鉍-209

鉍-209（²⁰⁹Bi）是鉍的同位素之一，具有極微弱的放射性，半衰期長達2.01×10¹⁹年，是鉍最穩定的同位素，也是所有發生α衰變的放射性同位素中已知半衰期最長的。它有83個質子和126個中子，原子質量爲208.9803987原子質量單位。其中子數126為幻數，因此具有特別的穩定性。鉍-209是鉍最普遍的同位素，幾乎占天然鉍的100%。

鉍-209，²⁰⁹Bi

基本
符號	209Bi
名稱	鉍-209、Bi-209
原子序	83
中子數	126
核質數據
豐度	100%
半衰期	2.01×1019年[1]
母同位素	209Pb (β−) 209Po (β+) 213At (α)
衰變產物	205Tl
原子量	208.9803987 u
自旋	9/2−
過剩能量	−18 258.461± 2.4 keV
結合能	7847.987± 1.7 keV
衰變模式
衰變類型	衰變能量（MeV）
α衰變	3.1373
鉍的同位素 完整核素表

衰變特性

長期以來，人們認爲鉍-209是所有元素中最重的穩定同位素，但2003年，法國奧賽天體物理和空間研究所的一個研究小組發現²⁰⁹Bi具有放射性，其發生α衰變的半衰期約爲1.9×10¹⁹年^[2][3]，超過宇宙年齡的十億倍。^[4]現在公認最穩定的最大質量數核素是鉛-208。

在不受外界影響的情況下，鉍-209衰變産生3.14兆電子伏的α粒子，並嬗變爲鉈-205：^[5]

${\displaystyle \mathrm {^{209}_{\ 83}Bi\ {\xrightarrow[{}]{}}\ _{\ 81}^{205}Tl\ +_{\ 2}^{\ 4}He} }$

在人工干預下（比如在反應堆中或使用加速器），鉍-209可以參加鉛－鉍中子俘獲循環。鉛-206/207/208直到鉍-209都可以參加這一循環，但是俘獲截面都相當低。^[6][7]

由於鉍-209超長的半衰期，對於其應用來說，²⁰⁹Bi仍然可以被當作非放射性物質處理。它的放射性比人體的放射性低得多，因此不會造成任何意義上的輻射傷害。雖然²⁰⁹Bi創造了α衰變的半衰期記錄，但其半衰期並不是實驗上確認的放射性核素中最長的；這一殊榮屬於碲-128（¹²⁸Te)，其雙β衰變的半衰期估計爲7.7×10²⁴年。^[8]而當今宇宙年齡不過為7010137989999999999♠(1.3799±0.021)×10¹⁰年。^[9][10]

2012年，意大利大薩索國家實驗室（Laboratori Nazionali del Gran Sasso）團隊驗證了鉍-209α衰變的半衰期值，他們報告的數據是7019200999999999999♠(2.01±0.08)×10¹⁹年。他們還發現了鉍-209經α衰變到鉈-205的第二種路徑，即從鉍-209衰變為鉈-205第一激發態。這個反應的半衰期更長，估計爲1.66×10²¹年。^[11]盡管這兩個半衰期都比碲-128的半衰期短，但其α粒子能譜的半峰寬是目前觀測到最小的，根據海森堡測不准原理估計分別爲ΔΕ~5.5×10^-43eV和ΔΕ~1.3×10^-44eV。^[12]

用途

因為天然鉍完全由鉍-209組成，所以所有鉍的用途都可看作是鉍-209的用途，如鉛的替代品、^[13][14]化妝品、^[15][16]油漆^[17]和像是次水楊酸鉍的藥物。^[4][18][19]

合成其它元素

²¹⁰Po可通過在核反應堆中用中子轟擊²⁰⁹Bi來製造^[20]，全世界每年²¹⁰Po的產量約為100克左右。^[21][20]209Po和²⁰⁸Po則可由質子轟擊²⁰⁹Bi而成。^[22]用α粒子轟擊²⁰⁹Bi則能得到砈。^[23][24][25]

²⁰⁹Bi也可用於合成如𨧀、^{[26][27][28][29]}𨨏、^[26][30]䥑、^[31][32][33]錀^[34][35][36]和鉨^[37][38][39]等超重元素。

核合成

在漸近巨星支的紅巨星中，鉍-209和釙-210經由S-過程(慢速過程)通過中子俘獲而形成。此二核素是S-過程產生的最重元素。所有比它們更重的元素都是在R-過程（快速過程）中形成的，該過程發生在超新星爆發前十五分鐘。^[40]

參見

• 鉍的同位素

腳註

相鄰較輕同位素: 鉍-208	鉍-209是 鉍的同位素	相鄰較重同位素: 鉍-210
母同位素： 砈-213 (α) 釙-209 (β+) 鉛-209 (β−)	鉍-209的 衰變鏈	衰變產物為 鉈-205 (α)

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