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)

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）である。自然界に存在する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調べるのに有用である。[ 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。その中でも最大かつ最も重要なのは鉛210です。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、すなわちタリウム210（ウラン系列）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）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 82 96 178.003836(25) 250(80)μs α174 Hg 0歳以上
β + ? 178トル
179ペタリン 82 97 179.002(87) 2.7(2)ミリ秒 α 175 Hg （9月2日〜）
180ペソ 82 98 179.997916(13) 4.1(3)ミリ秒 α 176 Hg 0歳以上
181鉛 82 99 180.996661(91) 39.0(8)ミリ秒 α 177 Hg （9月2日〜）
β + ? 181トル
182鉛 82 100 181.992674(13) 55(5) ミリ秒 α 178 Hg 0歳以上
β + ? 182トル
183鉛 82 101 182.991863(31) 535(30)ミリ秒 α 179 Hg 3/2−
β + ? 183トル
1億8300万ポンド 94(8) keV 415(20)ミリ秒 α 179 Hg 13/2+
β + ? 183トル
それ？ 183鉛
184鉛 82 102 183.988136(14) 490(25)ミリ秒 α（80％） 180 Hg 0歳以上
β + ? (20%) 184トル
185ペソ 82 103 184.987610(17) 6.3(4) 秒 β + (66%) 185トル 3/2−
α（34％） 181水銀
185m Pb [ n 9 ]70(50) keV 4.07(15)秒 α（50％） 181水銀 13/2+
β + ? (50%) 185トル
186鉛 82 104 185.984239(12) 4.82(3)秒 β + ? (60%) 186トル 0歳以上
α（40％） 182水銀
187鉛 82 105 186.9839108(55) 15.2(3) s β + (90.5%) 187トル 3/2−
α（9.5％） 183水銀
187m Pb [ n 9 ]19(10) keV 18.3(3) s β + (88%) 187トル 13/2+
α（12％） 183水銀
188鉛 82 106 187.980879(11) 25.1(1) s β + (91.5%) 188トル 0歳以上
α（8.5％） 184水銀
188m1鉛 2577.2(4) keV 800(20) ns それ 188鉛 8−
188m2鉛 2709.8(5) keV 94(12) ns それ 188鉛 12歳以上
188m3鉛 4783.4(7) keV 440(60) ns それ 188鉛 （19歳〜）
189ペソ 82 107 188.980844(15) 39(8) s β + (99.58%) 189トル 3/2−
α（0.42％） 185 Hg
189m1鉛 40(4) keV 50.5(21)秒 β + (99.6%) 189トル 13/2+
α（0.4％） 185 Hg
それ？ 189ペソ
189m2鉛 2475(4) keV 26(5) μs それ 189ペソ 3月3日
190ペソ 82 108 189.978082(13) 71(1) s β + (99.60%) 190トルコリラ 0歳以上
α（0.40％） 186水銀
190m1鉛 2614.8(8) keV 150(14) ns それ 190ペソ 10歳以上
190m2鉛 2665(50)# keV 24.3(21)μs それ 190ペソ （12歳以上）
190m3鉛 2658.2(8) keV 7.7(3) μs それ 190ペソ 11−
191鉛 82 109 190.9782165(71) 1.33(8)分 β + (99.49%) 191トル 3/2−
α（0.51％） 187水銀
191m1鉛 58(10) keV 2.18(8)分 β + (99.98%) 191トル 13/2+
α（0.02％） 187水銀
191m2鉛 2659(10) keV 180(80) ns それ 191鉛 33/2+
192鉛 82 110 191.9757896(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) keV 166(6) ns それ 192鉛 10歳以上
192m2鉛 2625.1(11) keV 1.09(4) μs それ 192鉛 12歳以上
192m3鉛 2743.5(4) keV 756(14) ns それ 192鉛 11−
193鉛 82 111 192.976136(11) 4分 β + ? 193トル 3/2−#
193m1鉛 93(12) keV 5.8(2)分 β +193トル 13/2+
193m2鉛 2707(13) keV 180(15) ns それ 193鉛 33/2+
194鉛 82 112 193.974012(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) keV 370(13) ns それ 194鉛 12歳以上
194m2鉛 2933.0(4) keV 133(7) ns それ 194鉛 11−
195ペソ 82 113 194.9745162(55) 15.0(14)分 β +195トル 3/2-
195m1鉛 202.9(7) keV 15.0(12)分 β +195トル 13/2+
それ？ 195ペソ
195m2鉛 1759.0(7) keV 10.0(7) μs それ 195ペソ 21/2−
195m3鉛 2901.7(8) keV 95(20) ns それ 195ペソ 33/2+
196ペタリンナトリウム 82 114 195.9727876(83) 37(3)分 β +196トル 0歳以上
α (<3×10 −5 %) 192 Hg
196m1鉛 1797.51(14) keV 140(14) ns それ 196ペタリンナトリウム 5−
196m2鉛 2694.6(3) keV 270(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 82 115 196.9734347(52) 8.1(17)分 β +197トル 3/2−
197m1鉛 319.31(11) keV 42.9(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) keV 1.15(20)μs それ 197ペタリンナトリウム 21/2−
198ペソ 82 116 197.9720155(94) 2.4(1) 時間 β +198トル 0歳以上
198m1鉛 2141.4(4) keV 4.12(7) μs それ 198ペソ 7−
198m2鉛 2231.4(5) keV 137(10) ns それ 198ペソ 9−
198m3鉛 2821.7(6) keV 212(4) ns それ 198ペソ 12歳以上
199ペソ 82 117 198.9729126(73) 90(10)分 β +199トル 3/2−
199m1鉛 429.5(27) keV 12.2(3)分 それ 199ペソ （13/2+）
β + ? 199トル
199m2鉛 2563.8(27) keV 10.1(2) μs それ 199ペソ (29/2−)
200ペソ 82 118 199.971819(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) keV 456(6) ns それ 200ペソ （9−）
200m2鉛 3005.8(12) keV 198(3) ns それ 200ペソ 12歳以上
201ペタバイト 82 119 200.972870(15) 9.33(3) 時間 β +201トル 5/2−
201m1鉛 629.1(3) keV 60.8(18)秒 それ 201ペタバイト 13/2+
β + ? 201トル
201m2鉛 2953(20) keV 508(3) ns それ 201ペタバイト (29/2−)
202ペタリンナトリウム 82 120 201.9721516(41) 5.25(28)×10 4 年 EC 202トル 0歳以上
202m1鉛 2169.85(8) keV 3.54(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)# keV 100(3) ns それ 202ペタリンナトリウム 16歳以上
202m3鉛 5300(50)# keV 108(3) ns それ 202ペタリンナトリウム 19歳〜
203鉛 82 121 202.9733906(70) 51.924(15) 時間 EC 203トル5/2−
203m1鉛 825.2(3) keV 6.21(8)秒 それ 203鉛 13/2+
203m2鉛 2949.2(4) keV 480(7)ミリ秒 それ 203鉛 2月29日
203m3鉛 2970(50)# keV 122(4) ns それ 203鉛 25/2−#
204 Pb [ n 10 ]82 122 203.9730435(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) keV 265(6) ns それ 204鉛4歳以上
204m2鉛 2185.88(8) keV 66.93(10)分 それ 204鉛9−
204m3鉛 2264.42(6) keV 490(70) ns それ 204鉛7−
205鉛 82 123 204.9744817(12) 1.70(9)×10 7 年 EC 205トル5/2−
205m1鉛 2.329(7) keV 24.2(4) μs それ 205鉛 1/2−
205m2鉛 1013.85(3) keV 5.55(2)ミリ秒 それ 205鉛 13/2+
205m3鉛 3195.8(6) keV 217(5) ns それ 205鉛 2月25日
206 Pb [ n 10 ] [ n 12 ]ラジウムG [ 10 ]82 124 205.9744652(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) keV 125(2) μs それ 206鉛7−
206m2鉛 4027.3(7) keV 202(3) ns それ 206鉛12歳以上
207 Pb [ n 10 ] [ n 14 ]アクチニウムD 82 125 206.9758968(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) keV 806(5)ミリ秒 それ 207鉛13/2+
208 Pb [ n 16 ]トリウムD 82 126 207.9766520(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) keV 535(35) ns それ 208鉛10歳以上
209ペソ 82 127 208.9810900(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 82 128 209.9841884(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) keV 92(10) ns それ 210ペソ 6歳以上
210m2鉛 1274.8(3) keV 201(17) ns それ 210ペソ 8歳以上
211鉛 アクチニウムB 82 129 210.9887353(24) 36.1628(25)分 β −211ビ 9/2+ トレース[ n 20 ]
211mピービー 1719(23) keV 159(28) ns それ 211鉛 （27/2+）
212鉛 トリウムB 82 130 211.9918959(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) keV 6.0(8) μs それ 212鉛 8+#
213鉛 82 131 212.9965608(75) 10.2(3)分 β −213ビ （9/2+） トレース[ n 18 ]
213mピービー 1331.0(17) keV 260(20) ns それ 213鉛 （21/2+）
214鉛 ラジウムB 82 132 213.9998035(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) keV 6.2(3) μs それ 214鉛 8+#
215鉛 82 133 215.004662(57) 142(11) s β −215ビ 9/2+#
216鉛 82 134 216.00806(22)# 1.66(20)分 β −216ビ 0歳以上
216mピービー 1514(20) keV 400(40)ナノ秒 それ 216鉛 8+#
217鉛 82 135 217.01316(32)# 19.9(53)秒 β −217ビ 9/2+#
218鉛 82 136 218.01678(32)# 14.8(68)秒 β −218ビ 0歳以上
219ペタリンナトリウム 82 137 219.02214(43)# 3# s [>300 ns] β − ? 219ビ 11/2+#
220ペソ 82 138 220.02591(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 – 弱い割り当て引数を持つスピンを示します。
  8. ^ a b # – # 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. ^ a b基底状態と異性体の順序は不明です。
  10. ^ a b c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になると考えられており、半減期は2.5×10 21年以上。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）
  17. ^ α崩壊して204 Hgになると考えられており、半減期は2.6×10 21年以上。理論上の寿命は約10 124～132年である。 [ 8 ]
  18. ^ a b 237 Npの中間崩壊生成物
  19. ^ a b 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、様々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、他の同位体に対する鉛204の相対的な存在量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、トリウム鉱石では自然界で約90％まで濃縮されています。[ 13 ] 208 Pbは、 Z = 82およびN = 126で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、最も重い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で表される「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210から放出される放射線は、いくつかの素粒子物理学の実験に問題を引き起こす可能性があり、その結果、鉛210がはるかに低いレベルに崩壊する時間があるような用途では、ローマン鉛が使用されるようになりました。[ 17 ]

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。[ 18 ]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。[ 19 ] 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。[ 18 ]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。[ 20 ]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、がん細胞に強力で局所的な放射線を照射することにより、特に TAT などの治療目的に利用できます。

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。[ 21 ]

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。[ 22 ]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。[ 23 ]

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。[ 21 ]

参照

鉛以外の子製品

参考文献

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