鉛の同位体

鉛(Pb)の同位体（なまりのどういたい）のうち、²⁰⁴Pb、²⁰⁶Pb、²⁰⁷Pb、²⁰⁸Pbの4種類は、一般に安定同位体（安定核種）とされている。長い間安定核種と信じられてきた²⁰⁹Biは、実は安定核種でなかったことが確認されたため、鉛は安定同位体を持つ既知の元素の中では最も重い（陽子の数が多い）とされるようになり、²⁰⁸Pbが最も重い安定核種とされている。しかし、ビスマスと同様に、実は鉛も安定核種を1つも持っていないのではないかという可能性が示唆されている（後述）。

地球上に現存する鉛の同位体

現在の地球上に存在する鉛の同位体の多くは、一般に安定同位体とされている、²⁰⁴Pb、²⁰⁶Pb、²⁰⁷Pb、²⁰⁸Pbの4種類である。ただし、地球には長い半減期を持つウランやトリウムが現存していて、それらの崩壊の過程で幾つかの鉛の同位体が生成されるため、ごく微量ながらこれ以外の同位体も存在している。まず、²³⁸Uを親核種とするウラン系列によって、半減期26分強の²¹⁴Pb、半減期22年強の²¹⁰Pbが生成され続けている。また、²³⁵Uを親核種とするアクチニウム系列によって、半減期36分強の²¹¹Pbが生成され続けている。なお、このアクチニウム系列によって生成され続けている²²³Raは、クラスタ崩壊を起こして²⁰⁹Pbとなることがあるので、半減期3時間強の²⁰⁹Pbも生成され続けている。さらに、²³²Thを親核種とするトリウム系列によって、半減期10時間強の²¹²Pbが生成され続けている。これらのために、²³⁸U、²³⁵U、²³²Thが残っている限り、²⁰⁹Pb、²¹⁰Pb、²¹¹Pb、²¹²Pb、²¹⁴Pbの5種類の放射性同位体も無くならない。なお、ウラン系列、アクチニウム系列、トリウム系列が存在するため、地球上のおける鉛の同位体の存在比率は変化し続けている。したがって標準原子量も不変ではないが、現在の鉛の標準原子量は207.2uである。

鉛の同位体の別名

鉛の同位体のうち、アクチニウム系列、ウラン系列（ラジウム系列）、トリウム系列に属する同位体は以下の別名でも知られている。

ラジウムB (radium B) - ²¹⁴Pbの別名。

ウラン系列（ラジウム系列）に属している。

ラジウムD (radium D) - ²¹⁰Pbの別名。

ウラン系列（ラジウム系列）に属している。

ラジウムG (radium G) - ²⁰⁶Pbの別名。

一般に²⁰⁶Pbは、²³⁸Uからのウラン系列（ラジウム系列）の最終生成物とされている。

アクチニウムB (actinium B) - ²¹¹Pbの別名。

アクチニウム系列に属している。

アクチニウムD (actinium D) - ²⁰⁷Pbの別名。

一般に²⁰⁷Pbは、²³⁵Uからのアクチニウム系列の最終生成物とされている。

トリウムB (thorium B) - ²¹²Pbの別名。

トリウム系列に属している。

トリウムD (thorium D) - ²⁰⁸Pbの別名。

一般に²⁰⁸Pbは、²³²Thからのトリウム系列の最終生成物とされている。

鉛に安定同位体が1つも存在しない可能性

鉛よりも1つ陽子の数が多いビスマスの同位体のうち²⁰⁹Biは、長い間安定核種だと考えられていたものの、実際には半減期1.9×10¹⁹年の長い寿命を持つ放射性核種であったことが確認され、これによってビスマスは1つも安定核種を持たない元素であることが明らかとなった。それと同様に、まだ一般には安定核種であると説明されることの多い、²⁰⁴Pb、²⁰⁶Pb、²⁰⁷Pb、²⁰⁸Pbの4つも、実は全て長い寿命を持った放射性核種ではないかという可能性が指摘されている。まず、²⁰⁴Pbは、1.4×10¹⁷年以上の半減期を持った放射性核種だと見られていて、α崩壊を起こして²⁰⁰Hgになって安定すると考えられてきている。さらに、²⁰⁶Pbは、実はウラン系列（ラジウム系列）の最終生成物ではなく、あくまでウラン系列に属する途中の生成物であって、実際はα崩壊して²⁰²Hgになって初めて安定するのではないかとの指摘がある。同様に、²⁰⁷Pbはアクチニウム系列の最終生成物ではなく、あくまでアクチニウム系列に属する途中の生成物であって、実際はα崩壊して半減期約46日強の²⁰³Hgとなり、これがβ崩壊して²⁰³Tlとなって初めて安定するのではないかとの指摘がある。同じく、²⁰⁸Pbはトリウム系列の最終生成物ではなく、あくまでトリウム系列に属する途中の生成物であって、実際は2×10¹⁹年以上の半減期を持った放射性核種だと見られていて、これはα崩壊して²⁰⁴Hgになって初めて安定すると考えられてきている。これらが全て正しいとすると、実は鉛も1つも安定同位体を持たない元素だということになり、既知の元素の中で最も陽子の数の多い安定な元素の座を譲ることとなる。ここまでの内容については、今後の研究が待たれる部分である。

なお、この他の鉛の同位体は一般にも全て放射性同位体であると認識されている。比較的半減期の長い（寿命の長い）核種としては、次のような核種がある。

²⁰⁵Pb - 半減期約1510万年。電子捕獲によって²⁰⁵Tlに変化して安定する。
²⁰²Pb - 半減期約52500年。主に電子捕獲によって²⁰²Tlに変化し、さらに崩壊を続けてゆく。ただし、1％程度はα崩壊によって¹⁹⁸Hgに変化して安定する。
²¹⁰Pb - 半減期約22.6年。主にβ崩壊によって²¹⁰Biに変化し、さらに崩壊を続けてゆく。ただし、ごくごく一部はα崩壊によって²⁰⁶Hgに変化し、さらに崩壊を続けてゆく。
²⁰³Pb - 半減期約51.87時間。電子捕獲によって²⁰³Tlに変化して安定する。
²⁰⁰Pb - 半減期約21.5時間。陽電子を放出して²⁰⁰Tlに変化し、さらに崩壊を続けてゆく。
²¹²Pb - 半減期約10.64時間。β崩壊によって²¹²Biに変化し、さらに崩壊を続けてゆく。
²⁰¹Pb - 半減期約9.33時間。陽電子を放出して²⁰¹Tlに変化し、さらに崩壊を続けてゆく。
²⁰⁹Pb - 半減期約3.25時間。β崩壊によって²⁰⁹Biに変化し、さらに崩壊を続けてゆく。
¹⁹⁸Pb - 半減期約2.4時間。陽電子を放出して¹⁹⁸Tlに変化し、さらに崩壊を続けてゆく。
¹⁹⁹Pb - 半減期約90分で、陽電子を放出して¹⁹⁹Tlに変化し、さらに崩壊を続けてゆく。

残りの核種は全て半減期が1時間以内である。

一覧

同位体核種	Z(p)	N(n)	同位体質量 (u)	半減期	核スピン数	天然存在比	天然存在比 (範囲)
同位体核種	励起エネルギー			半減期	核スピン数	天然存在比	天然存在比 (範囲)
¹⁷⁸Pb	82	96	178.003830(26)	0.23(15) ms	0+
¹⁷⁹Pb	82	97	179.00215(21)#	3# ms	5/2-#
¹⁸⁰Pb	82	98	179.997918(22)	4.5(11) ms	0+
¹⁸¹Pb	82	99	180.99662(10)	45(20) ms	5/2-#
¹⁸²Pb	82	100	181.992672(15)	60(40) ms [55(+40-35) ms]	0+
¹⁸³Pb	82	101	182.99187(3)	535(30) ms	(3/2-)
^183mPb	94(8) keV			415(20) ms	(13/2+)
¹⁸⁴Pb	82	102	183.988142(15)	490(25) ms	0+
¹⁸⁵Pb	82	103	184.987610(17)	6.3(4) s	3/2-
^185mPb	60(40)# keV			4.07(15) s	13/2+
¹⁸⁶Pb	82	104	185.984239(12)	4.82(3) s	0+
¹⁸⁷Pb	82	105	186.983918(9)	15.2(3) s	(3/2-)
^187mPb	11(11) keV			18.3(3) s	(13/2+)
¹⁸⁸Pb	82	106	187.980874(11)	25.5(1) s	0+
^188m1Pb	2578.2(7) keV			830(210) ns	(8-)
^188m2Pb	2800(50) keV			797(21) ns
¹⁸⁹Pb	82	107	188.98081(4)	51(3) s	(3/2-)
^189mPb	40(30)# keV			1# min	(13/2+)
¹⁹⁰Pb	82	108	189.978082(13)	71(1) s	0+
^190m1Pb	2614.8(8) keV			150 ns	(10)+
^190m2Pb	2618(20) keV			25 µs	(12+)
^190m3Pb	2658.2(8) keV			7.2(6) µs	(11)-
¹⁹¹Pb	82	109	190.97827(4)	1.33(8) min	(3/2-)
^191mPb	20(50) keV			2.18(8) min	13/2(+)
¹⁹²Pb	82	110	191.975785(14)	3.5(1) min	0+
^192m1Pb	2581.1(1) keV			164(7) ns	(10)+
^192m2Pb	2625.1(11) keV			1.1(5) µs	(12+)
^192m3Pb	2743.5(4) keV			756(21) ns	(11)-
¹⁹³Pb	82	111	192.97617(5)	5# min	(3/2-)
^193m1Pb	130(80)# keV			5.8(2) min	13/2(+)
^193m2Pb	2612.5(5)+X keV			135(+25-15) ns	(33/2+)
¹⁹⁴Pb	82	112	193.974012(19)	12.0(5) min	0+
¹⁹⁵Pb	82	113	194.974542(25)	~15 min	3/2#-
^195m1Pb	202.9(7) keV			15.0(12) min	13/2+
^195m2Pb	1759.0(7) keV			10.0(7) µs	21/2-
¹⁹⁶Pb	82	114	195.972774(15)	37(3) min	0+
^196m1Pb	1049.20(9) keV			<100 ns	2+
^196m2Pb	1738.27(12) keV			<1 µs	4+
^196m3Pb	1797.51(14) keV			140(14) ns	5-
^196m4Pb	2693.5(5) keV			270(4) ns	(12+)
¹⁹⁷Pb	82	115	196.973431(6)	8.1(17) min	3/2-
^197m1Pb	319.31(11) keV			42.9(9) min	13/2+
^197m2Pb	1914.10(25) keV			1.15(20) µs	21/2-
¹⁹⁸Pb	82	116	197.972034(16)	2.4(1) h	0+
^198m1Pb	2141.4(4) keV			4.19(10) µs	(7)-
^198m2Pb	2231.4(5) keV			137(10) ns	(9)-
^198m3Pb	2820.5(7) keV			212(4) ns	(12)+
¹⁹⁹Pb	82	117	198.972917(28)	90(10) min	3/2-
^199m1Pb	429.5(27) keV			12.2(3) min	(13/2+)
^199m2Pb	2563.8(27) keV			10.1(2) µs	(29/2-)
²⁰⁰Pb	82	118	199.971827(12)	21.5(4) h	0+
²⁰¹Pb	82	119	200.972885(24)	9.33(3) h	5/2-
^201m1Pb	629.14(17) keV			61(2) s	13/2+
^201m2Pb	2718.5+X keV			508(5) ns	(29/2-)
²⁰²Pb	82	120	201.972159(9)	52.5(28)E+3 a	0+
^202m1Pb	2169.83(7) keV			3.53(1) h	9-
^202m2Pb	4142.9(11) keV			110(5) ns	(16+)
^202m3Pb	5345.9(13) keV			107(5) ns	(19-)
²⁰³Pb	82	121	202.973391(7)	51.873(9) h	5/2-
^203m1Pb	825.20(9) keV			6.21(8) s	13/2+
^203m2Pb	2949.47(22) keV			480(7) ms	29/2-
^203m3Pb	2923.4+X keV			122(4) ns	(25/2-)
²⁰⁴Pb	82	122	203.9730436(13)	STABLE [>140E+15 a]	0+	0.014(1)	0.0104-0.0165
^204m1Pb	1274.00(4) keV			265(10) ns	4+
^204m2Pb	2185.79(5) keV			67.2(3) min	9-
^204m3Pb	2264.33(4) keV			0.45(+10-3) µs	7-
²⁰⁵Pb	82	123	204.9744818(13)	15.3(7)E+6 a	5/2-
^205m1Pb	2.329(7) keV			24.2(4) µs	1/2-
^205m2Pb	1013.839(13) keV			5.55(2) ms	13/2+
^205m3Pb	3195.7(5) keV			217(5) ns	25/2-
²⁰⁶Pb	82	124	205.9744653(13)	STABLE	0+	0.241(1)	0.2084-0.2748
^206m1Pb	2200.14(4) keV			125(2) µs	7-
^206m2Pb	4027.3(7) keV			202(3) ns	12+
²⁰⁷Pb	82	125	206.9758969(13)	STABLE	1/2-	0.221(1)	0.1762-0.2365
^207mPb	1633.368(5) keV			806(6) ms	13/2+
²⁰⁸Pb	82	126	207.9766521(13)	STABLE [>2E+19 a]	0+	0.524(1)	0.5128-0.5621
^208mPb	4895(2) keV			500(10) ns	10+
²⁰⁹Pb	82	127	208.9810901(19)	3.253(14) h	9/2+
²¹⁰Pb	82	128	209.9841885(16)	22.20(22) a	0+
^210mPb	1278(5) keV			201(17) ns	8+
²¹¹Pb	82	129	210.9887370(29)	36.1(2) min	9/2+
²¹²Pb	82	130	211.9918975(24)	10.64(1) h	0+
^212mPb	1335(10) keV			5(1) µs	(8+)
²¹³Pb	82	131	212.996581(8)	10.2(3) min	(9/2+)
²¹⁴Pb	82	132	213.9998054(26)	26.8(9) min	0+
²¹⁵Pb	82	133	215.00481(44)#	36(1) s	5/2+#

参考文献

Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
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Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
- Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
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- David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.