nucleido estable

Los nucleidos estables son isótopos de un elemento químico cuyos nucleones se encuentran en una configuración que no les permite tener el exceso de energía necesario para producir una emisión radiactiva. Los núcleos de estos isótopos no son radiactivos y, a diferencia de los radionucleidos, no experimentan desintegración radiactiva espontánea . ^{[ 1 ]} Cuando se hace referencia a estos nucleidos en relación con elementos específicos, generalmente se les denomina isótopos estables de ese elemento .

Los 80 elementos con uno o más isótopos estables comprenden un total de 251 nucleidos que no se han desintegrado con los equipos actuales. De estos 80 elementos, 26 tienen un solo isótopo estable y se denominan monoisotópicos . Los otros 56 tienen más de un isótopo estable. El estaño tiene diez isótopos estables, la mayor cantidad de cualquier elemento.

La mayoría de los nucleidos que se encuentran en la naturaleza son estables (alrededor de 251; véase la lista al final de este artículo), y se sabe que otros 35 (un total de 286) son radiactivos con vidas medias lo suficientemente largas (también conocidas) como para haber existido primordialmente. Si la vida media de un nucleido es comparable o mayor que la edad de la Tierra (4500 millones de años), una cantidad significativa habrá sobrevivido desde la formación del Sistema Solar , y entonces se dice que es primordial . De esta manera, contribuirá a la composición isotópica natural de un elemento químico. Los radioisótopos primordiales se detectan fácilmente con vidas medias tan cortas como 700 millones de años (por ejemplo, ^235U ). Este es el límite de detección actual, ya que los nucleidos de vida media más corta aún no se han detectado de forma indiscutible en la naturaleza , excepto cuando se han producido recientemente, como los productos de desintegración o la espalación de rayos cósmicos.

Muchos radioisótopos naturales (unos 53 más, para un total de aproximadamente 339) presentan vidas medias aún más cortas que 700 millones de años, pero se crean recientemente, como productos de desintegración de nucleidos primordiales (por ejemplo, el radio a partir del uranio), o a partir de reacciones energéticas en curso, como los nucleidos cosmogénicos producidos por el bombardeo actual de la Tierra por rayos cósmicos (por ejemplo, ^{el 14C} formado a partir del nitrógeno).

Se predice que algunos isótopos clasificados como estables (es decir, sin radiactividad observada) tienen vidas medias extremadamente largas (a veces de 10¹⁸ ^años o más). ^{[ 2 ]} Si la vida media prevista se encuentra dentro de un rango experimentalmente accesible, dichos isótopos tienen la posibilidad de pasar de la lista de nucleidos estables a la categoría de radiactivos, una vez que se observe su actividad. Por ejemplo, ^{el ²⁰⁹Bi} y el ^¹⁸⁰W se clasificaban anteriormente como estables, pero se descubrió que eran alfa -activos en 2003. Sin embargo, estos nucleidos no cambian su estatus de primordiales cuando se descubre que son radiactivos.

Se cree que la mayoría de los isótopos estables en la Tierra se formaron mediante procesos de nucleosíntesis , ya sea en el Big Bang o en generaciones de estrellas que precedieron a la formación del Sistema Solar . Sin embargo, algunos isótopos estables también presentan variaciones en su abundancia en la Tierra como resultado de la desintegración de nucleidos radiactivos de larga vida. Estos productos de desintegración se denominan isótopos radiogénicos , para distinguirlos del grupo mucho mayor de isótopos "no radiogénicos".

De los elementos químicos conocidos, 80 poseen al menos un nucleido estable. Estos comprenden los primeros 82 elementos, desde el hidrógeno hasta el plomo , con la excepción del tecnecio (elemento 43) y el prometio (elemento 61), que no tienen nucleidos estables. En 2024, se conocían un total de 251 nucleidos "estables". En esta definición, "estable" se refiere a un nucleido cuya desintegración nunca se ha observado en el fondo natural. Por lo tanto, estos elementos tienen vidas medias demasiado largas para ser medidas por cualquier método, directo o indirecto.

Isótopos estables:

• Un elemento ( el estaño ) tiene 10 isótopos estables.
• Cada uno de los 5 elementos tiene 7 isótopos estables.
• Cada uno de los 7 elementos tiene 6 isótopos estables.
• Once elementos tienen cinco isótopos estables cada uno.
• Nueve elementos tienen cuatro isótopos estables cada uno.
• Cada uno de los 5 elementos tiene 3 isótopos estables.
• Dieciséis elementos tienen dos isótopos estables cada uno.
• Veintiséis elementos tienen un único isótopo estable.

Estos últimos 26 se denominan elementos monoisotópicos . ^{[ 3 ]} El número medio de isótopos estables para los elementos que tienen al menos un isótopo estable es 251/80 = 3,1375.

Isómeros nucleares, incluyendo uno "estable"

Los 251 nucleidos estables conocidos incluyen el tantalio-180m, ya que, aunque su desintegración se deduce automáticamente de su naturaleza "metaestable", esta no se ha observado. Todos los isótopos "estables" (estables por observación, no por teoría) son los estados fundamentales de los núcleos, excepto el tantalio-180m, que es un isómero nuclear o estado excitado. El estado fundamental, tantalio-180, es radiactivo con una vida media de 8 horas; en cambio, la desintegración del isómero nuclear está extremadamente prohibida por las reglas de selección de espín-paridad. Se ha informado, mediante observación directa, que la vida media de la desintegración gamma del ^{180m Ta debe ser > 10¹⁵} años. Otros posibles modos de desintegración ^{del 180m} Ta (desintegración beta, captura electrónica y desintegración alfa) tampoco se han observado.

Se espera que la mejora de la sensibilidad experimental permita el descubrimiento de una radiactividad muy leve de algunos isótopos que ahora se consideran estables. Por ejemplo, en 2003 se informó que el bismuto-209 (el único isótopo primordial del bismuto) es muy poco radiactivo, con una vida media de (1,9 ± 0,2) × 10 ¹⁹ años, ^{[ 6 ] [ 7 ]} lo que confirma predicciones teóricas anteriores ^{[ 8 ]} de la física nuclear de que el bismuto-209 se desintegraría alfa muy lentamente .

Los isótopos que teóricamente se consideran inestables pero cuya desintegración no se ha observado se denominan estables desde el punto de vista observacional . Actualmente existen 105 isótopos "estables" que son teóricamente inestables, 40 de los cuales se han observado en detalle sin signos de desintegración, siendo el más ligero en cualquier caso el ^36Ar . Muchos nucleidos "estables" son metaestables pero su desintegración no se ha observado ^{[ 9 ]} y se espera que experimenten tipos muy raros de desintegración radiactiva , incluida la desintegración beta doble .

146 nucleidos de 62 elementos con números atómicos del 1 ( hidrógeno ) al 66 ( disprosio ), excepto el 43 ( tecnecio ), el 61 ( prometio ), el 62 ( samario ) y el 63 ( europio ), son teóricamente estables a cualquier tipo de desintegración nuclear  , excepto por la posibilidad teórica de desintegración de protones , que nunca se ha observado a pesar de las extensas búsquedas; y la fisión espontánea (FE), que es teóricamente posible para los nucleidos con números de masa atómica ≥ 93, ^{[ 10 ]} es decir, todos aquellos con números atómicos ≥ 41.

Además de la SF, otras rutas de desintegración teóricas para elementos más pesados ​​incluyen: ^{[ 10 ]}

• Desintegración alfa : 70 nucleidos pesados ​​(los dos más ligeros son el cerio -142 y el neodimio -143).
• Desintegración beta doble : 55 nucleidos
• Desintegración beta – tantalio -180 m
• Captura electrónica : telurio -123, tantalio-180m
• captura doble de electrones
• Transición isomérica – tantalio-180m

Estos incluyen todos los nucleidos de masa 165 o superior. El argón-36 es el nucleido "estable" más ligero conocido, que teóricamente es inestable. ^{[ 10 ]}

La positividad de la liberación de energía en estos procesos significa que están permitidos cinemáticamente (no violan la conservación de la energía) y, por lo tanto, en principio, pueden ocurrir. ^{[ 10 ]} No se observan debido a una supresión fuerte pero no absoluta, por reglas de selección de espín-paridad (para desintegraciones beta y transiciones isoméricas) o por el espesor de la barrera de potencial (para desintegraciones alfa y de cúmulos y fisión espontánea).

Esta es una tabla resumen de la Lista de nucleidos . Las cifras no son exactas y pueden variar ligeramente en el futuro, a medida que se observe que los nucleidos son radiactivos o se determinen nuevos periodos de semidesintegración con mayor precisión.

Los radionúclidos primordiales se incluyen a modo de comparación; aparecen en cursiva y desplazados de la lista de nucleidos estables propiamente dichos.

Abreviaturas para la desintegración no observada predicha: ^{[ 12 ] [ 2 ] [ 11 ]}

α para desintegración alfa, B para desintegración beta, 2B para desintegración beta doble, E para captura electrónica, 2E para captura electrónica doble, IT para transición isomérica, SF para fisión espontánea, * para los nucleidos cuyas vidas medias tienen un límite inferior. La desintegración beta doble solo se ha incluido cuando la desintegración beta no es posible.

El tantalio-180m es un isótopo metaestable, lo que significa que es un isómero nuclear excitado del tantalio-180. Véase isótopos del tantalio . Sin embargo, la vida media de este isómero nuclear es tan larga que nunca se ha observado su desintegración, por lo que se trata de un nucleido primordial observacionalmente estable , un isótopo raro del tantalio. Este es el único isómero nuclear con una vida media tan larga que nunca se ha observado su desintegración. Por lo tanto, se incluye en esta lista.

^^ Durante mucho tiempo se creyó que el bismuto-209 era estable, debido a su vida media de 2,01 × 10¹⁹ ^años , que es más de mil millones de veces la edad del universo.

§ El europio-151 y el samario-147 son nucleidos primordiales con vidas medias muy largas de 4,62×10 ¹⁸ años y 1,066×10 ¹¹ años, respectivamente.

• Geoquímica isotópica
• Lista de elementos según la estabilidad de sus isótopos.
• Lista de nucleidos (991 nucleidos ordenados por estabilidad, todos con vidas medias superiores a una hora)
• elemento mononucleico
• Tabla periódica
• nucleido primordial
• radionúclido
• Relación de isótopos estables
• Tabla de nucleidos
• Valle de la estabilidad

• Varios (2002). Lide, David R. (ed.). Manual de Química y Física (88.ª  ed.). CRC. ISBN 978-0-8493-0486-6. OCLC 179976746 . Archivado del original el 24-07-2017 . Recuperado el 23-05-2008 . 

• El gráfico en vivo de nucleidos – OIEA
• AlphaDelta: Calculadora de fraccionamiento de isótopos estables. Archivado el 2 de abril de 2011 en Wayback Machine.
• Centro Nacional de Desarrollo de Isótopos. Información de referencia sobre isótopos, y coordinación y gestión de la producción, disponibilidad y distribución de isótopos.
• Desarrollo y producción de isótopos para investigación y aplicaciones (IDPRA): programa del Departamento de Energía de los Estados Unidos para la producción de isótopos y la investigación y el desarrollo en este campo.
• Isosciences Archivado el 18/01/2021 en Wayback Machine Uso y desarrollo de marcadores de isótopos estables en moléculas sintéticas y biológicas