nucleido

Los nucleidos (o nucleides , del latín núcleo ; también conocidos como especies nucleares ) son una clase de átomos caracterizados por su número de protones , Z , su número de neutrones , N , y su estado de energía nuclear . ^{[ 1 ]}

El término nucleido fue acuñado por el físico nuclear estadounidense Truman P. Kohman en 1947. ^{[ 2 ] [ 3 ]} Kohman definió nucleido como una "especie de átomo caracterizada por la constitución de su núcleo" que contiene un cierto número de neutrones y protones. Por lo tanto, el término se centró originalmente en el núcleo.

Un nucleido es un átomo con un número específico de protones y neutrones en su núcleo, por ejemplo el carbono-13 (¹³ ₆C ) con 6 protones y 7 neutrones. El término se acuñó deliberadamente en distinción de isótopo para considerar las propiedades nucleares independientemente de las propiedades químicas, aunque isótopo todavía se usa para ese propósito especialmente cuando el nucleido puede ser desconocido, como en la tecnología nuclear y la medicina nuclear . Para las propiedades nucleares, el número de neutrones puede ser prácticamente tan importante como el de protones , como nunca ocurre con las propiedades químicas: incluso en el caso de los elementos más ligeros, donde la relación entre el número de neutrones y el número atómico varía más entre isótopos, es un efecto relativamente pequeño, y solo sustancial para el hidrógeno y el helio (este último no tiene química propia). Para el hidrógeno, el efecto isotópico es lo suficientemente grande como para afectar fuertemente a los sistemas biológicos. En el helio,⁴ ₂Él obedece las estadísticas de Bose-Einstein , mientras que³ ₂Obedece a la estadística de Fermi-Dirac , que es la responsable de las marcadas diferencias en las propiedades físicas a bajas temperaturas.

Aunque los términos nucleido e isótopo se usan a menudo indistintamente, ser isótopos es en realidad solo una de las relaciones entre nucleidos. La siguiente tabla enumera otras relaciones.

Un conjunto de nucleidos con igual número de protones ( número atómico ), es decir, del mismo elemento químico pero con diferente número de neutrones , se denominan isótopos ^{[ 5 ]} del elemento. A los nucleidos particulares todavía se les suele llamar "isótopos" de forma imprecisa, pero el término "nucleido" se considera ahora el correcto en el caso general cuando no los engloba ningún elemento específico (valor Z ). De manera similar, un conjunto de nucleidos con igual número másico A , pero diferente número atómico , se denominan isóbaros (isóbaro = igual en peso), y los isótonos son nucleidos con igual número de neutrones pero diferente número de protones. Asimismo, los nucleidos con el mismo exceso de neutrones ( N  −  Z ) se denominan isodiáferos. ^{[ 4 ]} El nombre isótono se derivó del nombre isótopo p para enfatizar que en el primer grupo de nucleidos es el número de neutrones (n) el que es constante, mientras que en el segundo lo es el número de protones (p). ^{[ 6 ]}

Consulte Isótopo#Notación para obtener una explicación de la notación utilizada para los diferentes tipos de nucleidos o isótopos.

Los isómeros nucleares son miembros de un conjunto de nucleidos con igual número de protones e igual número másico (lo que los convierte, por definición, en el mismo isótopo), pero con diferentes estados de excitación. Un ejemplo son los dos estados del mismo isótopo.⁹⁹ ₄₃El Tc se muestra entre los esquemas de desintegración . Cada uno de estos dos estados (tecnecio-99m y tecnecio-99) califica como un nucleido diferente, lo que ilustra una forma en que los nucleidos pueden diferir de los isótopos (un isótopo puede constar de varios nucleidos diferentes con distintos estados de excitación).

El isómero nuclear de estado no fundamental de mayor duración es el nucleido tantalio-180m (^{180 m} ₇₃Ta ), que tiene una vida media superior a 10 ¹⁷ años. Este nucleido se produce primordialmente y nunca se ha observado que se desintegre al estado fundamental. (En contraste, el nucleido en estado fundamental tantalio-180 no se produce primordialmente, ya que se desintegra con una vida media de solo 8 horas a¹⁸⁰ ₇₂Hf (86%) o¹⁸⁰ ₇₄W (14%).)

En la naturaleza existen 251 nucleidos cuya desintegración nunca se ha observado. Se encuentran entre los 80 elementos que poseen uno o más isótopos estables. Véase nucleido estable y nucleido primordial . Los nucleidos inestables son radiactivos y se denominan radionucleidos . Sus productos de desintegración (productos hijos) se denominan nucleidos radiogénicos .

Los radionúclidos naturales pueden subdividirse convenientemente en tres tipos. ^{[ 7 ]} Primero, aquellos cuyas vidas medias superan un pequeño porcentaje de la edad de la Tierra (aproximadamente4,6 × 10⁹  años ) sobreviven desde su formación y son remanentes de la ^{nucleosíntesis} que ocurrió en las estrellas antes de la formación del Sistema Solar . Por ejemplo, el isótopo²³⁸ ₉₂U (t _1/2 =4,463 × 10⁹  años ) de uranio sigue siendo bastante abundante en la naturaleza, pero el isótopo de vida más ^corta235 ₉₂U (t _1/2 =0,704 × 10⁹ ^años  ) es ahora 138 veces más raro. Se han identificado 35 de estos radionúclidos primordiales (véase Lista de nucleidos y Núclido primordial para más detalles).

El segundo grupo de radionúclidos que existen de forma natural consiste en nucleidos radiogénicos (como²²⁶ ₈₈Ra (t _1/2 =1600 años ), un isótopo de radio ) que se forman por desintegración radiactiva . Ocurren en las cadenas de desintegración de isótopos primordiales de uranio o torio. Algunos de estos nucleidos tienen vidas medias muy cortas, como los isótopos de francio . Existen alrededor de 50 de estos nucleidos hijos que tienen vidas medias demasiado cortas para ser primordiales, y que existen en la naturaleza únicamente debido a la desintegración de nucleidos primordiales radiactivos de vida más larga.

El tercer grupo está formado por nucleidos que se producen continuamente de una manera distinta a la simple desintegración radiactiva espontánea (es decir, con un solo átomo involucrado y sin partículas entrantes), sino que implican una reacción nuclear natural . Estas reacciones ocurren cuando los átomos reaccionan con neutrones naturales (provenientes de rayos cósmicos, fisión espontánea u otras fuentes) o son bombardeados directamente con rayos cósmicos . Estos últimos, si no son primordiales, se denominan nucleidos cosmogénicos . Otros tipos de reacciones nucleares naturales producen nucleidos que se denominan nucleidos nucleogénicos . Los nucleidos producidos como productos directos de la fisión espontánea abarcan una amplia gama, pero todos ellos se desintegran rápidamente (en tiempo geológico) en un nucleido primordial o en uno de los siete productos de fisión de larga vida , que están presentes en la naturaleza, pero que podrían considerarse radiogénicos o nucleogénicos.

Ejemplos de nucleidos producidos por reacciones nucleares son los cosmogénicos.¹⁴ ₆C ( radiocarbono ) que se produce por el bombardeo de rayos cósmicos de otros elementos y nucleogénicos.²³⁹ ₉₄El plutonio todavía se crea mediante bombardeo de neutrones de materia natural.²³⁸ ₉₂U como resultado de la fisión natural en los minerales de uranio.

Esta es una tabla resumen ^{[ 8 ]} de los 987 nucleidos con vidas medias superiores a una hora, que figuran en la Lista de nucleidos . Cabe señalar que esta cifra, si bien es exacta según el conocimiento actual, probablemente cambie ligeramente en el futuro, ya que se observa que algunos nucleidos "estables" son radiactivos con vidas medias muy largas y se revisan algunas vidas medias o nucleidos radiactivos conocidos.

La discusión principal sobre este tema se encuentra en Isótopo#Propiedades nucleares y estabilidad .

Núcleos atómicos distintos de¹ ₁H , un protón solitario, consta de protones y neutrones unidos por la fuerza fuerte residual , que supera la repulsión eléctrica entre protones, y por esa razón se requieren neutrones para unir los protones; a medida que aumenta el número de protones, también aumenta la proporción de neutrones a protones necesaria para la estabilidad, como ilustra el gráfico. Por ejemplo, aunque los elementos ligeros hasta el calcio tienen nucleidos estables con el mismo número de neutrones que de protones, el plomo requiere aproximadamente 3 neutrones por cada 2 protones.

• Isótopo
• Lista de elementos según la estabilidad de sus isótopos.
• Lista de nucleidos (ordenados por vida media)
• Tabla de nucleidos
• nucleido alfa
• elemento monoisotópico
• elemento mononucleico
• Elemento primordial
• radionúclido
• Hipernúcleo

• Livechart - Tabla de nucleidos del Organismo Internacional de Energía Atómica