Isotop timbal

Timbal (₈₂Pb) memiliki empat isotop stabil: ²⁰⁴Pb, ²⁰⁶Pb, ²⁰⁷Pb, dan ²⁰⁸Pb. Timbal-204 sepenuhnya merupakan nuklida primordial dan bukan merupakan nuklida radiogenik. Tiga isotop timbal-206, timbal-207, dan timbal-208 mewakili ujung dari tiga rantai peluruhan: deret uranium (atau deret radium), deret aktinium, dan deret torium, masing-masing; rantai peluruhan keempat, deret neptunium, berakhir dengan isotop talium ²⁰⁵Tl. Tiga deret yang diakhiri dengan timbal mewakili produk rantai peluruhan dari ²³⁸U, ²³⁵U, dan ²³²Th primordial yang berumur panjang, masing-masing. Namun, masing-masing dari mereka juga terjadi, sampai batas tertentu, sebagai isotop primordial yang dibuat dalam supernova, daripada secara radiogenik sebagai produk anak. Rasio tetap timbal-204 dengan jumlah primordial dari isotop timbal lainnya dapat digunakan sebagai dasar untuk memperkirakan jumlah ekstra timbal radiogenik yang ada dalam batuan sebagai akibat peluruhan uranium dan torium. (Lihat penanggalan timbal–timbal dan penanggalan uranium–timbal).

Radioisotop yang berumur paling panjang adalah ²⁰⁵Pb dengan waktu paruh 17,3 juta tahun dan ²⁰²Pb dengan waktu paruh 52.500 tahun. Radioisotop alami yang berumur lebih pendek, ²¹⁰Pb dengan waktu paruh 22,2 tahun, berguna untuk mempelajari kronologi sedimentasi sampel lingkungan pada skala waktu yang lebih pendek dari 100 tahun.^[2]

Kelimpahan relatif dari empat isotop stabil adalah sekitar 1,5%, 24%, 22%, dan 52,5%, digabungkan untuk memberikan berat atom standar (rata-rata tertimbang kelimpahan isotop stabil) sebesar 207,2(1). Timbal adalah unsur dengan isotop stabil terberat, ²⁰⁸Pb. (Isotop yang lebih masif, ²⁰⁹Bi, dahulu dianggap stabil, sebenarnya memiliki waktu paruh 2,01×10¹⁹ tahun.) ²⁰⁸Pb juga merupakan isotop ajaib ganda, karena memiliki 82 proton dan 126 neutron. Ia adalah nuklida ajaib ganda terberat yang pernah diketahui. Sebanyak 43 isotop timbal sekarang diketahui, termasuk spesies sintetis yang sangat tidak stabil.

Keempat isotop primordial timbal semuanya stabil secara pengamatan, artinya mereka diprediksi mengalami peluruhan radioaktif tetapi belum ada peluruhan yang diamati. Keempat isotop ini diprediksi mengalami peluruhan alfa dan menjadi isotop raksa yang bersifat radioaktif atau stabil secara pengamatan. ²⁰⁴Pb diperkirakan memiliki waktu paruh 1,4×10²⁰ tahun, sedangkan tiga yang lebih berat memiliki waktu paruh diperkirakan berada di atas 10²¹ tahun. ²⁰⁸Pb memiliki perkiraan waktu peluruhan terlama (2,6×10²¹ tahun), mungkin karena ia adalah isotop ajaib ganda.

Dalam keadaan terionisasi penuh, isotop ²⁰⁵Pb juga menjadi stabil.^{[3] 212}Pb, dengan waktu paruh 10,64 jam, dan anaknya yang merupakan pemancar alfa berumur pendek ²¹²Bi (waktu paruh 1 jam), memberikan kemungkinan untuk sintesis dengan kehilangan radioaktivitas minimum selama persiapan.^[4]

1. ^ ^mPb – Isomer nuklir tereksitasi.
2. ^ ( ) – Ketidakpastian (1σ) diberikan dalam bentuk ringkas dalam tanda kurung setelah digit terakhir yang sesuai.
3. ^ # – Massa atom bertanda #: nilai dan ketidakpastian yang diperoleh bukan dari data eksperimen murni, tetapi setidaknya sebagian dari tren dari Permukaan Massa (trends from the Mass Surface, TMS).
4. ^ Mode peluruhan:

   EC:	Penangkapan elektron
   IT:	Transisi isomerik

5. ^ Simbol miring tebal sebagai anak – Produk anak hampir stabil.
6. ^ Simbol tebal sebagai anak – Produk anak stabil.
7. ^ ( ) nilai spin – Menunjukkan spin dengan argumen penempatan yang lemah.
8. ^ ^{a b} # – Nilai yang ditandai # tidak murni berasal dari data eksperimen, tetapi setidaknya sebagian dari tren nuklida tetangga (trends of neighboring nuclides, TNN).
9. ^ ^{a b c} Digunakan dalam penanggalan timbal–timbal
10. ^ Diyakini mengalami peluruhan α menjadi ²⁰⁰Hg dengan waktu paruh lebih dari 1,4×10²⁰ tahun
11. ^ Produk peluruhan akhir dari rantai peluruhan 4n+2 (deret radium atau uranium)
12. ^ Diyakini mengalami peluruhan α menjadi ²⁰²Hg dengan waktu paruh lebih dari 2,5×10²¹ tahun
13. ^ Produk peluruhan akhir dari rantai peluruhan 4n+3 (deret aktinium)
14. ^ Diyakini mengalami peluruhan α menjadi ²⁰³Hg dengan waktu paruh lebih dari 1,9×10²¹ tahun
15. ^ Produk peluruhan akhir dari rantai peluruhan 4n (deret torium)
16. ^ Nuklida stabil secara pengamatan yang paling berat, diyakini mengalami peluruhan α menjadi ²⁰⁴Hg dengan waktu paruh lebih dari 2,6×10²¹ tahun
17. ^ Produk peluruhan antara dari ²³⁷Np
18. ^ ^{a b} Produk peluruhan antara dari ²³⁸U
19. ^ Produk peluruhan antara dari ²³⁵U
20. ^ Produk peluruhan antara dari ²³²Th

²⁰⁶Pb adalah isotop terakhir dalam rantai peluruhan ²³⁸U, "deret radium" atau "deret uranium". Dalam sistem tertutup, seiring berjalannya waktu, massa ²³⁸U yang diberikan akan meluruh dalam urutan langkah yang berpuncak pada ²⁰⁶Pb. Produksi produk antara akhirnya mencapai keseimbangan (walaupun ini membutuhkan waktu lama, karena waktu paruh ²³⁴U adalah 245.500 tahun). Setelah sistem stabil ini tercapai, rasio ²³⁸U hingga ²⁰⁶Pb akan terus menurun, sedangkan rasio produk antara lainnya satu sama lain tetap konstan.

Seperti kebanyakan radioisotop yang ditemukan dalam deret radium, ²⁰⁶Pb awalnya dinamai sebagai variasi radium, khususnya radium G. Ia adalah produk peluruhan dari ²¹⁰Po (secara historis disebut radium F) oleh peluruhan alfa, dan ²⁰⁶Tl yang jauh lebih langka (radium E^II) oleh peluruhan beta.

Timbal-206 telah diusulkan untuk digunakan dalam pendingin reaktor fisi nuklir pembiak cepat daripada penggunaan campuran timbal alami (yang juga mencakup isotop timbal stabil lainnya) sebagai mekanisme untuk meningkatkan ekonomi neutron dan sangat menekan produksi produk sampingan yang sangat radioaktif yang tidak diinginkan.^[8]

²⁰⁴Pb sepenuhnya primordial, dan dengan demikian berguna untuk memperkirakan fraksi isotop timbal lainnya dalam sampel tertentu yang juga primordial, karena fraksi relatif dari berbagai isotop timbal primordial adalah konstan di mana-mana.^[9] Setiap kelebihan timbal-206, -207, dan -208 dianggap sebagai asal radiogenik,^[9] memungkinkan berbagai skema penanggalan uranium dan torium, digunakan untuk memperkirakan usia batuan (waktu sejak pembentukannya) berdasarkan kelimpahan relatif timbal-204 terhadap isotop timbal lainnya.

²⁰⁷Pb adalah akhir dari deret aktinium dari ²³⁵U.

²⁰⁸Pb adalah akhir dari deret torium dari ²³²Th. Walaupun ia hanya membuat sekitar setengah dari komposisi timbal di sebagian besar tempat di Bumi, ia dapat ditemukan dalam keadaan diperkaya secara alami hingga sekitar 90% dalam bijih torium.^{[10] 208}Pb adalah nuklida stabil terberat yang diketahui dan juga inti ajaib ganda terberat yang diketahui, karena Z = 82 dan N = 126 sesuai dengan kulit nuklir tertutup.^[11] Sebagai konsekuensi dari konfigurasi yang sangat stabil ini penampang tangkapan neutronnya sangat rendah (bahkan lebih rendah daripada deuterium dalam spektrum termal), sehingga menarik untuk reaktor cepat berpendingin timbal.

Massa isotop dari:

• Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties", Nuclear Physics A, 729: 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729....3A, doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 

Komposisi isotop dan massa atom standar dari:

• de Laeter, John Robert; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroshi; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin J. R.; Taylor, Philip D. P. (2003). "Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 75 (6): 683–800. doi:10.1351/pac200375060683 . 
• Wieser, Michael E. (2006). "Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 78 (11): 2051–2066. doi:10.1351/pac200678112051 . 
• "News & Notices: Standard Atomic Weights Revised". International Union of Pure and Applied Chemistry. 19 Oktober 2005. 

Data waktu paruh, spin, dan isomer dipilih dari sumber-sumber berikut.

• Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties", Nuclear Physics A, 729: 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729....3A, doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 
• National Nuclear Data Center. "NuDat 2.x database". Laboratorium Nasional Brookhaven. 
• Holden, Norman E. (2004). "11. Table of the Isotopes". Dalam Lide, David R. CRC Handbook of Chemistry and Physics (edisi ke-85). Boca Raton, Florida: CRC Press. ISBN 978-0-8493-0485-9.