비스무트 동위 원소
1. 개요
비스무트의 동위 원소는 원자핵 내 중성자 수에 따라 질량이 다른 비스무트 원자들의 변종을 의미한다. 비스무트-209는 자연 상태에서 100% 존재하며, 반감기가 매우 길어 안정적인 동위 원소로 간주된다. 비스무트-210, 비스무트-212, 비스무트-213 등은 방사성 붕괴를 하며, 각각 라듐 계열, 토륨 계열, 악티늄 계열에 속한다. 비스무트-213은 의료 분야에서 암 치료에 활용되기도 한다.
비스무트 동위 원소
동위 원소 정보
| 기호 | Bi |
|---|
비고
| ref_table: | |
| ref_nubase2020: "yes" |
| 질량수 | 207 |
|---|
| 기호 | Bi |
|---|---|
| 존재비 | 합성 |
| 반감기 | 31.55년 |
| 붕괴 방식 | β+ |
| 붕괴 생성물 | 207Pb |
| 질량수 | 208 |
|---|
| 기호 | Bi |
|---|---|
| 존재비 | 합성 |
| 반감기 | 3.68×105년 |
| 붕괴 방식 | β+ |
| 붕괴 생성물 | 208Pb |
| 질량수 | 209 |
|---|
| 기호 | Bi |
|---|---|
| 존재비 | 100% |
| 반감기 | 2.01×1019년 |
| 붕괴 방식 | α |
| 붕괴 생성물 | 205Tl |
| 질량수 | 210 |
|---|
| 기호 | Bi |
|---|---|
| 존재비 | 미량 |
| 반감기 | 5.012일 |
| 붕괴 방식 | β-, α |
| 붕괴 생성물 | 210Po, 206Tl |
| 질량수 | 210m |
|---|
| 기호 | Bi |
|---|---|
| 존재비 | 합성 |
| 반감기 | 3.04×106년 |
| 붕괴 방식 | α |
| 붕괴 생성물 | 206Tl |
주석
원자량
| 208.98040(1) |
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목차
2. 비스무트 동위 원소 목록
| 핵종 기호 | Z(p) | N(n) | 동위 원소 질량 (u) | 반감기 | 붕괴 방식 | 붕괴 생성물 | 핵 스핀 | 전형적 동위 원소 구성비 (몰 분율) | 자연적 구성비 변동 범위 (몰 분율) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 들뜬 에너지 | ||||||||||
| 184Bi | 83 | 101 | 184.00112(14)# | 6.6(15) ms | 3+# | |||||
| 184mBi | 150(100)# keV | 13(2) ms | 10-# | |||||||
| 185Bi | 83 | 102 | 184.99763(6)# | 2# ms | p | 184Pb | 9/2-# | |||
| α (드묾) | 181Tl | |||||||||
| 185mBi | colspan="3" style="text-indent:2em" | 70(50)# keV | 49(7) µs | α | 181Tl | 1/2+ | |||||
| p | 184Pb | |||||||||
| 186Bi | 83 | 103 | 185.99660(8) | 14.8(7) ms | α | 182Tl | (3+) | |||
| β+ (드묾) | 186Pb | |||||||||
| 186mBi | colspan="3" style="text-indent:2em" | 270(140)# keV | 9.8(4) ms | α | 182Tl | (10-) | |||||
| β+ | 186Pb | |||||||||
| 187Bi | 83 | 104 | 186.993158(16) | 32(3) ms | α (50%) | 183Tl | 9/2-# | |||
| β+ (50%) | 187Pb | |||||||||
| 187m1Bi | 101(20) keV | 320(70) µs | 1/2+# | |||||||
| 187m2Bi | 252(1) keV | 7(5) µs | (13/2+) | |||||||
| 188Bi | 83 | 105 | 187.99227(5) | 44(3) ms | α | 184Tl | 3+# | |||
| β+ (드묾) | 188Pb | |||||||||
| 188mBi | colspan="3" style="text-indent:2em" | 210(140)# keV | 220(40) ms | α | 184Tl | (10-) | |||||
| β+ (드묾) | 188Pb | |||||||||
| 189Bi | 83 | 106 | 188.98920(6) | 674(11) ms | α (51%) | 185Tl | (9/2-) | |||
| β+ (49%) | 189Pb | |||||||||
| 189m1Bi | 181(6) keV | 5.0(1) ms | (1/2+) | |||||||
| 189m2Bi | 357(1) keV | 880(50) ns | (13/2+) | |||||||
| 190Bi | 83 | 107 | 189.9883(2) | 6.3(1) s | α (77%) | 186Tl | (3+) | |||
| β+ (30%) | 190Pb | |||||||||
| 190m1Bi | colspan="3" style="text-indent:2em" | 420(180) keV | 6.2(1) s | α (70%) | 186Tl | (10-) | |||||
| β+ (23%) | 190Pb | |||||||||
| 190m2Bi | 690(180) keV | >500(100) ns | 7+# | |||||||
| 191Bi | 83 | 108 | 190.985786(8) | 12.3(3) s | α (60%) | 187Tl | (9/2-) | |||
| β+ (40%) | 191Pb | |||||||||
| 191mBi | colspan="3" style="text-indent:2em" | 240(4) keV | 124(5) ms | α (75%) | 187Tl | (1/2+) | |||||
| β+ (25%) | 191Pb | |||||||||
| 192Bi | 83 | 109 | 191.98546(4) | 34.6(9) s | β+ (82%) | 192Pb | (3+) | |||
| α (18%) | 188Tl | |||||||||
| 192mBi | colspan="3" style="text-indent:2em" | 150(30) keV | 39.6(4) s | β+ (90.8%) | 192Pb | (10-) | |||||
| α (9.2%) | 188Tl | |||||||||
| 193Bi | 83 | 110 | 192.98296(1) | 67(3) s | β+ (95%) | 193Pb | (9/2-) | |||
| α (5%) | 189Tl | |||||||||
| 193mBi | colspan="3" style="text-indent:2em" | 308(7) keV | 3.2(6) s | α (90%) | 189Tl | (1/2+) | |||||
| β+ (10%) | 193Pb | |||||||||
| 194Bi | 83 | 111 | 193.98283(5) | 95(3) s | β+ (99.54%) | 194Pb | (3+) | |||
| α (0.46%) | 190Tl | |||||||||
| 194m1Bi | colspan="3" style="text-indent:2em" | 110(70) keV | 125(2) s | β+ | 194Pb | (6+,7+) | |||||
| α (드묾) | 190Tl | |||||||||
| 194m2Bi | 230(90)# keV | 115(4) s | (10-) | |||||||
| 195Bi | 83 | 112 | 194.980651(6) | 183(4) s | β+ (99.97%) | 195Pb | (9/2-) | |||
| α (0.03%) | 191Tl | |||||||||
| 195m1Bi | colspan="3" style="text-indent:2em" | 399(6) keV | 87(1) s | β+ (67%) | 195Pb | (1/2+) | |||||
| α (33%) | 191Tl | |||||||||
| 195m2Bi | 2311.4+X keV | 750(50) ns | (29/2-) | |||||||
| 196Bi | 83 | 113 | 195.980667(26) | 5.1(2) min | β+ (99.99%) | 196Pb | (3+) | |||
| α (0.00115%) | 192Tl | |||||||||
| 196m1Bi | colspan="3" style="text-indent:2em" | 166.6(30) keV | 0.6(5) s | IT | 196Bi | (7+) | |||||
| β+ | 196Pb | |||||||||
| 196m2Bi | 270(3) keV | 4.00(5) min | (10-) | |||||||
| 197Bi | 83 | 114 | 196.978864(9) | 9.33(50) min | β+ (99.99%) | 197Pb | (9/2-) | |||
| α (10−4%) | 193Tl | |||||||||
| 197m1Bi | colspan="3" style="text-indent:2em" | 690(110) keV | 5.04(16) min | α (55%) | 193Tl | (1/2+) | |||||
| β+ (45%) | 197Pb | |||||||||
| IT (0.3%) | 197Bi | |||||||||
| 197m2Bi | 2129.3(4) keV | 204(18) ns | (23/2-) | |||||||
| 197m3Bi | 2360.4(5)+X keV | 263(13) ns | (29/2-) | |||||||
| 197m4Bi | 2383.1(7)+X keV | 253(39) ns | (29/2-) | |||||||
| 197m5Bi | 2929.5(5) keV | 209(30) ns | (31/2-) | |||||||
| 198Bi | 83 | 115 | 197.97921(3) | 10.3(3) min | β+ | 198Pb | (2+,3+) | |||
| 198m1Bi | 280(40) keV | 11.6(3) min | β+ | 198Pb | (7+) | |||||
| 198m2Bi | 530(40) keV | 7.7(5) s | 10- | |||||||
| 199Bi | 83 | 116 | 198.977672(13) | 27(1) min | β+ | 199Pb | 9/2- | |||
| 199m1Bi | colspan="3" style="text-indent:2em" | 667(4) keV | 24.70(15) min | β+ (98%) | 199Pb | (1/2+) | |||||
| IT (2%) | 199Bi | |||||||||
| α (0.01%) | 195Tl | |||||||||
| 199m2Bi | 1947(25) keV | 0.10(3) µs | (25/2+) | |||||||
| 199m3Bi | ~2547.0 keV | 168(13) ns | 29/2- | |||||||
| 200Bi | 83 | 117 | 199.978132(26) | 36.4(5) min | β+ | 200Pb | 7+ | |||
| 200m1Bi | colspan="3" style="text-indent:2em" | 100(70)# keV | 31(2) min | ε (90%) | 200Pb | (2+) | |||||
| IT (10%) | 200Bi | |||||||||
| 200m2Bi | 428.20(10) keV | 400(50) ms | (10-) | |||||||
| 201Bi | 83 | 118 | 200.977009(16) | 108(3) min | β+ (99.99%) | 201Pb | 9/2- | |||
| α (10−4%) | 197Tl | |||||||||
| 201m1Bi | colspan="3" style="text-indent:2em" | 846.34(21) keV | 59.1(6) min | ε (92.9%) | 201Pb | 1/2+ | |||||
| IT (6.8%) | 201Bi | |||||||||
| α (0.3%) | 197Tl | |||||||||
| 201m2Bi | 1932.2+X keV | 118(28) ns | (25/2+) | |||||||
| 201m3Bi | 1971.2+X keV | 105(75) ns | (27/2+) | |||||||
| 201m4Bi | 2739.90(20)+X keV | 124(4) ns | (29/2-) | |||||||
| 202Bi | 83 | 119 | 201.977742(22) | 1.72(5) h | β+ | 202Pb | 5(+#) | |||
| α (10−5%) | 198Tl | |||||||||
| 202m1Bi | 615(7) keV | 3.04(6) µs | (10#)- | |||||||
| 202m2Bi | 2607.1(5) keV | 310(50) ns | (17+) | |||||||
| 203Bi | 83 | 120 | 202.976876(23) | 11.76(5) h | β+ | 203Pb | 9/2- | |||
| α (10−5%) | 199Tl | |||||||||
| 203m1Bi | 1098.14(7) keV | 303(5) ms | IT | 203Bi | 1/2+ | |||||
| 203m2Bi | 2041.5(6) keV | 194(30) ns | 25/2+ | |||||||
| 204Bi | 83 | 121 | 203.977813(28) | 11.22(10) h | β+ | 204Pb | 6+ | |||
| 204m1Bi | 805.5(3) keV | 13.0(1) ms | IT | 204Bi | 10- | |||||
| 204m2Bi | 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 | 59.897(17) keV | 7.7(2) µs | (4+) | |||||||
| 206m2Bi | 1044.8(5) keV | 890(10) µs | (10-) | |||||||
| 207Bi | 83 | 124 | 206.9784707(26) | 32.9(14) a | β+ | 207Pb | 9/2- | |||
| 207mBi | 2101.49(16) keV | 182(6) µs | 21/2+ | |||||||
| 208Bi | 83 | 125 | 207.9797422(25) | 3.68(4)×105 a | β+ | 208Pb | (5)+ | |||
| 208mBi | 1571.1(4) keV | 2.58(4) ms | IT | 208Bi | (10)- | |||||
| 209Bi | 83 | 126 | 208.9803987(16) | 2.01(8)×1019 a | α | 205Tl | 9/2- | 1.0000 | ||
| 210Bi | 라듐 E | 83 | 127 | 209.9841204(16) | 5.012(5) d | β- | 210Po | 1- | 미량 | |
| α (1.32×10−4%) | 206Tl | |||||||||
| 210mBi | 271.31(11) keV | 3.04(6)×106 a | α | 206Tl | 9- | |||||
| 211Bi | 악티늄 C | 83 | 128 | 210.987269(6) | 2.14(2) min | α (99.72%) | 207Tl | 9/2- | 미량 | |
| β- (0.276%) | 211Po | |||||||||
| 211mBi | 1257(10) keV | 1.4(3) µs | (25/2-) | |||||||
| 212Bi | 토륨 C | 83 | 129 | 211.9912857(21) | 60.55(6) min | β- (64.05%) | 212Po | 1(-) | 미량 | |
| α (35.94%) | 208Tl | |||||||||
| β-, α (0.014%) | 208Pb | |||||||||
| 212m1Bi | colspan="3" style="text-indent:2em" | 250(30) keV | 25.0(2) min | α (67%) | 208Tl | (9-) | |||||
| β- (33%) | 212mPo | |||||||||
| β-, α (0.3%) | 208Pb | |||||||||
| 212m2Bi | 2200(200)# keV | 7.0(3) min | >15 | |||||||
| 213Bi | 83 | 130 | 212.994385(5) | 45.59(6) min | β- (97.91%) | 213Po | 9/2- | |||
| α (2.09%) | 209Tl | |||||||||
| 214Bi | 라듐 C | 83 | 131 | 213.998712(12) | 19.9(4) min | β- (99.97%) | 214Po | 1- | 미량 | |
| 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 | 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-# | |||||
2.1. 주요 동위 원소
2.1.1. 비스무트-209
비스무트-209는 자연에 100% 존재하는 동위 원소이다. 209Bi의 반감기는 1900경 년에 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.)
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.
2.1.2. 비스무트-210
라듐 계열에 해당하는 동위 원소로 반감기가 짧아 자연계에 극미량 존재하는 붕괴사슬의 한 동위체이다.
2.1.3. 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.
2.1.4. 비스무트-213
비스무트-213(213Bi)은 반감기가 45분이며 알파 붕괴를 통해 붕괴된다. 상업적으로 비스무트-213은 라듐에 제동 복사 광자를 선형 입자 가속기로 충돌시켜 생성할 수 있으며, 이는 모핵종 악티늄-225를 생성한다. 1997년, 213Bi와 결합된 항체를 사용하여 백혈병 환자를 치료했다. 이 동위 원소는 또한 다양한 암을 치료하기 위한 표적 알파 치료법(TAT) 프로그램에서도 시도되었다. 비스무트-213은 또한 토륨 원자로에 의해 생성되는 연료인 우라늄-233의 붕괴 연쇄에서도 발견된다.