байқау бойынша тұрақты болатын сынап изотоптарына айналуы болжанып отыр. Толық иондалған күйде 210Pb изотобының бета ыдырауы бос электронды шығармайды; пайда болған электрон атомның бос орбитальдарымен сіңіріледі.

Lead (82Pb) has four observationally stable isotopes: 204Pb, 206Pb, 207Pb, 208Pb. Lead 204 is entirely a primordial nuclide and is not a radiogenic nuclide. The three isotopes lead 206, lead 207, and lead 208 represent the ends of three decay chains: the uranium series (or radium series), the actinium series, and the thorium series, respectively; a fourth decay chain, the neptunium series, terminates with the thallium isotope 205Tl. The three series terminating in lead represent the decay chain products of long lived primordial 238U, 235U, and 232Th. Each isotope also occurs, to some extent, as primordial isotopes that were made in supernovae, rather than radiogenically as daughter products. The fixed ratio of lead 204 to the primordial amounts of the other lead isotopes may be used as the baseline to estimate the extra amounts of radiogenic lead present in rocks as a result of decay from uranium and thorium. (See lead–lead dating and uranium–lead dating.) The longest lived radioisotopes are 205Pb with a half life of 17.3 million years and 202Pb with a half life of 52,500 years. A shorter lived naturally occurring radioisotope, 210Pb with a half life of 22.2 years, is useful for studying the sedimentation chronology of environmental samples on time scales shorter than 100 years. The relative abundances of the four stable isotopes are approximately 1.5%, 24%, 22%, and 52.5%, combining to give a standard atomic weight (abundance weighted average of the stable isotopes) of 207.2(1). Lead is the element with the heaviest stable isotope, 208Pb. (The more massive 209Bi, long considered to be stable, actually has a half life of 2.01×1019 years.) 208Pb is also a doubly magic isotope, as it has 82 protons and 126 neutrons. It is the heaviest doubly magic nuclide known. A total of 43 lead isotopes are now known, including very unstable synthetic species. The four primordial isotopes of lead are all observationally stable, meaning that they are predicted to undergo radioactive decay but no decay has been observed yet. These four isotopes are predicted to undergo alpha decay and become isotopes of mercury which are themselves radioactive or observationally stable. In its fully ionized state, the beta decay of isotope 210Pb does not release a free electron; the generated electron is instead captured by the atom's empty orbitals.

Қорғасын-204, -207 және -208

204Pb толығымен бастапқы және осылайша, берілген үлгідегі басқа қорғасын изотоптарының қаншасы бастапқы екенін бағалауға көмектеседі, себебі әртүрлі бастапқы қорғасын изотоптарының салыстырмалы үлестері әр жерде бірдей. Сондықтан, 206, 207 және 208 қорғасынның кез келген артық мөлшері радиогендік деп есептеледі. 208Pb – белгілі ең ауыр тұрақты нуклид және ең ауыр екі рет «жабық» ядро, себебі Z = 82 және N = 126 ядролық қабықтардың толуына сәйкес келеді. Осы ерекше тұрақты құрылымның нәтижесінде, оның нейтрондарды сіңіру қимасы өте төмен (тіпті жылу спектрінде дейтерийден де төмен), бұл оны қорғасынмен салқындатылатын жылдам реакторлар үшін қызығушылық тудырады.

Қорғасын-212

212Pb-ны қамтитын радиофармацевтикалық препараттар, эксперименталды қатерлі ісіктерді емдеуге арналған мақсатты альфа-бөлшектер терапиясында терапиялық заттар ретінде сынақтан өтті.