Bismut-209 ( <sup>209</sup> Bi) ist ein Bismutisotop mit der längsten bekannten Halbwertszeit aller Nuklide , die dem α-Zerfall unterliegen ; das Zerfallsprodukt ist Thallium-205 . Es besitzt 83 Protonen und eine magische Zahl von 126 Neutronen [3], und natürlich vorkommendes Bismut besteht ausschließlich aus diesem Isotop .

Zerfallseigenschaften

Bismut-209 galt lange als das Element mit dem schwersten stabilen Atomkern, doch im Jahr 2003 entdeckte ein Forschungsteam des Institut d'astrophysique spatiale in Orsay, Frankreich , dass Bismut -209 einem Alpha-Zerfall mit einer Halbwertszeit unterliegt, die nun genauer angegeben wird.2,01 × 10<sup> 19</sup> Jahre (20,1 Trillionen Jahre), [ 4 ] [ 5 ] mehr als 10<sup> 9 </sup> Mal länger als das geschätzte Alter des Universums . [ 6 ] Der schwerste als stabil geltende Atomkern ist derzeit Blei-208 und das schwerste stabile monoisotopische Element ist Gold ( Gold-197 ).

Die Theorie hatte zuvor eine Halbwertszeit von 4,6 × 10⁻⁵ vorhergesagt.19 years. It had been suspected to be radioactive for a long time.[7] The decay produces a 3.14 MeV alpha particle plus thallium-205.[4][5]

Bismuth-209 occurs in the neptunium series decay chain.

Due to its extremely long half-life, 209Bi can be treated as non-radioactive for nearly all applications. It is much less radioactive than human flesh, so it poses no real radiation hazard. Though 209Bi holds the half-life record for alpha decay, it does not have the longest known half-life of any nuclide; this distinction belongs to tellurium-128 (128Te) with a half-life estimated at 7.7×1024 years by double beta decay.[8][9][10]

The half-life of 209Bi was confirmed in 2012 by an Italian team in Gran Sasso who reported (2.01±0.08)×1019 years. They also reported an even longer partial half-life for alpha decay of 209Bi to the first excited state of 205Tl (at 204 keV), estimated at 1.66×1021 years.[11] Even though this value is shorter than the half-life of 128Te, both alpha decays of 209Bi hold the record of the thinnest natural line widths of any measurable physical excitation, estimated respectively at ΔΕ ≈ 5.5×10−43 eV and ΔΕ ≈ 1.3×10−44 eV in application of the uncertainty principle[12] (beta or double beta decay would produce energy lines only in neutrinoless transitions, which have never been observed).

Applications

Da alles ursprüngliche Bismut Bismut-209 ist, wird Bismut-209 für alle üblichen Anwendungen von Bismut verwendet, beispielsweise als Ersatz für Blei [ 13 , 14 ] , in Kosmetika [ 15 , 16 ] , in Farben [ 17 ] und in verschiedenen Arzneimitteln wie Pepto -Bismol [ 6 , 18 , 19 ] . Legierungen mit Bismut-209 , wie beispielsweise Bismutbronze, werden seit Jahrtausenden verwendet [ 20 ] .

Synthese anderer Elemente

<sup>210</sup> Po kann durch Beschuss von <sup>209</sup> Bi mit Neutronen in einem Kernreaktor hergestellt werden [ 21 ] , undes werden jährlich etwa 100 Gramm <sup> 210</sup> Po produziert. [ 22 ] [ 21 ] <sup>209</sup> Po und <sup>208</sup> Po können durch Protonenbeschuss von <sup>209</sup> Bi in einem Zyklotron erzeugt werden . [ 23 ] Astat kann ebenfalls durch Beschuss von <sup>209</sup> Bi mit Alphateilchen hergestellt werden. [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] Spuren von <sup>209</sup> Bi wurden auch zur Golderzeugung in Kernreaktoren verwendet. [ 27 ] [ 28 ]

209Bi wurde als Zielmaterial für die Erzeugung verschiedener Isotope superschwerer Elemente wie Dubnium , [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] Bohrium , [ 29 ] [ 33 ] Meitnerium , [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] Roentgenium , [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] und Nihonium verwendet . [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ]

Bildung

Urzeit

Bismut-209 entsteht im letzten Teil des s -Prozesses. [ a ]

In den Roten Riesen des asymptotischen Riesenastes findet der s-Prozess (langsamer Prozess) statt, bei dem durch Neutroneneinfang Bismut-209 und Polonium-210 als die schwersten Elemente entstehen. Letzteres zerfällt schnell. [ 43 ] Alle schwereren Elemente werden im r-Prozess (schneller Prozess) gebildet, der in den ersten fünfzehn Minuten einer Supernova stattfindet . [ 44 ] [ 43 ] Auch Bismut-209 entsteht im r-Prozess. [ 43 ]

Radiogen

Etwa 209Bi entstand radiogen aus der Zerfallskette von Neptunium . [ 45 ] Neptunium-237 ist ein ausgestorbenes Radionuklid , kann aber aufgrund von Neutroneneinfangreaktionen in Spuren in Uranerzen nachgewiesen werden . [ 45 ] Dies ist letztlich auf den r-Prozess zurückzuführen , da jeder gebildete (4n+1)-Kern (der nicht gespalten wurde) schließlich zu Bismut zerfiel.

Siehe auch

Anmerkungen

  1. ^ Rote horizontale Linien mit einem Kreis an ihrem rechten Ende stellen Neutroneneinfänge dar ; blaue Pfeile, die nach links oben zeigen, stellen Beta-Zerfälle dar ; grüne Pfeile, die nach links unten zeigen, stellen Alpha-Zerfälle dar ; cyan/hellgrüne Pfeile, die nach rechts unten zeigen, stellen Elektroneneinfänge dar .

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