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铋-209



铋-209（209Bi）是铋的同位素之一，具有极微弱的放射性，半衰期长达2.01×1019年，是铋最稳定的同位素，也是所有发生α衰变的放射性同位素中已知半衰期最长的。它有83个质子和126个中子，原子质量为208.9803987原子质量单位。其中子数126为幻数，因此具有特别的稳定性。铋-209是铋最普遍的同位素，几乎占天然铋的100%。

铋-209，209Bi
基本
符号209Bi
名称铋-209、Bi-209
原子序83
中子数126
核素数据
丰度100%
半衰期2.01×1019年[1]
母同位素209Pb (β−)
209Po (β+)
213At (α)
衰变产物205Tl
原子量208.9803987 u
自旋9/2−
过剩能量−18 258.461± 2.4 keV
结合能7847.987± 1.7 keV
衰变模式
衰变类型衰变能量（MeV）
α衰变3.1373
铋的同位素
完整核素表

衰变特性

长期以来，人们认为铋-209是所有元素中最重的稳定同位素，但2003年，法国奥赛天体物理和空间研究所的一个研究小组发现209Bi具有放射性，其发生α衰变的半衰期约为1.9×1019年[2][3]，超过宇宙年龄的十亿倍。[4]现在公认最稳定的最大质量数核素是铅-208。

在不受外界影响的情况下，铋-209衰变产生3.14兆电子伏的α粒子，并嬗变为铊-205：[5]

 

在人工干预下（比如在反应堆中或使用加速器），铋-209可以参加铅－铋中子俘获循环。铅-206/207/208直到铋-209都可以参加这一循环，但是俘获截面都相当低。[6][7]

由于铋-209超长的半衰期，对于其应用来说，209Bi仍然可以被当作非放射性物质处理。它的放射性比人体的放射性低得多，因此不会造成任何意义上的辐射伤害。虽然209Bi创造了α衰变的半衰期记录，但其半衰期并不是实验上确认的放射性核素中最长的；这一殊荣属于碲-128（128Te)，其双β衰变的半衰期估计为7.7×1024年。[8]而当今宇宙年龄不过为(1.3799±0.021)×1010年。[9][10]

2012年，意大利大萨索国家实验室（Laboratori Nazionali del Gran Sasso）团队验证了铋-209α衰变的半衰期值，他们报告的数据是(2.01±0.08)×1019年。他们还发现了铋-209经α衰变到铊-205的第二种路径，即从铋-209衰变为铊-205第一激发态。这个反应的半衰期更长，估计为1.66×1021年。[11]尽管这两个半衰期都比碲-128的半衰期短，但其α粒子能谱的半峰宽是目前观测到最小的，根据海森堡测不准原理估计分别为ΔΕ~5.5×10-43eV和ΔΕ~1.3×10-44eV。[12]

用途

因为天然铋完全由铋-209组成，所以所有铋的用途都可看作是铋-209的用途，如铅的替代品、[13][14]化妆品、[15][16]油漆[17]和像是次水杨酸铋的药物。[4][18][19]

合成其它元素

210Po可通过在核反应堆中用中子轰击209Bi来制造[20]，全世界每年210Po的产量约为100克左右。[21][20]209Po和208Po则可由质子轰击209Bi而成。[22]用α粒子轰击209Bi则能得到砹。[23][24][25]

209Bi也可用于合成如𬭊、[26][27][28][29]𬭛、[26][30]鿏、[31][32][33]𬬭[34][35][36]和鿭[37][38][39]等超重元素。

核合成

在渐近巨星支的红巨星中，铋-209和钋-210经由S-过程(慢速过程)通过中子俘获而形成。此二核素是S-过程产生的最重元素。所有比它们更重的元素都是在R-过程（快速过程）中形成的，该过程发生在超新星爆发前十五分钟。[40]

参见

脚注

相邻较轻同位素:
铋-208 		铋-209是
铋的同位素 		相邻较重同位素:
铋-210
母同位素：
砹-213 (α)
钋-209 (β+)
铅-209 (β−) 		铋-209的
衰变链 		衰变产物为
铊-205 (α)

参考文献

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