bi-209

209	Bi
83	Bi

Bismut-209 ist ein quasi stabiles Isotop des chemischen Elements Bismuth, das neben den elementspezifischen 83 Protonen 126 Neutronen im Atomkern aufweist; aus der Summe dieser Kernbausteine resultiert die Massenzahl 209.

Im Jahr 1924 wurde ²⁰⁹Bi durch Massenspektrometrie identifiziert. Dazu wurde metallisches Bismut im Anodengemisch eines Massenspektrometers eingesetzt. Im resultierenden Spektrum zeigte sich ausschließlich eine einzige Linie an der erwarteten Position für Masse 209, woraus auch hervorging, dass natürliches Bismut nur dieses eine Isotop besitzt [1].

Bis in das Jahr 2003 galt Bismut-209 als das schwerste stabile Isotop. Die meisten schweren Atomkerne sind jedoch metastabil gegenüber dem α-Zerfall. 2003 gelang dann der Nachweis des α-Zerfalls von ²⁰⁹Bi zu Thallium-205 mit einem auf 20 mK gekühlten Bismutgermanatdetektor [2].

Da die Zerfallswahrscheinlichkeit jedoch extrem gering ist und die niedrigenergetischen alpha-Partikel mit herkömmlichen Meßmethoden nicht nachweisbar sind, spielt die Radioaktivität von ²⁰⁹Bi praktisch keine Rolle; das Isotop ist quasi stabil.

Siehe auch: Übersicht über die Bismuth-Isotope.

Allgemeine Daten

Bezeichnung des Isotops:Bismut-209, Bi-209Englische Bezeichnung:Bismuth-209Symbol:²⁰⁹BiMassenzahl A:209Kernladungszahl Z:83 (= Anzahl der Protonen)Neutronenzahl N:126Kernverhältnis (N/Z-Verhältnis):1,5180722891566 (= Verhältnis Neutronen zu Protonen)Isotopenmasse:208,9803986(15) u (Atommasse)Nuklidmasse:208,9348717 u (berechnete Kernmasse ohne Elektronen)Massenexzess:-18,25859 MeV (Massenüberschuss)Massendefekt:1,760858472 u (pro Atomkern)Kernbindungsenergie:1640,22910152 MeV (pro Atomkern)
7,84798613 MeV (Bindungsenergie im ∅ pro Nukleon)Separationsenergie:S_N = 7,4598(19) MeV (Trennungsenergie 1. Neutron)
S_P = 3,7990(8) MeV (Trennungsenergie 1. Proton)Halbwertszeit:2,01(8) × 10¹⁹ aZerfallskonstante λ:1,092784968471 × 10^-27 s^-1Spezifische Aktivität α:3,163896639307 × 10^-6 Bq g^-1
8,551071998128 × 10^-17 Ci g^-1Kernspin:9/2-Kernmagnetisches Moment:μ(μ_N) = + 4,1106(2)Ladungsradius:5,5211(906) Femtometer fmEntdeckungsjahr:1924

Radioaktiver Zerfall

Halbwertszeit HWZ = 2,01(8) × 10¹⁹ a bzw. 6,342942120892992 × 10²⁶ Sekunden s.

Zerfall	Produkt	Anteil	Zerfallsenergie	Details	γ-Energie (Intensität)
α	²⁰⁵Tl	100 %	3,1373(8) MeV	α: 2,877 MeV [1,2(3) %] α: 3,0770(22) MeV [98,8(3) %]	0,205 MeV [ ]

Ausgangsnuklide

Direkte Mutternuklide sind: ²¹³At, ²⁰⁹Po, ²⁰⁹Pb.

Natürliches Vorkommen

Vergleich der natürlichen Bismut-Isotope inklusive Isotopenhäufigkeit (Stoffmengenanteil am Isotopengemisch in Prozent):

	Atommasse A_r	Anteil	Halbwertszeit	Spin
Bismut Isotopengemisch	208,98040 u	100 %
Isotop ²⁰⁹Bi	208,9803986(15) u	100 %	2,01(8) × 10¹⁹ a	9/2-

NMR-Daten

Nuklearmagnetische Eigenschaften und Daten für das NMR-aktive Nuklid ²⁰⁹Bi.

Bezeichnung:²⁰⁹Bi-NMRAnteil:100 %Kernspin:9/2-Kernmagnetisches Moment
μ/μ_N:+ 4,1106(2)Gyromagnetisches Verhältnis γ:4,3752 · 10⁷ rad T^-1 s^-1Nuklearer g-Faktor:g_l = 0,91346666666667Quadrupol-Moment Q:-0,516(15) barn (100 fm²)Resonanz-Frequenz:v₀ = 6,9630 bei 1 TFrequenzverhältnis:Ξ(²⁰⁹Bi) = 16,069288 %Relative Empfindlichkeit:0,14433 (H₀ = const.)
5,3968 (v₀ = const.)
[bezogen auf ¹H = 1,000]Referenzsubstanz:Die Kalibiriersubstanz besteht aus einer gesättigten Lösung von Bismutnitrat in konzentrierter Salpetersäure, die 1:1 mit Deuteriumoxid (D₂O) verdünnt wird.

Die ²⁰⁹Bi-NMR-Spektroskopie nutzt den ausschließlich natürlich vorkommenden Kern ²⁰⁹Bi (I = 9/2) mit großem magnetischem Moment, ist jedoch stark durch Quadrupolwechselwirkungen geprägt. Diese führen in den meisten chemischen Umgebungen zu sehr breiten Linien, insbesondere im Festkörper, was die Auflösung erheblich einschränkt. Anwendungen liegen daher vor allem in der qualitativen Festkörper- und Materialcharakterisierung, während Linienverbreiterung und schnelle Relaxation die zentralen experimentellen Probleme darstellen.

Isotone und Isobare Kerne

Die folgende Tabelle zeigt zum Nuklid Bismut-209 isotone (gleiche Neutronenzahl N = 126) und isobare (gleiche Nukleonenzahl A = 209) Atomkerne. Natürlich auftretende Isotope sind grün markiert; hellgrün = Radionuklide.

OZ	Isotone N = 126	Isobare A = 209
76	²⁰²Os
77	²⁰³Ir
78	²⁰⁴Pt
79	²⁰⁵Au	²⁰⁹Au
80	²⁰⁶Hg	²⁰⁹Hg
81	²⁰⁷Tl	²⁰⁹Tl
82	²⁰⁸Pb	²⁰⁹Pb
83	²⁰⁹Bi	²⁰⁹Bi
84	²¹⁰Po	²⁰⁹Po
85	²¹¹At	²⁰⁹At
86	²¹²Rn	²⁰⁹Rn
87	²¹³Fr	²⁰⁹Fr
88	²¹⁴Ra	²⁰⁹Ra
89	²¹⁵Ac	²⁰⁹Ac
90	²¹⁶Th	²⁰⁹Th
91	²¹⁷Pa
92	²¹⁸U
93	²¹⁹Np

Externe Daten und Identifikatoren

Energieniveaus:NuDat 209Bi (Adopted Levels, Gammas)

Literatur und Quellen

[1] - F. W. Aston:
The Mass-spectra of Cadmium, Tellurium, and Bismuth.
In: Nature, 114, 717, (1924), DOI 10.1038/114717b0.

[2] - Pierre de Marcillac, Noël Coron, Gérard Dambier, Jacques Leblanc, Jean-Pierre Moalic:
Experimental detection of α-particles from the radioactive decay of natural bismuth.
In: Nature, (2003), DOI 10.1038/nature01541.

[3] - Hiyam Hamaed et al.:
Application of Solid-State ²⁰⁹Bi NMR to the Structural Characterization of Bismuth-Containing Materials.
In: Journal of the American Chemical Society, 131, 23, (2009), DOI 10.1021/ja901347k.

[4] - Bogdan Nowak:
Comment on the reference compound for chemical shift and Knight shift determination of ²⁰⁹Bi nuclei.
In: Solid State Nuclear Magnetic Resonance, 66-67, (2015), DOI 10.1016/j.ssnmr.2014.12.001.

[5] - J. W. Beeman, M. Biassoni, C. Brofferio, C. Bucci et al.:
First Measurement of the Partial Widths of ²⁰⁹Bi Decay to the Ground and to the First Excited States.
In: Physical Review Letters, (2012), DOI 10.1103/PhysRevLett.108.062501.

Letzte Änderung am 16.12.2025.

Permalink: https://www.internetchemie.info/isotop.php?Kern=bi-209.

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