鉛の同位体

鉛 の同位体（82 Pb）
主な同位体[1]減衰
アイソトープ豊富半減期 （t 1/2）モード製品
202ペタリンナトリウムシンセ5.25 × 10 4 年ε202トル
204鉛1.40%安定した
205鉛シンセ1.70 × 10 7 年ε205トル
206鉛24.1%安定した
207鉛22.1%安定した
208鉛52.4%安定した
209ペソトレース3.235時間β −209ビ
210ペソトレース22.2歳β −210ビ
α206水銀
211鉛トレース36.16分β −211ビ
212鉛トレース10.627時間β −212ビ
214鉛トレース27.06分β −214ビ
同位体存在比はサンプルによって大きく異なる[2]
標準原子量 A r °(Pb)
  • [206.14、 207.94 ] [2]
  • 207.2 ± 1.1  （要約）[3]

鉛（82 Pb ）には、観測上安定な 同位体が4つあります：204 Pb、206 Pb、207 Pb、208 Pb。鉛 204 は完全に原始核種であり、放射性核種ではありません。3つの同位体、鉛 206、鉛 207、鉛 208 は、それぞれウラン系列（またはラジウム系列）、アクチニウム系列、トリウム系列の3つの崩壊系列の末端を表します。4番目の崩壊系列であるネプツニウム系列は、タリウム同位体205 Tlで終了します。鉛で終了する3つの系列は、長寿命の原始238 U、235 U、および232 Thの崩壊系列生成物を表します。各同位体は、ある程度、放射性同位体としてではなく、超新星爆発で生成された原始同位体としても存在します。鉛204と他の鉛同位体の原始的存在量に対する一定の比率は、ウランとトリウムの崩壊の結果として岩石中に存在する放射性鉛の余剰量を推定するための基準として使用できます。これが鉛-鉛年代測定法とウラン-鉛年代測定法の基礎となります。

最も長寿命の放射性同位体は、電子捕獲によって崩壊する205 Pb（半減期1,700万年）と202 Pb（半減期5万2,500年）です。自然界に存在するより短寿命の放射性同位体である210 Pb（半減期22.2年）は、 100年未満の時間スケールで環境試料の堆積年代を研究するのに役立ちます。[4]

最も重い安定同位体である208 Pbはこの元素に属します。（より重い209 Biは長い間安定していると考えられてきましたが、実際には半減期は2.01×10 19年です。）208 Pbは82個の陽子と126個の中性子を持つため、二重魔法同位体でもあります。[5]これは既知の最も重い二重魔法核種です。

鉛の4つの原始同位体はすべて観測的に安定しており、放射性崩壊を起こすと予測されていますが、まだ崩壊は観測されていません。これらの4つの同位体はアルファ崩壊を起こし、それ自体が放射性であるか観測的に安定である水銀の同位体になると予測されています。

放射性同位体209～214も微量に存在します。その中で最も多く存在し、最も重要なのは鉛210です。これは、半減期が群を抜いて長く（22.2年）、豊富なウラン崩壊系列で発生するためです。鉛211、212、214は、ウラン235、トリウム232、ウラン238の崩壊系列に存在し、さらに、これら3つの鉛同位体は天然源でも検出可能です。より微量の鉛209は、3つのまれな崩壊系列、すなわち、ウラン系列のタリウム210のベータ遅延中性子崩壊、ネプツニウム系列の最終段階（ウラン鉱石における中性子捕獲によって痕跡量が生成されます）、そしてラジウム223の非常にまれなクラスター崩壊（炭素14も生成します）から発生します。鉛213もネプツニウム系列のマイナーブランチに存在します。鉛210は、鉛206との比を測定することで試料の年代を特定するのに役立ちます（両方の同位体は単一の崩壊系列に存在します）。[6]

合計で、178 Pbから220 Pb まで 43 個の鉛同位体が合成されました。

同位体のリスト


核種
[n 1]		歴史的
な名前		Z北同位体質量 （Da）[7] [n 2] [n 3]
半減期[1]
減衰
モード[1]
[n 4]		娘
同位体
[n 5] [n 6]		スピンと
パリティ[1]
[n 7] [n 8]		天然存在比 （モル分率）
励起エネルギー[n 8]通常の割合[1]変動の範囲
178鉛8296178.003836(25)250(80)μsα174 Hg0歳以上
β + ?178トル
179ペタリン8297179.002(87)2.7(2)ミリ秒α175 Hg（9月2日〜）
180ペソ8298179.997916(13)4.1(3)ミリ秒α176 Hg0歳以上
181鉛8299180.996661(91)39.0(8)ミリ秒α177 Hg（9月2日〜）
β + ?181トル
182鉛82100181.992674(13)55(5) ミリ秒α178 Hg0歳以上
β + ?182トル
183鉛82101182.991863(31)535(30)ミリ秒α179 Hg3/2−
β + ?183トル
1億8300万ポンド94(8) keV415(20)ミリ秒α179 Hg13/2+
β + ?183トル
それ？183鉛
184鉛82102183.988136(14)490(25)ミリ秒α（80％）180 Hg0歳以上
β + ? (20%)184トル
185ペソ82103184.987610(17)6.3(4) 秒β + (66%)185トル3/2−
α（34％）181水銀
185m Pb [n 9]70(50) keV4.07(15)秒α（50％）181水銀13/2+
β + ? (50%)185トル
186鉛82104185.984239(12)4.82(3)秒β + ? (60%)186トル0歳以上
α（40％）182水銀
187鉛82105186.9839108(55)15.2(3) sβ + (90.5%)187トル3/2−
α（9.5％）183水銀
187m Pb [n 9]19(10) keV18.3(3) sβ + (88%)187トル13/2+
α（12％）183水銀
188鉛82106187.980879(11)25.1(1) sβ + (91.5%)188トル0歳以上
α（8.5％）184水銀
188m1鉛2577.2(4) keV800(20) nsそれ188鉛8−
188m2鉛2709.8(5) keV94(12) nsそれ188鉛12歳以上
188m3鉛4783.4(7) keV440(60) nsそれ188鉛（19歳〜）
189ペソ82107188.980844(15)39(8) sβ + (99.58%)189トル3/2−
α（0.42％）185 Hg
189m1鉛40(4) keV50.5(21)秒β + (99.6%)189トル13/2+
α（0.4％）185 Hg
それ？189ペソ
189m2鉛2475(4) keV26(5) μsそれ189ペソ3月3日
190ペソ82108189.978082(13)71(1) sβ + (99.60%)190トルコリラ0歳以上
α（0.40％）186水銀
190m1鉛2614.8(8) keV150(14) nsそれ190ペソ10歳以上
190m2鉛2665(50)# keV24.3(21)μsそれ190ペソ（12歳以上）
190m3鉛2658.2(8) keV7.7(3) μsそれ190ペソ11−
191鉛82109190.9782165(71)1.33(8)分β + (99.49%)191トル3/2−
α（0.51％）187水銀
191m1鉛58(10) keV2.18(8)分β + (99.98%)191トル13/2+
α（0.02％）187水銀
191m2鉛2659(10) keV180(80) nsそれ191鉛33/2+
192鉛82110191.9757896(61)3.5(1)分β + (99.99%)192トル0歳以上
α（0.0059％）188 Hg
192m1鉛2581.1(1) keV166(6) nsそれ192鉛10歳以上
192m2鉛2625.1(11) keV1.09(4) μsそれ192鉛12歳以上
192m3鉛2743.5(4) keV756(14) nsそれ192鉛11−
193鉛82111192.976136(11)4分β + ?193トル3/2−#
193m1鉛93(12) keV5.8(2)分β +193トル13/2+
193m2鉛2707(13) keV180(15) nsそれ193鉛33/2+
194鉛82112193.974012(19)10.7(6)分β +194トル0歳以上
α (7.3×10 −6 %)190 Hg
194m1鉛2628.1(4) keV370(13) nsそれ194鉛12歳以上
194m2鉛2933.0(4) keV133(7) nsそれ194鉛11−
195ペソ82113194.9745162(55)15.0(14)分β +195トル3/2-
195m1鉛202.9(7) keV15.0(12)分β +195トル13/2+
それ？195ペソ
195m2鉛1759.0(7) keV10.0(7) μsそれ195ペソ21/2−
195m3鉛2901.7(8) keV95(20) nsそれ195ペソ33/2+
196ペタリンナトリウム82114195.9727876(83)37(3)分β +196トル0歳以上
α (<3×10 −5 %)192 Hg
196m1鉛1797.51(14) keV140(14) nsそれ196ペタリンナトリウム5−
196m2鉛2694.6(3) keV270(4) nsそれ196ペタリンナトリウム12歳以上
197ペタリンナトリウム82115196.9734347(52)8.1(17)分β +197トル3/2−
197m1鉛319.31(11) keV42.9(9)分β + (81%)197トル13/2+
IT（19％）197ペタリンナトリウム
197m2鉛1914.10(25) keV1.15(20)μsそれ197ペタリンナトリウム21/2−
198ペソ82116197.9720155(94)2.4(1) 時間β +198トル0歳以上
198m1鉛2141.4(4) keV4.12(7) μsそれ198ペソ7−
198m2鉛2231.4(5) keV137(10) nsそれ198ペソ9−
198m3鉛2821.7(6) keV212(4) nsそれ198ペソ12歳以上
199ペソ82117198.9729126(73)90(10)分β +199トル3/2−
199m1鉛429.5(27) keV12.2(3)分それ199ペソ（13/2+）
β + ?199トル
199m2鉛2563.8(27) keV10.1(2) μsそれ199ペソ(29/2−)
200ペソ82118199.971819(11)21.5(4) 時間EC200トリニダード・トバゴ0歳以上
200m1鉛2183.3(11) keV456(6) nsそれ200ペソ（9−）
200m2鉛3005.8(12) keV198(3) nsそれ200ペソ12歳以上
201ペタバイト82119200.972870(15)9.33(3) 時間β +201トル5/2−
201m1鉛629.1(3) keV60.8(18)秒それ201ペタバイト13/2+
β + ?201トル
201m2鉛2953(20) keV508(3) nsそれ201ペタバイト(29/2−)
202ペタリンナトリウム82120201.9721516(41)5.25(28)×10 4 年EC202トル0歳以上
202m1鉛2169.85(8) keV3.54(2) 時間IT（90.5％）202ペタリンナトリウム9−
β + (9.5%)202トル
202m2鉛4140(50)# keV100(3) nsそれ202ペタリンナトリウム16歳以上
202m3鉛5300(50)# keV108(3) nsそれ202ペタリンナトリウム19歳〜
203鉛82121202.9733906(70)51.924(15) 時間EC203トル5/2−
203m1鉛825.2(3) keV6.21(8)秒それ203鉛13/2+
203m2鉛2949.2(4) keV480(7)ミリ秒それ203鉛2月29日
203m3鉛2970(50)# keV122(4) nsそれ203鉛25/2−#
204 Pb [n 10]82122203.9730435(12)観測的に安定している[n 11]0歳以上0.014(6)0.0000～0.0158 [9]
204m1鉛1274.13(5) keV265(6) nsそれ204鉛4歳以上
204m2鉛2185.88(8) keV66.93(10)分それ204鉛9−
204m3鉛2264.42(6) keV490(70) nsそれ204鉛7−
205鉛82123204.9744817(12)1.70(9)×10 7 年EC205トル5/2−
205m1鉛2.329(7) keV24.2(4) μsそれ205鉛1/2−
205m2鉛1013.85(3) keV5.55(2)ミリ秒それ205鉛13/2+
205m3鉛3195.8(6) keV217(5) nsそれ205鉛2月25日
206 Pb [n 10] [n 12]ラジウムG [10]82124205.9744652(12)観測的に安定している[n 13]0歳以上0.241(30)0.0190–0.8673 [9]
206m1鉛2200.16(4) keV125(2) μsそれ206鉛7−
206m2鉛4027.3(7) keV202(3) nsそれ206鉛12歳以上
207 Pb [n 10] [n 14]アクチニウムD82125206.9758968(12)観測的に安定している[n 15]1/2−0.221(50)0.0035～0.2351 [9]
207mピービー1633.356(4) keV806(5)ミリ秒それ207鉛13/2+
208 Pb [n 16]トリウムD82126207.9766520(12)観測的に安定している[n 17]0歳以上0.524(70)0.0338–0.9775 [9]
208mピービー4895.23(5) keV535(35) nsそれ208鉛10歳以上
209ペソ82127208.9810900(19)3.235(5) 時間β −209ビ9/2+トレース[n 18]
210ペソラジウムD
放射性鉛
放射性鉛		82128209.9841884(16)22.20(22)年β −（100％）210ビ0歳以上トレース[n 19]
α (1.9×10 −6 %)206水銀
210m1鉛1194.61(18) keV92(10) nsそれ210ペソ6歳以上
210m2鉛1274.8(3) keV201(17) nsそれ210ペソ8歳以上
211鉛アクチニウムB82129210.9887353(24)36.1628(25)分β −211ビ9/2+トレース[n 20]
211mピービー1719(23) keV159(28) nsそれ211鉛（27/2+）
212鉛トリウムB82130211.9918959(20)10.627(6) 時間β −212ビ0歳以上トレース[n 21]
212mピービー1335(2) keV6.0(8) μsそれ212鉛8+#
213鉛82131212.9965608(75)10.2(3)分β −213ビ（9/2+）トレース[n 18]
213mピービー1331.0(17) keV260(20) nsそれ213鉛（21/2+）
214鉛ラジウムB82132213.9998035(21)27.06(7)分β −214ビ0歳以上トレース[n 19]
214mピービー1420(20) keV6.2(3) μsそれ214鉛8+#
215鉛82133215.004662(57)142(11) sβ −215ビ9/2+#
216鉛82134216.00806(22)#1.66(20)分β −216ビ0歳以上
216mピービー1514(20) keV400(40)ナノ秒それ216鉛8+#
217鉛82135217.01316(32)#19.9(53)秒β −217ビ9/2+#
218鉛82136218.01678(32)#14.8(68)秒β −218ビ0歳以上
219ペタリンナトリウム82137219.02214(43)#3# s
[>300 ns]		β − ?219ビ11/2+#
220ペソ82138220.02591(43)#1# 秒
[>300 ns]		β − ?220ビ0歳以上
この表のヘッダーとフッター:
  1. ^ m Pb – 励起核異性体。
  2. ^ ( ) – 不確実性 (1 σ ) は、対応する最後の数字の後の括弧内に簡潔に示されます。
  3. ^ # – 原子質量は # でマークされています。値と不確実性は純粋な実験データからではなく、少なくとも部分的に質量表面 (TMS) の傾向から導き出されています。
  4. ^ 崩壊のモード:
    EC:電子捕獲


    それ：異性体転移
  5. ^ 太字の斜体の記号は娘製品です – 娘製品はほぼ安定しています。
  6. ^ 太字の記号は娘製品です – 娘製品は安定しています。
  7. ^ ( ) スピン値 – 弱い割り当て引数によるスピンを示します。
  8. ^ ab # – # でマークされた値は、純粋に実験データから導き出されたものではなく、少なくとも部分的には近隣核種の傾向 (TNN) から導き出されたものです。
  9. ^ ab 基底状態と異性体の順序は不明です。
  10. ^ abc 鉛-鉛年代測定に使用
  11. ^ 半減期1.4× 10⁻20年以上で200 Hgまでα崩壊すると考えられている。理論上の寿命は約10⁻35～37年である。 [ 8]
  12. ^ 4n+2崩壊系列の最終崩壊生成物（ラジウムまたはウラン系列）
  13. ^ α崩壊して202 Hgになり、半減期は2.5×10 21年以上であると考えられている。理論上の寿命は約10 65–68年である。[8]
  14. ^ 4n+3崩壊系列の最終崩壊生成物（アクチニウム系列）
  15. ^ 半減期1.9×10 21年以上で203 Hgにα崩壊すると考えられている。理論上の寿命は約10 152～189年である。[8]
  16. ^ 観測的に最も重い安定核種。4n崩壊系列（トリウム系列）の最終崩壊生成物。
  17. ^ α崩壊して204 Hgになり、半減期は2.6×10 21年以上であると考えられている。理論上の寿命は約10 124～132年である。[8]
  18. ^ ab 237 Npの中間崩壊生成物
  19. ^ ab 238 Uの中間崩壊生成物
  20. ^ 235 Uの中間崩壊生成物
  21. ^ 232 Thの中間崩壊生成物

鉛-206

206 Pbは、 238 Uの崩壊系列（「ラジウム系列」または「ウラン系列」）における最終段階です。閉鎖系では、一定質量の238 Uは時間の経過とともに一連の段階を経て崩壊し、最終的に206 Pbとなります。中間生成物の生成は最終的に平衡状態に達しますが（ただし、 234 Uの半減期は245,500年であるため、これには長い時間がかかります）。この安定した系に達すると、 238 Uと206 Pbの比率は着実に減少しますが、他の中間生成物同士の比率は一定のままです。

ラジウム系列に含まれるほとんどの放射性同位体と同様に、206 Pbは当初ラジウムの変種、具体的にはラジウムGとして命名されました。これは、210 Po（歴史的にはラジウムFと呼ばれていました）のアルファ崩壊と、はるかに希少な206 Tl（ラジウムE II）のベータ崩壊による崩壊生成物です。

鉛206は、中性子経済性を改善し、高放射性副産物の不要な生成を大幅に抑制するメカニズムとして、天然鉛混合物（他の安定鉛同位体も含む）の使用よりも高速増殖炉の核分裂炉冷却材として使用することが提案されている。[11]

鉛-204、-207、-208

204 Pbは完全に原始的な元素であるため、特定のサンプルに含まれる他の鉛同位体の割合を推定するのに役立ちます。これは、さまざまな原始鉛同位体の相対的な割合がどこでも一定であるためです。[12]したがって、過剰な鉛206、207、208は放射性起源であると想定されており、[12]さまざまなウランおよびトリウム年代測定法を使用して、鉛204の他の同位体の相対的な存在比に基づいて岩石の年代（形成からの時間）を推定することができます。207 Pb は235 Uからのアクチニウム系列の終わりです。

208 Pbは、 232 Thから始まるトリウム系列の最後です。地球上のほとんどの場所では鉛の組成の約半分しか占めていませんが、トリウム鉱石では天然に約90％まで濃縮されています。[13] 208 Pbは、 Z = 82およびN = 126が閉じた原子核殻に対応するため、最も重い既知の安定核種であり、また最も重い既知の二重魔法核でもあります。[14]この特に安定した構成の結果として、その中性子捕獲断面積は非常に低く（熱スペクトルでは重水素よりもさらに低い）、鉛冷却高速炉にとって興味深いものとなっています。

2025年に発表された研究では、208 Pbの核はこれまで考えられていたような完全な球形ではなく、むしろラグビーボールのような形状で表現される「長球形」であることが示唆されました。[15]

鉛210

鉛210（210 Pb）は、ウラン238の崩壊系列に含まれる鉛の放射性同位体です。ベータ線を放出し、半減期は22.20年です。210 Pbは、最近の堆積物の年代測定に加え、農業環境や自然環境における土壌浸食や堆積動態の研究にも広く用いられています。ラドン222の崩壊生成物の大気降下物に由来する、支持されていない、あるいは過剰な成分（210 Pb ex）は、表層土壌に蓄積し、半減期22.3年で崩壊します。その深度依存的な放射能プロファイルは、過去1世紀にわたる土壌の再分布を再構築することを可能にします。

210 Pbの沈着は継続的かつ地球規模で広範囲に及ぶため、この方法は長期的な視点を提供し、137 Csなどの人為起源放射性核種から得られる中期的な記録を補完します。この方法は、侵食と沈着速度の定量化、土地劣化の評価、土壌保全活動の評価に利用されており、地形研究や環境研究に貴重なデータを提供しています。[16]

鉛-212

鉛 212 ( 212 Pb ) は鉛の放射性同位体であり、核医学、特に標的アルファ療法(TAT) で大きな注目を集めています。[17]この同位体はトリウム崩壊系列の一部であり、さまざまな放射性崩壊系列で重要な中間体として機能します。[18] 212 Pb は、トリウム 228 ( 228 Th) 崩壊の中間生成物であるラドン 220 ( 220 Rn)の崩壊によって生成されます。[17]これはベータ放出による放射性崩壊を起こしてビスマス 212 ( 212 Bi) を形成し、これがさらに崩壊してアルファ粒子を放出します。[19]この崩壊系列は医療用途で特に重要であり、これはアルファ粒子の生体内発生システムであり、治療目的、特に TAT に利用でき、強力で局所的な放射線を癌細胞に照射

この同位体は、天然のトリウム232から始まるトリウム崩壊系列の一部です。そのベータ崩壊（10.627時間）によりビスマス212（ 212 Bi）が生成され、そこからα粒子（6.1 MeV）が放出されます。α粒子は、がん治療におけるTATの有効性に極めて重要です。[20]

水溶液中では、遊離Pb2 +は生理的pH条件下で加水分解されてPb(OH) +のような種を形成する傾向があり、適切にキレート化されていない場合は生体内分布に影響を与える可能性がありますが[21] 、キレート剤で修飾された錯体は生理食塩水や血清環境で長期間（例：24～72時間）高い安定性を示しており、これは治療用途にとって重要です。[22]

鉛212はいくつかの方法で合成できますが、最も一般的なのは228 Thの崩壊を利用したジェネレーターベースの製造です。これには、 228 Thからの直接抽出、224 Ra/ 212 Pbジェネレーター、そして220 Rnベースの生成が含まれます。これらの方法にはそれぞれ独自の利点と複雑さがあります。これらの多様な製造方法は、放射性同位元素製造分野における様々な産業ニーズと規制上の考慮事項に対応しています。[20]

参照

鉛以外の子製品

参考文献

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