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Articulo de referencia

Isótopos del plomo

El plomo ( 82Pb ) tiene cuatro isótopos estables observacionales : 204Pb , 206Pb , 207Pb y 208Pb . El plomo-204 es un nucleido primordial y no radiogénico . Los tres isótopos pl...

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El plomo ( 82Pb ) tiene cuatro isótopos estables observacionales : 204Pb , 206Pb , 207Pb y 208Pb . El plomo-204 es un nucleido primordial y no radiogénico . Los tres isótopos plomo-206, plomo-207 y plomo-208 representan los extremos de tres cadenas de desintegración : la serie del uranio (o serie del radio), la serie del actinio y la serie del torio , respectivamente; una cuarta cadena de desintegración, la serie del neptunio , termina con el isótopo de talio 205Tl . Las tres series que terminan en plomo representan los productos de la cadena de desintegración de los primordiales de larga vida 238U, 235U y 232Th . Cada isótopo también aparece , en cierta medida, como isótopos primordiales que se formaron en supernovas, en lugar de radiogénicamente como productos hijos. La proporción fija de plomo-204 con respecto a las cantidades primordiales de los demás isótopos de plomo puede utilizarse como referencia para estimar las cantidades adicionales de plomo radiogénico presentes en las rocas como resultado de la desintegración del uranio y el torio. Esta es la base de la datación plomo-plomo y la datación uranio-plomo .

Los radioisótopos de mayor duración , ambos con desintegración por captura electrónica, son el 205Pb con una vida media de 17  millones de años y el 202Pb con una vida media de 52 500 años. Un radioisótopo natural de menor duración, el 210Pb con una vida media de 22,2 años, resulta útil para estudiar la cronología de sedimentación de muestras ambientales en escalas temporales inferiores a 100 años. [ 4 ]

El isótopo estable más pesado, el 208 Pb, pertenece a este elemento. (El 209 Bi , más masivo y considerado estable durante mucho tiempo, tiene en realidad una vida media de 2,01 × 10¹⁹ años ). El 208 Pb es también un isótopo doblemente mágico , ya que tiene 82 protones y 126 neutrones . [ 5 ] Es el nucleido doblemente mágico más pesado conocido.

Los cuatro isótopos primordiales del plomo son estables desde el punto de vista observacional , lo que significa que se predice que sufrirán desintegración radiactiva, pero aún no se ha observado ninguna. Se predice que estos cuatro isótopos sufrirán desintegración alfa y se convertirán en isótopos de mercurio , que son radiactivos o estables desde el punto de vista observacional.

Existen cantidades traza de los isótopos radiactivos 209–214. El más abundante e importante es el plomo-210, ya que tiene la vida media más larga (22,2 años) y se encuentra en la abundante serie de desintegración del uranio . El plomo-211, -212 y -214 están presentes en las cadenas de desintegración del uranio-235, el torio-232 y el uranio-238, lo que hace que estos tres isótopos de plomo también sean detectables en fuentes naturales. Las trazas más pequeñas de plomo-209 provienen de tres ramas de desintegración raras: la desintegración beta retardada por neutrones del talio-210 (en la serie del uranio), el último paso de la serie del neptunio, cuyas trazas se producen por captura de neutrones en minerales de uranio, y la muy rara desintegración en cúmulos del radio-223 (que también produce carbono-14 ). El plomo-213 también se encuentra en una rama menor de la serie del neptunio. El plomo-210 es particularmente útil para ayudar a identificar las edades de las muestras midiendo su proporción con respecto al plomo-206 (ambos isótopos están presentes en una sola cadena de desintegración). [ 6 ]

En total, se han sintetizado 43 isótopos de plomo, desde el 178 Pb hasta el 220 Pb.

Lista de isótopos

  1. ↑ m Pb – Isómero nuclear excitado. 
  2. ↑ () – La incertidumbre (1 σ ) se da de forma concisa entre paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes. 
  3. ↑ # – Masa atómica marcada con # : valor e incertidumbre derivados no de datos puramente experimentales, sino al menos parcialmente de tendencias de la Superficie de Masa (TMS). 
  4. ↑ Modos de desintegración:
  5. ↑ Símbolo en negrita y cursiva como hija : el producto hija es casi estable. 
  6. ↑ Símbolo en negrita como hija – El producto hija es estable. 
  7. ↑ () valor de giro : indica giro con argumentos de asignación débiles. 
  8. 1 2 # – Los valores marcados con # no se derivan puramente de datos experimentales, sino al menos parcialmente de tendencias de nucleidos vecinos (TNN). 
  9. 1 2 El orden del estado fundamental y del isómero es incierto.
  10. ↑ Publicado únicamente en las actas de un congreso y no en una revista arbitrada.
  11. 1 2 3 Se utiliza en la datación plomo-plomo
  12. ↑ Se cree que sufre desintegración α a 200 Hg con una vida media de más de 1,4 × 10²⁰ años; la vida útil teórica es de alrededor de ~10³⁵ –³⁷ años. [ 10 ]
  13. ↑ Producto final de la desintegración de la cadena de desintegración 4n+2(la serie del radio o del uranio )
  14. ↑ Se cree que sufre desintegración α a 202 Hg con una vida media de más de 2,5 × 10²¹ años; la vida útil teórica es de aproximadamente 10⁶⁵–⁶⁸ años. [ 10 ]
  15. ↑ Producto de desintegración final de la cadena de desintegración 4n+3 (la serie del actinio )
  16. ↑ Se cree que sufre desintegración α a 203 Hg con una vida media de más de 1,9 × 10²¹ años ; la vida útil teórica es de ~ 10¹⁵²–189 años. [ 10 ]
  17. ↑ Núclido más pesado observablemente estable; producto final de la desintegración de la cadena de desintegración 4n (la serie del torio )
  18. ↑ Se cree que sufre desintegración α a 204 Hg con una vida media de más de 2,6 × 10²¹ años ; la vida útil teórica es de ~ 10¹²⁴–13² años. [ 10 ]
  19. 1 2 Producto de desintegración intermedio del 237Np
  20. 1 2 Producto intermediodel 238 U
  21. ↑ Producto de desintegración intermediodel 235 U
  22. ↑ Producto de desintegración intermediodel 232Th

Plomo-206

El 206Pb es el último paso en la cadena de desintegración del 238U , la "serie del radio" o "serie del uranio". En un sistema cerrado, con el tiempo, una masa determinada de 238U se desintegra en una secuencia de pasos que culmina en 206Pb . La producción de productos intermedios alcanza finalmente un equilibrio (aunque esto lleva mucho tiempo, ya que la vida media del 234U es de 245 500 años). Una vez alcanzado este sistema estabilizado, la proporción de 238U con respecto al 206Pb disminuye progresivamente, mientras que las proporciones de los demás productos intermedios entre sí permanecen constantes.

Al igual que la mayoría de los radioisótopos que se encuentran en la serie del radio, el 206 Pb fue nombrado inicialmente como una variación del radio, específicamente radio G. Es el producto de desintegración tanto del 210 Po (históricamente llamado radio F ) por desintegración alfa , como del mucho más raro 206 Tl ( radio E II ) por desintegración beta .

Se ha propuesto el uso de plomo-206 como refrigerante para reactores de fisión nuclear de reproducción rápida en lugar de la mezcla de plomo natural (que también incluye otros isótopos estables de plomo) como mecanismo para mejorar la economía de neutrones y suprimir en gran medida la producción no deseada de subproductos altamente radiactivos. [ 13 ]

Plomo-204, -207 y -208

El 204 Pb es completamente primordial y, por lo tanto, es útil para estimar la fracción de los otros isótopos de plomo en una muestra dada que también son primordiales, ya que las fracciones relativas de los diversos isótopos primordiales de plomo son constantes en todas partes. [ 14 ] Cualquier exceso de plomo-206, -207 y -208 se supone, por lo tanto, que es de origen radiogénico , [ 14 ] lo que permite utilizar varios esquemas de datación de uranio y torio para estimar la edad de las rocas (tiempo desde su formación) basándose en la abundancia relativa de plomo-204 con respecto a otros isótopos. El 207 Pb es el final de la serie del actinio a partir del 235 U.

208 Pb es el final de la serie del torio desde 232 Th . Si bien solo constituye aproximadamente la mitad de la composición del plomo en la mayoría de los lugares de la Tierra, se puede encontrar enriquecido naturalmente hasta alrededor del 90% en los minerales de torio. [ 15 ] 208 Pb es el nucleido estable más pesado conocido y también el núcleo doblemente mágico más pesado conocido, ya que Z = 82 y N = 126 corresponden a capas nucleares cerradas . [ 16 ] Como consecuencia de esta configuración particularmente estable, su sección transversal de captura de neutrones es muy baja (incluso más baja que la del deuterio en el espectro térmico), lo que lo hace de interés para reactores rápidos refrigerados por plomo .

En 2025, un estudio publicado sugirió que el núcleo del 208 Pb no es perfectamente esférico como se creía anteriormente, sino que es un "esferoide prolato", más comúnmente descrito como la forma de un balón de rugby. [ 17 ]

Plomo-210

El plomo-210 (²¹⁰Pb ) es un isótopo radiogénico del plomo, presente en la cadena de desintegración del uranio-238 . Es un emisor beta con una vida media de 22,20 años. Además de datar sedimentos recientes, el ²¹⁰Pb se utiliza ampliamente para estudiar la erosión del suelo y la dinámica de sedimentación en entornos agrícolas y naturales. El componente no soportado o en exceso ( ²¹⁰Pb ex ), derivado de la precipitación atmosférica de los productos de desintegración del radón-222 , se acumula en los suelos superficiales y se desintegra con una vida media de 22,3 años. Su perfil de actividad dependiente de la profundidad permite reconstruir la redistribución del suelo durante el último siglo.

Debido a que la deposición de 210Pb es continua y generalizada a nivel mundial, el método proporciona una perspectiva a largo plazo que complementa los registros a mediano plazo obtenidos a partir de radionúclidos antropogénicos como el 137Cs . Se ha utilizado para cuantificar las tasas de erosión y deposición, evaluar la degradación de la tierra y valorar las prácticas de conservación del suelo, ofreciendo datos valiosos para la investigación geomorfológica y ambiental . [ 18 ]

La radiación emitida por el plomo-210 puede causar problemas en algunos experimentos de física de partículas, lo que ha llevado al uso de plomo romano antiguo en dichas aplicaciones, donde el plomo-210 ha tenido tiempo de desintegrarse a niveles mucho más bajos. [ 19 ]

Plomo-212

El plomo-212 ( 212Pb ) es un isótopo radiactivo del plomo que ha adquirido gran relevancia en la medicina nuclear, especialmente en la terapia alfa dirigida (TAT). [ 20 ] Este isótopo forma parte de la serie de desintegración del torio y actúa como un intermediario importante en diversas cadenas de desintegración radiactiva . [ 21 ] El 212Pb se produce a través de la desintegración del radón-220 ( 220Rn ), un producto intermedio de la desintegración del torio-228 ( 228Th ). [ 20 ] Experimenta desintegración radiactiva mediante emisión beta para formar bismuto-212 ( 212Bi ), que posteriormente se desintegra emitiendo partículas alfa. [ 22 ] Esta cadena de desintegración es particularmente importante en aplicaciones médicas, ya que constituye un sistema generador in vivo de partículas alfa que puede utilizarse con fines terapéuticos, especialmente en la TAT, mediante la administración de radiación potente y localizada a las células cancerosas.

El isótopo forma parte de la serie de desintegración del torio , que comienza con el torio-232 natural. Su desintegración beta (10,627 horas) da como resultado la formación de bismuto-212 ( 212Bi ), que luego emite partículas alfa (6,1 MeV), cruciales para la eficacia de la TAT en el tratamiento del cáncer. [ 23 ]

Mientras que en soluciones acuosas, el Pb 2+ libre tiende a hidrolizarse en condiciones de pH fisiológico para formar especies como Pb(OH) + , lo que puede afectar su biodistribución si no se quelata adecuadamente, [ 24 ] los complejos modificados con quelantes han demostrado una alta estabilidad en entornos salinos y séricos durante períodos prolongados (por ejemplo, 24–72 horas), lo cual es fundamental para aplicaciones terapéuticas. [ 25 ]

El plomo-212 puede sintetizarse mediante diversos métodos, siendo la producción basada en generadores que utilizan la desintegración del 228Th el más común. Esto incluye la extracción directa de 228Th , generadores de 224Ra / 212Pb y la generación basada en 220Rn . Cada uno de estos métodos tiene sus propias ventajas y complejidades. Estas diversas rutas de producción satisfacen diferentes necesidades industriales y consideraciones regulatorias en el campo de la producción de radioisótopos. [ 23 ]

Véase también

Productos derivados distintos del plomo

Referencias

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  2. 1 2 "Pesos atómicos estándar: Plomo" . CIAAW . 2020.
  3. ↑ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (2022-05-04). "Pesos atómicos estándar de los elementos 2021 (Informe técnico de la IUPAC)" . Pure and Applied Chemistry . doi : 10.1515/pac-2019-0603 . ISSN 1365-3075 . 
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  6. ↑ Fiorini 2010 , págs. 7–8. sfn error: no target: CITEREFFiorini2010 ( ayuda )
  7. ↑ Wang, Meng; Huang, WJ; Kondev, FG; Audi, G.; Naimi, S. (2021). "Evaluación de la masa atómica AME 2020 (II). Tablas, gráficos y referencias*". Chinese Physics C . 45 (3) 030003. doi : 10.1088/1674-1137/abddaf .
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  9. ↑ Grupo de Datos Nucleares FRIB. "Proyecto de Descubrimiento de Núclidos, Base de Datos de Isómeros" . doi : 10.11578/frib/2572219 .
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