비스무트 동위 원소

**비스무트 동위 원소**(isotopes of bismuth)는 자연계에 6종이 존재하며 이들 중 209Bi가 100% 가까이 존재한다. 핵자 수 210, 211, 212, 214, 215는 우라늄과 토륨의 붕괴 사슬 과정에서 생성되는 동위 원소로 자연계에 극히 미량으로 존재한다. 비스무트는 안정 동위 원소가 존재하지 않는다. 하지만 209Bi의 반감기는 1.9 x 1019년을 초과하기 때문에 안정 동위 원소로 취급하고 있다. 이는 우주의 나이의 14억배나 된다.
# 비스무트-209
209Bi의 반감기는 1900경년에 이른다. 이 정도의 시간이면 영원이라고 해도 무방하므로 안정 동위 원소들 중 가장 무겁고 붕괴 계열 중 넵투늄 계열의 최종 붕괴 생성물로 알려져 있다. 중성자 흡수율이 극도로 낮아 중성자를 거의 흡수하지 않기 때문에 4세대 원자로의 냉각제로 부분적이나마 주목받고 있다. 다만 중성자를 한 개 흡수하면 폴로늄-210으로 변환되기 때문에 꺼려지기도 하는 면이 있다. (폴로늄-210은 반감기가 짧아 초극미량으로도 방사능이 매우 강하다.) 자연계의 비스무트 동위 원소 중 100% 존재하고 있다. 독성이 없는 큰 장점 때문에 차세대 초전도체의 연료로써 많이 이용되고 있으며 철강 산업에서 합금으로 이용되며, 의약품으로도 이용한다. 이러한 큰 장점과 중요한 이용가치로 인해 지각에 불과 48ppb밖에 존재하지 않음에도 불구하고 전세계에서 8500톤이나 생산되어 매우 중요한 동위체로 자리잡은 원소이다.
# 비스무트-210
붕괴 계열 중 라듐 계열에 해당하는 동위 원소로 반감기가 짧아 자연계에 극미량 존재하는 붕괴사슬의 한 동위체이다.
# 비스무트-212
붕괴 계열 중 토륨 계열에 해당하는 극미량 존재하는 붕괴 사슬의 한 동위체이다. 비스무트-212 중 64%는 탈륨-208로 붕괴되며 탈륨-208은 강한 감마선을 내뿜고 납-208로 붕괴되기 된다. 이로 인해 토륨 사이클에서 생성되는 우라늄-232는 핵전지의 연료가 아닌 핵 폐기물로 분류케되는 원인의 동위체이다.
# 표
{| class="wikitable" | 핵종
기호 ! rowspan="2" | 과거 명칭 ! Z(p) ! N(n) !
동위 원소 질량 (u)
! rowspan="2" | 반감기굵은 글꼴은 반감기가 우주의 나이보다 긴 동위 원소(거의 안정적) ! rowspan="2" | 붕괴
방식url-status=약자:
ε: 전자 포획
IT: 이성질핵 전이 ! rowspan="2" | 붕괴
생성물굵은 글꼴은 안정 동위 원소 ! rowspan="2" | 핵
스핀 ! rowspan="2" | 전형적
동위 원소
구성비
(몰 분율) ! rowspan="2" | 자연적
구성비
변동 범위
(몰 분율) |- ! colspan="3" | 들뜬 에너지 |- | 184Bi | | | 83 | | 101 | 184.00112(14)# | 6.6(15) ms | | | 3+# | | |- | | 184mBi | | colspan="3" | 150(100)# keV | 13(2) ms | | | 10-# | | |- | rowspan=2|185Bi | rowspan=2| | rowspan=2 | 83 | rowspan=2 | 102 | rowspan=2|184.99763(6)# | rowspan=2|2# ms | p | 184Pb | rowspan=2|9/2-# | rowspan=2| | rowspan=2| |- | α (드묾) | 181Tl |- | rowspan=2 | 185mBi | rowspan=2| | rowspan=2 colspan="3" | 70(50)# keV | rowspan=2|49(7) µs | α | 181Tl | rowspan=2|1/2+ | rowspan=2| | rowspan=2| |- | p | 184Pb |- | rowspan=2|186Bi | rowspan=2| | rowspan=2 | 83 | rowspan=2 | 103 | rowspan=2|185.99660(8) | rowspan=2|14.8(7) ms | α | 182Tl | rowspan=2|(3+) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | β+ (드묾) | 186Pb |- | rowspan=2 | 186mBi | rowspan=2| | rowspan=2 colspan="3" | 270(140)# keV | rowspan=2|9.8(4) ms | α | 182Tl | rowspan=2|(10-) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | β+ | 186Pb |- | rowspan=2|187Bi | rowspan=2| | rowspan=2 | 83 | rowspan=2 | 104 | rowspan=2|186.993158(16) | rowspan=2|32(3) ms | α (50%) | 183Tl | rowspan=2|9/2-# | rowspan=2| | rowspan=2| |- | β+ (50%) | 187Pb |- | | 187m1Bi | | colspan="3" | 101(20) keV | 320(70) µs | | | 1/2+# | | |- | | 187m2Bi | | colspan="3" | 252(1) keV | 7(5) µs | | | (13/2+) | | |- | rowspan=2|188Bi | rowspan=2| | rowspan=2 | 83 | rowspan=2 | 105 | rowspan=2|187.99227(5) | rowspan=2|44(3) ms | α | 184Tl | rowspan=2|3+# | rowspan=2| | rowspan=2| |- | β+ (드묾) | 188Pb |- | rowspan=2 | 188mBi | rowspan=2| | rowspan=2 colspan="3" | 210(140)# keV | rowspan=2|220(40) ms | α | 184Tl | rowspan=2|(10-) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | β+ (드묾) | 188Pb |- | rowspan=2|189Bi | rowspan=2| | rowspan=2 | 83 | rowspan=2 | 106 | rowspan=2|188.98920(6) | rowspan=2|674(11) ms | α (51%) | 185Tl | rowspan=2|(9/2-) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | β+ (49%) | 189Pb |- | | 189m1Bi | | colspan="3" | 181(6) keV | 5.0(1) ms | | | (1/2+) | | |- | | 189m2Bi | | colspan="3" | 357(1) keV | 880(50) ns | | | (13/2+) | | |- | rowspan=2|190Bi | rowspan=2| | rowspan=2 | 83 | rowspan=2 | 107 | rowspan=2|189.9883(2) | rowspan=2|6.3(1) s | α (77%) | 186Tl | rowspan=2|(3+) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | β+ (30%) | 190Pb |- | rowspan=2 | 190m1Bi | rowspan=2| | rowspan=2 colspan="3" | 420(180) keV | rowspan=2|6.2(1) s | α (70%) | 186Tl | rowspan=2|(10-) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | β+ (23%) | 190Pb |- | | 190m2Bi | | colspan="3" | 690(180) keV | >500(100) ns | | | 7+# | | |- | rowspan=2|191Bi | rowspan=2| | rowspan=2 | 83 | rowspan=2 | 108 | rowspan=2|190.985786(8) | rowspan=2|12.3(3) s | α (60%) | 187Tl | rowspan=2|(9/2-) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | β+ (40%) | 191Pb |- | rowspan=2 | 191mBi | rowspan=2| | rowspan=2 colspan="3" | 240(4) keV | rowspan=2|124(5) ms | α (75%) | 187Tl | rowspan=2|(1/2+) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | β+ (25%) | 191Pb |- | rowspan=2|192Bi | rowspan=2| | rowspan=2 | 83 | rowspan=2 | 109 | rowspan=2|191.98546(4) | rowspan=2|34.6(9) s | β+ (82%) | 192Pb | rowspan=2|(3+) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | α (18%) | 188Tl |- | rowspan=2 | 192mBi | rowspan=2| | rowspan=2 colspan="3" | 150(30) keV | rowspan=2|39.6(4) s | β+ (90.8%) | 192Pb | rowspan=2|(10-) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | α (9.2%) | 188Tl |- | rowspan=2|193Bi | rowspan=2| | rowspan=2 | 83 | rowspan=2 | 110 | rowspan=2|192.98296(1) | rowspan=2|67(3) s | β+ (95%) | 193Pb | rowspan=2|(9/2-) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | α (5%) | 189Tl |- | rowspan=2 | 193mBi | rowspan=2| | rowspan=2 colspan="3" | 308(7) keV | rowspan=2|3.2(6) s | α (90%) | 189Tl | rowspan=2|(1/2+) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | β+ (10%) | 193Pb |- | rowspan=2|194Bi | rowspan=2| | rowspan=2 | 83 | rowspan=2 | 111 | rowspan=2|193.98283(5) | rowspan=2|95(3) s | β+ (99.54%) | 194Pb | rowspan=2|(3+) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | α (0.46%) | 190Tl |- | rowspan=2 | 194m1Bi | rowspan=2| | rowspan=2 colspan="3" | 110(70) keV | rowspan=2|125(2) s | β+ | 194Pb | rowspan=2|(6+,7+) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | α (드묾) | 190Tl |- | | 194m2Bi | | colspan="3" | 230(90)# keV | 115(4) s | | | (10-) | | |- | rowspan=2|195Bi | rowspan=2| | rowspan=2 | 83 | rowspan=2 | 112 | rowspan=2|194.980651(6) | rowspan=2|183(4) s | β+ (99.97%) | 195Pb | rowspan=2|(9/2-) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | α (0.03%) | 191Tl |- | rowspan=2 | 195m1Bi | rowspan=2| | rowspan=2 colspan="3" | 399(6) keV | rowspan=2|87(1) s | β+ (67%) | 195Pb | rowspan=2|(1/2+) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | α (33%) | 191Tl |- | | 195m2Bi | | colspan="3" | 2311.4+X keV | 750(50) ns | | | (29/2-) | | |- | rowspan=2|196Bi | rowspan=2| | rowspan=2 | 83 | rowspan=2 | 113 | rowspan=2|195.980667(26) | rowspan=2|5.1(2) min | β+ (99.99%) | 196Pb | rowspan=2|(3+) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | α (0.00115%) | 192Tl |- | rowspan=2 | 196m1Bi | rowspan=2| | rowspan=2 colspan="3" | 166.6(30) keV | rowspan=2|0.6(5) s | IT | 196Bi | rowspan=2|(7+) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | β+ | 196Pb |- | | 196m2Bi | | colspan="3" | 270(3) keV | 4.00(5) min | | | (10-) | | |- | rowspan=2|197Bi | rowspan=2| | rowspan=2 | 83 | rowspan=2 | 114 | rowspan=2|196.978864(9) | rowspan=2|9.33(50) min | β+ (99.99%) | 197Pb | rowspan=2|(9/2-) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | α (10−4%) | 193Tl |- | rowspan=3 | 197m1Bi | rowspan=3| | rowspan=3 colspan="3" | 690(110) keV | rowspan=3|5.04(16) min | α (55%) | 193Tl | rowspan=3|(1/2+) | rowspan=3| | rowspan=3| |- | β+ (45%) | 197Pb |- | IT (0.3%) | 197Bi |- | | 197m2Bi | | colspan="3" | 2129.3(4) keV | 204(18) ns | | | (23/2-) | | |- | | 197m3Bi | | colspan="3" | 2360.4(5)+X keV | 263(13) ns | | | (29/2-) | | |- | | 197m4Bi | | colspan="3" | 2383.1(7)+X keV | 253(39) ns | | | (29/2-) | | |- | | 197m5Bi | | colspan="3" | 2929.5(5) keV | 209(30) ns | | | (31/2-) | | |- | 198Bi | | | 83 | | 115 | 197.97921(3) | 10.3(3) min | β+ | 198Pb | (2+,3+) | | |- | | 198m1Bi | | colspan="3" | 280(40) keV | 11.6(3) min | β+ | 198Pb | (7+) | | |- | | 198m2Bi | | colspan="3" | 530(40) keV | 7.7(5) s | | | 10- | | |- | 199Bi | | | 83 | | 116 | 198.977672(13) | 27(1) min | β+ | 199Pb | 9/2- | | |- | rowspan=3 | 199m1Bi | rowspan=3| | rowspan=3 colspan="3" | 667(4) keV | rowspan=3|24.70(15) min | β+ (98%) | 199Pb | rowspan=3|(1/2+) | rowspan=3| | rowspan=3| |- | IT (2%) | 199Bi |- | α (0.01%) | 195Tl |- | | 199m2Bi | | colspan="3" | 1947(25) keV | 0.10(3) µs | | | (25/2+) | | |- | | 199m3Bi | | colspan="3" | ~2547.0 keV | 168(13) ns | | | 29/2- | | |- | 200Bi | | | 83 | | 117 | 199.978132(26) | 36.4(5) min | β+ | 200Pb | 7+ | | |- | rowspan=2 | 200m1Bi | rowspan=2| | rowspan=2 colspan="3" | 100(70)# keV | rowspan=2|31(2) min | ε (90%) | 200Pb | rowspan=2|(2+) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | IT (10%) | 200Bi |- | | 200m2Bi | | colspan="3" | 428.20(10) keV | 400(50) ms | | | (10-) | | |- | rowspan=2|201Bi | rowspan=2| | rowspan=2 | 83 | rowspan=2 | 118 | rowspan=2|200.977009(16) | rowspan=2|108(3) min | β+ (99.99%) | 201Pb | rowspan=2|9/2- | rowspan=2| | rowspan=2| |- | α (10−4%) | 197Tl |- | rowspan=3 | 201m1Bi | rowspan=3| | rowspan=3 colspan="3" | 846.34(21) keV | rowspan=3|59.1(6) min | ε (92.9%) | 201Pb | rowspan=3|1/2+ | rowspan=3| | rowspan=3| |- | IT (6.8%) | 201Bi |- | α (0.3%) | 197Tl |- | | 201m2Bi | | colspan="3" | 1932.2+X keV | 118(28) ns | | | (25/2+) | | |- | | 201m3Bi | | colspan="3" | 1971.2+X keV | 105(75) ns | | | (27/2+) | | |- | | 201m4Bi | | colspan="3" | 2739.90(20)+X keV | 124(4) ns | | | (29/2-) | | |- | rowspan=2|202Bi | rowspan=2| | rowspan=2 | 83 | rowspan=2 | 119 | rowspan=2|201.977742(22) | rowspan=2|1.72(5) h | β+ | 202Pb | rowspan=2|5(+#) | rowspan=2| | rowspan=2| |- | α (10−5%) | 198Tl |- | | 202m1Bi | | colspan="3" | 615(7) keV | 3.04(6) µs | | | (10#)- | | |- | | 202m2Bi | | colspan="3" | 2607.1(5) keV | 310(50) ns | | | (17+) | | |- | rowspan=2|203Bi | rowspan=2| | rowspan=2 | 83 | rowspan=2 | 120 | rowspan=2|202.976876(23) | rowspan=2|11.76(5) h | β+ | 203Pb | rowspan=2|9/2- | rowspan=2| | rowspan=2| |- | α (10−5%) | 199Tl |- | | 203m1Bi | | colspan="3" | 1098.14(7) keV | 303(5) ms | IT | 203Bi | 1/2+ | | |- | | 203m2Bi | | colspan="3" | 2041.5(6) keV | 194(30) ns | | | 25/2+ | | |- | 204Bi | | | 83 | | 121 | 203.977813(28) | 11.22(10) h | β+ | **204Pb** | 6+ | | |- | | 204m1Bi | | colspan="3" | 805.5(3) keV | 13.0(1) ms | IT | 204Bi | 10- | | |- | | 204m2Bi | | colspan="3" | 2833.4(11) keV | 1.07(3) ms | | | (17+) | | |- | 205Bi | | | 83 | | 122 | 204.977389(8) | 15.31(4) d | β+ | 205Pb | 9/2- | | |- | 206Bi | | | 83 | | 123 | 205.978499(8) | 6.243(3) d | β+ | **206Pb** | 6(+) | | |- | | 206m1Bi | | colspan="3" | 59.897(17) keV | 7.7(2) µs | | | (4+) | | |- | | 206m2Bi | | colspan="3" | 1044.8(5) keV | 890(10) µs | | | (10-) | | |- | 207Bi | | | 83 | | 124 | 206.9784707(26) | 32.9(14) a | β+ | **207Pb** | 9/2- | | |- | | 207mBi | | colspan="3" | 2101.49(16) keV | 182(6) µs | | | 21/2+ | | |- | 208Bi | | | 83 | | 125 | 207.9797422(25) | 3.68(4)×105 a | β+ | **208Pb** | (5)+ | | |- | | 208mBi | | colspan="3" | 1571.1(4) keV | 2.58(4) ms | IT | 208Bi | (10)- | | |- | 209Bi과거에는 넵투늄 계열의 최종 붕괴 생성물로 여겨졌다.원시 방사성 핵종, 일부는 절멸 핵종인 237Np을 통해 생성되었다. | | | 83 | | 126 | 208.9803987(16) | **2.01(8)×1019 a**과거에는 가장 무거운 안정 핵종으로 여겨졌다. | α | **205Tl** | 9/2- | 1.0000 | |- | rowspan=2|210Bi | rowspan=2|라듐 E | rowspan=2 | 83 | rowspan=2 | 127 | rowspan=2|209.9841204(16) | rowspan=2|5.012(5) d | β- | 210Po | rowspan=2|1- | rowspan=2|미량238U의 중간 붕괴 생성물이다. | rowspan=2| |- | α (1.32×10−4%) | 206Tl |- | | 210mBi | | colspan="3" | 271.31(11) keV | 3.04(6)×106 a | α | 206Tl | 9- | | |- | rowspan=2|211Bi | rowspan=2|악티늄 C | rowspan=2 | 83 | rowspan=2 | 128 | rowspan=2|210.987269(6) | rowspan=2|2.14(2) min | α (99.72%) | 207Tl | rowspan=2|9/2- | rowspan=2|미량235U의 중간 붕괴 생성물이다. | rowspan=2| |- | β- (0.276%) | 211Po |- | | 211mBi | | colspan="3" | 1257(10) keV | 1.4(3) µs | | | (25/2-) | | |- | rowspan=3|212Bi | rowspan=3|토륨 C | rowspan=3 | 83 | rowspan=3 | 129 | rowspan=3|211.9912857(21) | rowspan=3|60.55(6) min | β- (64.05%) | 212Po | rowspan=3|1(-) | rowspan=3|미량232Th의 중간 붕괴 생성물이다. | rowspan=3| |- | α (35.94%) | 208Tl |- | β-, α (0.014%) | **208Pb** |- | rowspan=3 | 212m1Bi | rowspan=3| | rowspan=3 colspan="3" | 250(30) keV | rowspan=3|25.0(2) min | α (67%) | 208Tl | rowspan=3|(9-) | rowspan=3| | rowspan=3| |- | β- (33%) | 212mPo |- | β-, α (0.3%) | **208Pb** |- | | 212m2Bi | | colspan="3" | 2200(200)# keV | 7.0(3) min | | | >15 | | |- | rowspan=2|213Bi핵의학에 사용된다. | rowspan=2| | rowspan=2 | 83 | rowspan=2 | 130 | rowspan=2|212.994385(5) | rowspan=2|45.59(6) min | β- (97.91%) | 213Po | rowspan=2|9/2- | rowspan=2| | rowspan=2| |- | α (2.09%) | 209Tl |- | rowspan=3|214Bi | rowspan=3|라듐 C | rowspan=3 | 83 | rowspan=3 | 131 | rowspan=3|213.998712(12) | rowspan=3|19.9(4) min | β- (99.97%) | 214Po | rowspan=3|1- | rowspan=3|미량 | rowspan=3| |- | α (0.021%) | 210Tl |- | β-, α (0.003%) | 210Pb |- | 215Bi | | | 83 | | 132 | 215.001770(16) | 7.6(2) min | β- | 215Po | (9/2-) | 미량 | |- | | 215mBi | | colspan="3" | 1347.5(25) keV | 36.4(25) min | | | (25/2-) | | |- | 216Bi | | | 83 | | 133 | 216.006306(12) | 2.17(5) min | β- | 216Po | 1-# | | |- | 217Bi | | | 83 | | 134 | 217.00947(21)# | 98.5(8) s | | | 9/2-# | | |- | 218Bi | | | 83 | | 135 | 218.01432(39)# | 33(1) s | | | 1-# | | |}
# 참고
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