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라듐 동위 원소

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목차

1. 개요

라듐은 질량수 202에서 234 사이에 총 33개의 동위 원소가 알려져 있으며, 자연에서는 223Ra, 224Ra, 226Ra, 228Ra의 4가지 동위 원소가 발견된다. 라듐-226은 반감기가 약 1600년으로 가장 안정적이며, 과거 야광 페인트나 의료용으로 사용되었지만 현재는 안전 문제로 사용이 제한된다. 라듐-223은 반감기가 약 11.4일, 라듐-224는 약 3.6일, 라듐-228은 약 5.75년의 반감기를 갖는다. 이 외에도 다양한 라듐 동위 원소들이 존재하지만 대부분 반감기가 짧다.

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라듐 동위 원소
동위 원소 정보
기호Ra
Nubase 2020 참고예
라듐-223
질량수223
기호Ra
존재 비율미량
반감기11.43일
붕괴 방식알파 붕괴
붕괴 생성물라돈-219
라듐-224
질량수224
기호Ra
존재 비율미량
반감기3.6319일
붕괴 방식알파 붕괴
붕괴 생성물라돈-220
라듐-225
질량수225
기호Ra
존재 비율미량
반감기14.9일
붕괴 방식 1베타 마이너스 붕괴
붕괴 생성물 1악티늄-225
붕괴 방식 2알파 붕괴
붕괴 생성물 2라돈-221
라듐-226
질량수226
기호Ra
존재 비율미량
반감기1599년
붕괴 방식알파 붕괴
붕괴 생성물라돈-222
라듐-228
질량수228
기호Ra
존재 비율미량
반감기5.75년
붕괴 방식베타 마이너스 붕괴
붕괴 생성물악티늄-228
각주
주석 1라듐-226의 반감기는 1600년이다.
주석 2미리엄 C. 네이글, "프레데릭 소디: 연금술에서 동위 원소로", Journal of Chemical Education, 59, 9 (1982년 9월), 739쪽.
주석 3C. F. 량, P. 파리, R. K. 셸린, "α decay of 225Ra", Physical Review C, 62, 4 (2000년 9월 19일), 047303쪽.
주석 4라듐-223, 라듐-224, 라듐-226, 라듐-228은 질량 분석에 사용된다.
주석 5H. W. 커비, 머렐 L. 살루츠키, "라듐의 방사 화학", 1964년 12월, 3쪽.
주석 6라듐-226은 퀴리에서 라듐의 양을 정의하는 데 사용되었다. 1910년에 표준으로 분리되었다.
주석 7카르멘 J. 지운타, "ISOTOPES: IDENTIFYING THE BREAKTHROUGH PUBLICATION (1)", Bull. Hist. Chem., 42, 2 (2017년), 103–111쪽.
주석 8라듐-228은 다른 동위 원소와 마찬가지로 골수에 축적되어 종양을 유발할 수 있다.
주석 9윌리엄 B. 루니, "인체 내 라듐의 영향", Science, 127, 3299 (1958년), 630–633쪽.
주석 10S. A. 미첼, "태양에 라듐이 있는가?", Popular Astronomy, 21, 321-331쪽.
주석 11라듐 붕괴 계열의 구성원: 라듐 에마나티온 라돈-222, Ra A 폴로늄-218, Ra B 납-214, Ra C 비스무트-214, Ra C 폴로늄-214, Ra C 탈륨-210, Ra D 납-210, Ra E 비스무트-210, Ra F 폴로늄-210, 그리고 Ra G 납-206.
주석 12W. 쿤, "LXVIII. 토륨 C" 감마선의 라듐 G 및 일반 납에 의한 산란", The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, 8, 52, 628쪽.
주석 13R. R. 킨제이, "방사성 라듐-226 계열", The NUDAT/PCNUDAT Program for Nuclear Data, 1997년 12월 18일.
주석 14최초의 짧은 수명의 배 모양 원자핵 관찰. CERN. 스테파니 힐스, 2013년 5월 8일.

2. 라듐 동위 원소

라듐은 원자번호 88번의 원소로, 자연에는 4가지 동위 원소(223Ra, 224Ra, 226Ra, 228Ra)가 존재한다. 질량수 202에서 234 사이에 총 33개의 동위 원소가 알려져 있다.[23][24][25] 이 중 가장 잘 알려진 것은 226Ra으로, 1600년의 반감기를 가지며 알파 붕괴하여 라돈(222Rn)이 된다. 자연에 존재하는 라듐 동위 원소들은 모두 우라늄, 토륨 붕괴 계열의 일부이다.[26][27][28][29][30]

라듐 동위 원소 중 일부는 과거에 의학적, 산업적 목적으로 사용되었으나, 현재는 안전 문제로 인해 사용이 제한되거나 다른 물질로 대체되었다.

2. 1. 주요 동위 원소

라듐은 자연에 존재하는 방사성 원소로, 여러 동위 원소가 존재한다. 주요 동위 원소는 다음과 같다.

라듐의 주요 동위 원소
동위 원소반감기붕괴 방식역사적 명칭 및 특징
223Ra약 11.4일α 붕괴하여 219Rn악티늄 X (AcX), 악티늄 계열, 과거 암 치료에 사용
224Ra약 3.6일α 붕괴하여 220Rn토륨 X (ThX), 토륨 계열
226Ra약 1600년α 붕괴하여 222Rn라듐 (Ra), 우라늄 계열, 과거 야광 페인트 및 의료용 방사선원으로 사용, 현재는 안전 문제로 사용 제한
228Ra약 5.75년β- 붕괴하여 228Ac메조토륨 1 (MsTh1), 토륨 계열


2. 2. 동위 원소 표

기호과거 명칭Z
(p)N
(n)동위 원소 질량 (u)반감기붕괴
방식붕괴
생성물핵
스핀전형적
동위 원소
구성비
(몰 분율)자연적
구성비
변동 범위
(몰 분율)201Ra88113α197Rn(3/2−)201mRa260(30) keVα197mRn(13/2+)202Ra88114202.00989(7)2.6(21) ms[8]α198Rn0+203Ra88115203.00927(9)4(3) msα199Rn(3/2-)rowspan="2"|rowspan=2"|β+ (드묾)203Fr203mRa220(90) keV41(17) msα199Rn(13/2+)rowspan="2"|rowspan=2"|β+ (드묾)203Fr204Ra88116204.006500(17)60(11) msα (99.7%)200Rn0+rowspan="2"|rowspan=2"|β+ (0.3%)204Fr205Ra88117205.00627(9)220(40) msα201Rn(3/2-)rowspan=2"|rowspan=2"|β+ (드묾)205Fr205mRa310(110) keV180(50) msα201Rn(13/2+)rowspan=2"|rowspan=2"|IT (드묾)205Ra206Ra88118206.003827(19)0.24(2) sα202Rn0+207Ra88119207.00380(6)1.3(2) sα (90%)203Rn(5/2-,3/2-)rowspan=2"|rowspan=2"|β+ (10%)207Fr207mRa560(50) keV57(8) msIT (85%)207Ra(13/2+)rowspan=3"|rowspan=3"|α (15%)203Rnβ+ (0.55%)207Fr208Ra88120208.001840(17)1.3(2) sα (95%)204Rn0+rowspan=2"|rowspan=2"|β+ (5%)208Fr208mRa1800(200) keV270 ns(8+)209Ra88121209.00199(5)4.6(2) sα (90%)205Rn5/2-rowspan=2"|rowspan=2"|β+ (10%)209Fr210Ra88122210.000495(16)3.7(2) sα (96%)206Rn0+rowspan=2"|rowspan=2"|β+ (4%)210Fr210mRa1800(200) keV2.24 µs(8+)211Ra88123211.000898(28)13(2) sα (97%)207Rn5/2(-)rowspan=2"|rowspan=2"|β+ (3%)211Fr212Ra88124211.999794(12)13.0(2) sα (85%)208Rn0+rowspan=2"|rowspan=2"|β+ (15%)212Fr212m1Ra1958.4(5) keV10.9(4) µs(8)+212m2Ra2613.4(5) keV0.85(13) µs(11)-213Ra88125213.000384(22)2.74(6) minα (80%)209Rn1/2-rowspan=2"|rowspan=2"|β+ (20%)213Fr213mRa1769(6) keV2.1(1) msIT (99%)213Ra17/2-#rowspan=2"|rowspan=2"|α (1%)209Rn214Ra88126214.000108(10)2.46(3) sα (99.94%)210Rn0+rowspan=2"|rowspan=2"|β+ (0.06%)214Fr215Ra88127215.002720(8)1.55(7) msα211Rn(9/2+)#215m1Ra1877.8(5) keV7.1(2) µs(25/2+)215m2Ra2246.9(5) keV1.39(7) µs(29/2-)215m3Ra3756.6(6)+X keV0.555(10) µs(43/2-)216Ra88128216.003533(9)182(10) nsα212Rn0+rowspan=2"|rowspan=2"|ε (1×10−8%)216Fr217Ra88129217.006320(9)1.63(17) µsα213Rn(9/2+)218Ra88130218.007140(12)25.2(3) µsα214Rn0+219Ra88131219.010085(9)10(3) msα215Rn(7/2)+220Ra88132220.011028(10)17.9(14) msα216Rn0+221Ra88133221.013917(5)28(2) sα217Rn5/2+rowspan=2"|rowspan=2"|CD (1.2×10−10%)[11]207Pb
14C222Ra88134222.015375(5)38.0(5) sα218Rn0+미량[26]rowspan=2"|CD (3×10−8%)208Pb14C223Ra악티늄 X88135223.0185022(27)11.43(5) dα219Rn3/2+미량[27]rowspan=2"|CD (6.4×10−8%)209Pb14C224Ra토륨 X88136224.0202118(24)3.6319(23) dα220Rn0+미량[28]rowspan=2"|CD (4.3×10−9%)210Pb14C225Ra88137225.023612(3)14.9(2) dβ-225Ac1/2+rowspan=2"|rowspan=2"|α (2.0×10−3%)221Rn226Ra라듐88138226.0254098(25)1600(7) yα222Rn0+미량[30]rowspan=2"|CD (2.6×10−9%)212Pb14C227Ra88139227.0291778(25)42.2(5) minβ-227Ac3/2+228Ra메소토륨 188140228.0310703(26)5.75(3) yβ-228Ac0+미량[28]229Ra88141229.034958(20)4.0(2) minβ-229Ac5/2(+)230Ra88142230.037056(13)93(2) minβ-230Ac0+231Ra88143231.04122(32)#103(3) sβ-231Ac(5/2+)231mRa66.21(9) keV~53 µs(1/2+)232Ra88144232.04364(30)#250(50) sβ-232Ac0+233Ra88145233.04806(50)#30(5) sβ-233Ac1/2+#234Ra88146234.05070(53)#30(10) sβ-234Ac0+


3. 붕괴 계열

라듐은 4가지의 자연 붕괴 사슬에서 나타나는데, 이들은 각각 우라늄 계열(우라늄-238로부터), 토륨 계열(토륨-232로부터), 악티늄 계열(우라늄-235로부터), 넵투늄 계열(넵투늄-237로부터)이라고 불린다. 이 중 넵투늄 계열은 반감기가 짧은 동위 원소들로 구성되어 이미 자연 상태에서는 사라졌지만, 인공적으로 생성되는 넵투늄-237로부터 다시 생성될 수 있다. 라듐은 이들 붕괴 계열에서 모두 중간 생성물로 나타난다.[4]

4. 악티늄족 vs 핵분열 생성물

반감기에 따른 악티늄족 및 핵분열 생성물[18]
악티늄족 원소 (방사성 붕괴 계열)반감기
(년)		핵분열 생성물 (235U)의 수율[19]
4n4n + 14n + 24n + 34.5–7%0.04–1.25%<0.001%
№4–6þ
№1,300–1,600핵분열 생성물 중 반감기가
100년에서 21만 년 사이인 것은 없다.
ƒƒ4,700–7,400
ƒ8,300–8,500
ƒ24,100
№№32,000–76,000
colspan="9" style="border-top:1px solid #aaa; font-size:90%; text-align:left;" |



'''설명:'''

참조

[1] 학술지 α decay of 225Ra American Physical Society (APS) 2000-09-19
[2] 학술지 Frederick Soddy: From alchemy to isotopes https://pubs.acs.org[...] 1982-09
[3] 보고서 The Radiochemistry of Radium https://digital.libr[...] 1964-12
[4] 학술지 ISOTOPES: IDENTIFYING THE BREAKTHROUGH PUBLICATION (1) https://acshist.scs.[...] 2017
[5] 학술지 Effects of Radium in Man https://www.jstor.or[...] 1958
[6] 학술지 Is Radium in the Sun? https://adsabs.harva[...]
[7] 웹사이트 First observations of short-lived pear-shaped atomic nuclei https://home.cern/ab[...] 2013-05-08
[8] 학술지 Decay of 201–203Ra and 200–202Fr https://eprints.whit[...] 2023-06-11
[9] 학술지 α decay studies of very neutron-deficient francium and radium isotopes 2005-02-11
[10] 문서 Intermediate decay product of neptunium-237
[11] 문서 Lightest known nuclide to undergo cluster decay
[12] 문서 Used for treating bone cancer
[13] 문서 Intermediate decay product of Uranium-235
[14] 문서 Intermediate decay product of thorium-232
[15] 문서 Intermediate decay product of neptunium-237
[16] 문서 Source of element's name
[17] 문서 Intermediate decay product of Uranium-238
[18] 문서 Plus radium (element 88). While actually a sub-actinide, it immediately precedes actinium (89) and follows a three-element gap of instability after polonium (84) where no nuclides have half-lives of at least four years (the longest-lived nuclide in the gap is radon-222 with a half life of less than four ''days''). Radium's longest lived isotope, at 1,600 years, thus merits the element's inclusion here.
[19] 문서 Specifically from thermal neutron fission of uranium-235, e.g. in a typical nuclear reactor.
[20] 학술지 The alpha half-life of berkelium-247; a new long-lived isomer of berkelium-248
[21] 문서 This is the heaviest nuclide with a half-life of at least four years before the "sea of instability".
[22] 문서 Excluding those "classically stable" nuclides with half-lives significantly in excess of 232Th; e.g., while 113mCd has a half-life of only fourteen years, that of 113Cd is eight orders of magnitude (numbers)#1015|quadrillion years.
[23] 웹사이트 unc http://www.nucleonic[...]
[24] 문서 약자 CD: 뭉치 붕괴 ε: 전자 포획 IT: 이성질핵 전이
[25] 문서 굵은 글꼴은 안정 동위 원소
[26] 문서 238U의 중간 붕괴 생성물
[27] 문서 235U의 중간 붕괴 생성물
[28] 문서 232Th의 중간 붕괴 생성물
[29] 문서 여기서 원소 이름 '''라듐'''을 따온 것이다.
[30] 문서 238U의 중간 붕괴 생성물


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