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라돈 동위 원소

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목차

1. 개요

라돈의 동위 원소는 원자 번호 86번의 화학 원소인 라돈의 서로 다른 핵종을 의미하며, 모두 불안정하여 방사성 붕괴를 한다. 라돈은 안정 동위 원소가 없으며, 주요 동위 원소들의 질량, 반감기, 붕괴 방식, 붕괴 생성물, 핵 스핀 등의 정보가 표로 정리되어 있다. 라돈의 주요 동위 원소로는 219Rn (악티논), 220Rn (토론), 222Rn (라돈) 등이 있으며, 우라늄-238 붕괴 사슬을 통해 222Rn이 생성된다.

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2. 동위 원소

라돈은 원자번호 86번의 원소로, 다양한 동위 원소를 가진다. 동위 원소는 원자핵 내 양성자 수는 같지만 중성자 수가 다른 원소들을 말한다. 라돈의 동위 원소는 193Rn부터 231Rn까지 존재하며, 이들 중 일부는 자연 상태에서 미량 발견되기도 한다.

라돈 동위 원소들은 대부분 짧은 반감기를 가지며, 주로 알파 붕괴를 통해 다른 원소로 변환된다. 일부는 베타 붕괴를 하는 경우도 있다. 특히, 219Rn (악티논), 220Rn (토론), 222Rn (라돈)은 자연에서 붕괴 사슬의 일부로 미량 존재한다.[4][5][6][7][8]

다음은 주요 라돈 동위 원소에 대한 간략한 표이다.

핵종반감기붕괴 방식비고
193Rn1.15(27) msα
194Rn0.78(16) msα, β+?
217Rn593(38) μsα미량 존재
218Rn33.75(15) msα미량 존재
219Rn3.96(1) sα악티논, 미량 존재
220Rn55.6(1) sα토론, 미량 존재
221Rn25.7(5) 분β−, α미량 존재
222Rn3.8215(2) 일α라돈, 미량 존재
223Rn24.3(4) 분β−
224Rn107(3) 분β−


2. 1. 주요 동위 원소

핵종Z(p)N(n)원자 질량 (u)반감기붕괴 방식생성 핵종핵 스핀참고
193Rn86107193.009708(27)1.15(27) msα189Po(3/2−)[2]
194Rn86108194.006146(18)0.78(16) msα190Po0+[2]
β+?194At
195Rn86109195.005422(55)7(3) msα191Po3/2−[2]
195mRn80(50) keV6(3) msα191Po13/2+[2]
196Rn86110196.002120(15)4.7(11) msα192Po0+[2]
β+?196At
197Rn86111197.001621(17)54(6) msα193Po3/2−[2]
β+?197At
197mRn199(11) keV25.6(25) msα193Po13/2+[2]
β+?197At
198Rn86112197.998679(14)64.4(16) msα (93%)194Po0+[2]
β+? (7%)198At
199Rn86113198.9983254(78)590(30) msα195Po3/2−[2]
β+?199At
199mRn220(11) keV310(20) msα195Po13/2+[2]
β+?199At
IT?199At
200Rn86114199.9957053(62)1.09(16) sα (92%)196Po0+[2]
β+? (8%)200At
200mRn2320(20)# keV28(9) μsIT200Rn[2]
201Rn86115200.995591(11)7.0(4) sα197Po3/2−[2]
β+?201At
201mRn245(12) keV3.8(1) sα197Po13/2+[2]
β+?201At
202Rn86116201.993264(19)9.7(1) sα (78%)198Po0+[2]
β+ (22%)202At
202mRn2310(50)# keV2.22(7) μsIT202Rn11−#[2]
203Rn86117202.9933612(62)44.2(16) sα (66%)199Po3/2−[2]
β+ (34%)203At
203mRn362(4) keV26.9(5) sα (75%)199Po13/2+[2]
β+ (25%)203At
204Rn86118203.9914437(80)1.242(23) minα (72.4%)200Po0+[2]
β+ (27.6%)204At
205Rn86119204.9917232(55)170(4) sβ+ (75.4%)205At5/2−[2]
α (24.6%)201Po
205mRn657.1(5) keV>10 sIT205Rn13/2+#[2]
α?201Po
β+?205At
206Rn86120205.9901954(92)5.67(17) minα (62%)202Po0+[2]
β+ (38%)206At
207Rn86121206.9907302(51)9.25(17) minβ+ (79%)207At5/2−[2]
α (21%)203Po
207mRn899.1(10) keV184.5(9) μsIT207Rn13/2+[2]
208Rn86122207.989635(11)24.35(14) minα (62%)204Po0+[2]
β+ (38%)208At
208mRn1828.3(4) keV487(12) nsIT208Rn8+[2]
209Rn86123208.990401(11)28.8(10) minβ+ (83%)209At5/2−[2]
α (17%)205Po
209m1Rn1174.01(13) keV13.4(13) μsIT209Rn13/2+[2]
209m2Rn3636.81(23) keV3.0(3) μsIT209Rn35/2+[2]
210Rn86124209.9896889(49)2.4(1) hα (96%)206Po0+[2]
β+ (4%)210At
210m1Rn1710(30) keV644(40) nsIT210Rn8+[2]
210m2Rn3857(30) keV1.06(5) μsIT210Rn17−[2]
210m3Rn6514(30) keV1.04(7) μsIT210Rn23+[2]
211Rn86125210.9906008(73)14.6(2) hβ+ (72.6%)211At1/2−[2]
α (27.4%)207Po
211m1Rn1603(14)# keV596(28) nsIT211Rn17/2−[2]
211m2Rn8905(20)# keV201(4) nsIT211Rn63/2−[2]
212Rn86126211.9907039(33)23.9(12) minα208Po0+[2]
212m1Rn1639.68(15) keV118(14) nsIT212Rn6+[2]
212m2Rn1694.1(3) keV910(30) nsIT212Rn8+[2]
212m3Rn6174.2(3) keV102(4) nsIT212Rn22+[2]
212m4Rn8579.2(4) keV154(14) nsIT212Rn30+[2]
213Rn86127212.9938851(36)19.5(1) msα209Po9/2+#[2]
213m1Rn1682(10) keV1.00(21) μsIT213Rn(25/2+)[2]
213m2Rn2205(10) keV1.36(7) μsIT213Rn(31/2−)[2]
213m3Rn5965(14) keV164(11) nsIT213Rn(55/2+)[2]
214Rn86128213.9953627(99)259(3) nsα210Po0+[2]
214mRn4595.4(18) keV245(30) nsIT214Rn(22+)[2]
215Rn86129214.9987450(65)2.30(10) μsα211Po9/2+[2]
216Rn86130216.0002719(62)29(4) μsα212Po0+[2]
217Rn86131217.0039276(45)593(38) μsα213Po9/2+[4]
218Rn86132218.0056011(25)33.75(15) msα214Po0+[5]
219Rn86133219.0094787(23)3.96(1) sα215Po5/2+[6]
220Rn86134220.0113924(19)55.6(1) sα[7]216Po0+[8]
221Rn86135221.0155356(61)25.7(5) minβ− (78%)221Fr7/2+[4]
α (22%)217Po
222Rn86136222.0175760(21)3.8215(2) dα218Po0+[5]
223Rn86137223.0218893(84)24.3(4) minβ−223Fr7/2+[2]
α?219Po
224Rn86138224.024096(11)107(3) minβ−224Fr0+[2]
225Rn86139225.028486(12)4.66(4) minβ−225Fr7/2−[2]
226Rn86140226.030861(11)7.4(1) minβ−226Fr0+[2]
227Rn86141227.035304(15)20.2(4) sβ−227Fr(3/2+)[2]
228Rn86142228.037835(19)65(2) sβ−228Fr0+[2]
229Rn86143229.042257(14)11.9(13) sβ−229Fr(5/2+)[2]
230Rn86144230.04527(22)#24# s
[>300 ns]		β−?230Fr0+[2]
231Rn86145231.04997(32)#2# s
[>300 ns]		β−?231Fr1/2+#[2]


  • 참고
193Rn부터 231Rn까지의 라돈 동위 원소에 대한 정보이다.

각 동위 원소는 원자 번호(Z, 양성자 수), 중성자 수(N), 원자 질량, 반감기, 붕괴 방식, 생성 핵종, 핵 스핀 등의 정보를 포함한다.

일부 동위 원소는 이성질체(m) 상태로 존재하며, 이 경우 여기 에너지 정보가 추가된다.217Rn, 218Rn, 219Rn, 220Rn, 221Rn, 222Rn은 자연에서 미량 존재한다.

2. 2. 동위 원소 목록

기호Z(p)N(n)동위 원소 질량 (u)반감기붕괴 방식붕괴 생성물핵 스핀전형적
동위 원소
구성비
(몰 분율)자연적
구성비
변동 범위
(몰 분율)193Rn86107193.009708(27)1.15(27) msα189Po(3/2−)194Rn86108194.006146(18)0.78(16) msα190Po0+rowspan=2|rowspan=2|β+?194At195Rn86109195.005422(55)7(3) msα191Po3/2−rowspan=2|rowspan=2|β+?195At195mRn[2]86109195.005422(55)6(3) msα191Po13/2+196Rn86110196.002120(15)4.7(11) msα192Po0+rowspan=2|rowspan=2|β+?196At197Rn86111197.001621(17)54(6) msα193Po3/2−rowspan=2|rowspan=2|β+?197At197mRn86111197.001621(17)25.6(25) msα193Po13/2+rowspan=2|rowspan=2|β+?197At198Rn86112197.998679(14)64.4(16) msα (93%)194Po0+rowspan=2|rowspan=2|β+? (7%)198At199Rn86113198.9983254(78)590(30) msα195Po3/2−rowspan=2|rowspan=2|β+?199At199mRn86113198.9983254(78)310(20) msα195Po13/2+rowspan=3|rowspan=3|β+?199AtIT?199At200Rn86114199.9957053(62)1.09(16) sα (92%)196Po0+rowspan=2|rowspan=2|β+? (8%)200At200mRn86114199.9957053(62)28(9) μsIT200Rn201Rn86115200.995591(11)7.0(4) sα197Po3/2−rowspan=2|rowspan=2|β+?201At201mRn86115200.995591(11)3.8(1) sα197Po13/2+rowspan=2|rowspan=2|β+?201At202Rn86116201.993264(19)9.7(1) sα (78%)198Po0+rowspan=2|rowspan=2|β+ (22%)202At202mRn86116201.993264(19)2.22(7) μsIT202Rn11−#203Rn86117202.9933612(62)44.2(16) sα (66%)199Po3/2−rowspan=2|rowspan=2|β+ (34%)203At203mRn86117202.9933612(62)26.9(5) sα (75%)199Po13/2+rowspan=2|rowspan=2|β+ (25%)203At204Rn86118203.9914437(80)1.242(23) 분α (72.4%)200Po0+rowspan=2|rowspan=2|β+ (27.6%)204At205Rn86119204.9917232(55)170(4) 초β+ (75.4%)205At5/2−rowspan=2|rowspan=2|α (24.6%)201Po205mRn86119204.9917232(55)>10 sIT205Rn13/2+#rowspan=3|rowspan=3|α?201Poβ+?205At206Rn86120205.9901954(92)5.67(17) 분α (62%)202Po0+rowspan=2|rowspan=2|β+ (38%)206At207Rn86121206.9907302(51)9.25(17) 분β+ (79%)207At5/2−rowspan=2|rowspan=2|α (21%)203Po207mRn86121206.9907302(51)184.5(9) μsIT207Rn13/2+208Rn86122207.989635(11)24.35(14) 분α (62%)204Po0+rowspan=2|rowspan=2|β+ (38%)208At208mRn86122207.989635(11)487(12) nsIT208Rn8+209Rn86123208.990401(11)28.8(10) 분β+ (83%)209At5/2−rowspan=2|rowspan=2|α (17%)205Po209m1Rn86123208.990401(11)13.4(13) μsIT209Rn13/2+209m2Rn86123208.990401(11)3.0(3) μsIT209Rn35/2+210Rn86124209.9896889(49)2.4(1) 시간α (96%)206Po0+rowspan=2|rowspan=2|β+ (4%)210At210m1Rn86124209.9896889(49)644(40) nsIT210Rn8+210m2Rn86124209.9896889(49)1.06(5) μsIT210Rn17−210m3Rn86124209.9896889(49)1.04(7) μsIT210Rn23+211Rn86125210.9906008(73)14.6(2) 시간β+ (72.6%)211At1/2−rowspan=2|rowspan=2|α (27.4%)207Po211m1Rn86125210.9906008(73)596(28) nsIT211Rn17/2−211m2Rn86125210.9906008(73)201(4) nsIT211Rn63/2−212Rn86126211.9907039(33)23.9(12) 분α208Po0+212m1Rn86126211.9907039(33)118(14) nsIT212Rn6+212m2Rn86126211.9907039(33)910(30) nsIT212Rn8+212m3Rn86126211.9907039(33)102(4) nsIT212Rn22+212m4Rn86126211.9907039(33)154(14) nsIT212Rn30+213Rn86127212.9938851(36)19.5(1) msα209Po9/2+#213m1Rn86127212.9938851(36)1.00(21) μsIT213Rn(25/2+)213m2Rn86127212.9938851(36)1.36(7) μsIT213Rn(31/2−)213m3Rn86127212.9938851(36)164(11) nsIT213Rn(55/2+)214Rn86128213.9953627(99)259(3) nsα210Po0+214mRn86128213.9953627(99)245(30) nsIT214Rn(22+)215Rn86129214.9987450(65)2.30(10) μsα211Po9/2+216Rn86130216.0002719(62)29(4) μsα212Po0+217Rn86131217.0039276(45)593(38) μsα213Po9/2+미량218Rn86132218.0056011(25)33.75(15) msα214Po0+미량219Rn86133219.0094787(23)3.96(1) sα215Po5/2+미량220Rn86134220.0113924(19)55.6(1) sα216Po0+미량221Rn86135221.0155356(61)25.7(5) 분β− (78%)221Fr7/2+미량rowspan=2|α (22%)217Po222Rn86136222.0175760(21)3.8215(2) 일α218Po0+미량223Rn86137223.0218893(84)24.3(4) 분β−223Fr7/2+rowspan=2|rowspan=2|α?219Po224Rn86138224.024096(11)107(3) 분β−224Fr0+225Rn86139225.028486(12)4.66(4) 분β−225Fr7/2−226Rn86140226.030861(11)7.4(1) 분β−226Fr0+227Rn86141227.035304(15)20.2(4) sβ−227Fr(3/2+)228Rn86142228.037835(19)65(2) sβ−228Fr0+229Rn86143229.042257(14)11.9(13) sβ−229Fr(5/2+)230Rn86144230.04527(22)#24# s
[>300 ns]β−?230Fr0+231Rn86145231.04997(32)#2# s
[>300 ns]β−?231Fr1/2+#


3. 붕괴 사슬

우라늄-238에서 라돈을 생성하는 붕괴 계열은 다음과 같다. 이 과정에서 222Rn은 3.82일의 반감기를 가진다.

3. 1. 붕괴 사슬 예시 (238U → 222Rn)

Uranium-238|우라늄-238영어(4.5×109 년)에서 라돈을 생성하는 붕괴 사슬은 다음과 같다.

핵종반감기
238U4.5×109 년
234Th24.1일
234Pa1.18분
234U2.457×105 년
230Th7.5×104 년
226Ra1600년
222Rn3.82일
218Po3.1분
214Pb26.8분
214Bi19.7분
214Po164마이크로초
210Pb22.3년
210Bi5.01일
210Po138일
206Pb안정


4. 위험성

라돈은 기체이기 때문에 호흡을 통해 쉽게 몸 속으로 들어올 수 있으며, 폐에 축적되어 폐암을 유발할 수 있다. 특히 라돈은 담배와 함께 폐암의 주요 원인으로 꼽히며, 흡연자가 라돈에 노출될 경우 폐암 발생 위험이 크게 증가한다.[1]

라돈은 지구 어디에서나 발견될 수 있는 자연 방사성 물질이지만, 농도는 지역에 따라 다르다. 특히 화강암 지대나 지하 공간에서 라돈 농도가 높게 나타날 수 있다. 따라서 이러한 지역에서는 주기적인 환기를 통해 실내 라돈 농도를 낮추는 것이 중요하다.[2]

세계보건기구(WHO)는 라돈을 1급 발암물질로 지정하고 있으며, 실내 라돈 농도를 낮추기 위한 다양한 노력을 권고하고 있다.[3]

참조

[1] 웹사이트 Decay Chain https://www-nds.iaea[...]
[2] 문서 Order of ground state and isomer is uncertain.
[3] 웹사이트 Adopted Levels for 213Rn https://www.nndc.bnl[...] NNDC Chart of Nuclides
[4] 문서 Intermediate decay product of neptunium-237
[5] 문서 Intermediate decay product of Uranium-238
[6] 문서 Intermediate decay product of Uranium-235
[7] 문서 Theorized to also undergo β−β− decay to 220Ra
[8] 문서 Intermediate decay product of thorium-232
[9] 문서 Source of element's name
[10] 간행물 Investigation of rare nuclear decays with BaF2 crystal scintillator contaminated by radium 2014
[11] URL http://www.nucleonic[...]
[12] 문서 약자:IT: 이성질핵 전이
[13] 문서 "우라늄-238의 중간 붕괴 생성물"
[14] 문서 "우라늄-235의 중간 붕괴 생성물"
[15] 문서 "토륨-232의 중간 붕괴 생성물"
[16] 문서 여기서 원소 이름 '''라돈'''을 따온 것이다.


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