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Isótopos de tantalio

El tantalio natural ( 73 Ta) consta de dos isótopos estables : 181 Ta (99,988%) y180m
Ejército de reserva
(0,012%).

También se conocen 35 radioisótopos artificiales , de los cuales los más longevos son 179 Ta con una vida media de 1,82 años, 182 Ta con una vida media de 114,43 días, 183 Ta con una vida media de 5,1 días y 177 Ta con una vida media de 56,56 horas. Todos los demás isótopos tienen vidas medias inferiores a un día, la mayoría inferiores a una hora. También existen numerosos isómeros, el más estable de los cuales (aparte del 180 m Ta) es el 178 m1 Ta con una vida media de 2,36 horas. Todos los isótopos e isómeros nucleares del tantalio son radiactivos o estables desde el punto de vista observacional , lo que significa que se predice que serán radiactivos pero no se ha observado ninguna desintegración real.

Se ha propuesto el tantalio como material de " salado " para armas nucleares ( el cobalto es otro material de salazón más conocido). Una chaqueta de 181 Ta, irradiada por el intenso flujo de neutrones de alta energía de la explosión de un arma termonuclear, se transmutaría en el isótopo radiactivo.182
Ejército de reserva
con una vida media de 114,43 días y producen aproximadamente 1,12  MeV de radiación gamma , aumentando significativamente la radiactividad de la lluvia radiactiva del arma durante varios meses. No se sabe que un arma de este tipo haya sido construida, probada o utilizada alguna vez. [4] Mientras que el factor de conversión de la dosis absorbida (medida en Grays ) a la dosis efectiva (medida en Sievert ) para los rayos gamma es 1 mientras que para la radiación alfa es 50 (es decir, una dosis gamma de 1 Gray equivale a 1 Sievert mientras que una dosis alfa de 1 Gray equivale a 50 Sievert), los rayos gamma sólo se atenúan mediante protección, no se detienen. Como tal, las partículas alfa requieren incorporación para tener un efecto, mientras que los rayos gamma pueden tener un efecto por mera proximidad. En términos militares, esto permite que un arma de rayos gamma niegue un área a ambos lados siempre que la dosis sea lo suficientemente alta, mientras que la contaminación radiactiva por emisores alfa que no liberan cantidades significativas de rayos gamma se puede contrarrestar asegurando que el material no sea incorporado.

Lista de isótopos

  1. ^ m Ta - Isómero nuclear excitado .
  2. ^ ( ) – La incertidumbre (1 σ ) se da de forma concisa entre paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes.
  3. ^ # – Masa atómica marcada #: valor e incertidumbre derivados no de datos puramente experimentales, sino al menos en parte de tendencias de Mass Surface (TMS).
  4. ^ abc #: los valores marcados con # no se derivan puramente de datos experimentales, sino al menos en parte de las tendencias de los nucleidos vecinos (TNN).
  5. ^ Modos de descomposición:
  6. ^ Símbolo en negrita y cursiva como hijo: el producto hijo es casi estable.
  7. ^ Símbolo en negrita como hijo: el producto hijo es estable.
  8. ^ ( ) valor de giro: indica giro con argumentos de asignación débiles.
  9. ^ Único isómero nuclear observacionalmente estable conocido, que se cree que se desintegra por transición isomérica a 180 Ta, β - desintegración a 180 W , o captura de electrones a 180 Hf con una vida media de más de 2,9 × 10 17 años; [8] también se teorizó que sufriría una desintegración α hasta 176 Lu
  10. ^ Uno de los pocos núcleos impares estables (observativamente)
  11. ^ Se cree que sufre una desintegración α hasta 177 Lu

tantalio-180m

El nucleido180m
Ejército de reserva
( m denota un estado metaestable ) tiene suficiente energía para desintegrarse de tres maneras: transición isomérica al estado fundamental de180
Ejército de reserva
, desintegración beta a180
W.
, y captura de electrones para180
hf
. Sin embargo, nunca se ha observado radiactividad procedente de ningún modo de desintegración de este isómero nuclear . A partir de 2023, se calcula que la vida media de 180 m Ta a partir de observaciones experimentales será de al menos2,9 × 10 17 (290 cuatrillones) de años. [8] [9] [10] La muy lenta decadencia de180m
Ejército de reserva
se atribuye a su alto efecto (9 unidades) y al bajo efecto de los estados más bajos. La desintegración gamma o beta requeriría eliminar muchas unidades de momento angular en un solo paso, por lo que el proceso sería muy lento. [11]

La naturaleza muy inusual del 180m Ta es que el estado fundamental de este isótopo es menos estable que el del isómero. Este fenómeno se exhibe en bismuto-210m ( 210m Bi) y americio-242m ( 242m Am), entre otros nucleidos.180
Ejército de reserva
Tiene una vida media de sólo 8 horas.180m
Ejército de reserva
es el único isómero nuclear natural (excluidos los nucleidos radiogénicos y cosmogénicos de vida corta). También es el nucleido primordial más raro del Universo observado para cualquier elemento que tenga isótopos estables. En un entorno estelar de proceso s con una energía térmica k B T = 26 k eV (es decir, una temperatura de 300 millones de Kelvin), se espera que los isómeros nucleares estén completamente termalizados, lo que significa que 180 Ta pasa rápidamente entre estados de espín y su estado general. Se prevé que la vida media sea de 11 horas. [12]

Es uno de los cinco nucleidos estables que tiene un número impar de protones y un número impar de neutrones, siendo los otros cuatro nucleidos estables impares 2 H , 6 Li , 10 B y 14 N. [13]

Referencias

  1. ^ Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "La evaluación de propiedades nucleares NUBASE2020" (PDF) . Física China C. 45 (3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ "Pesos atómicos estándar: tantalio". CIAAW . 2005.
  3. ^ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, propinas; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (4 de mayo de 2022). "Pesos atómicos estándar de los elementos 2021 (Informe técnico IUPAC)". Química Pura y Aplicada . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  4. ^ Victoria del DT; M. Al Masum (2003). "Armas de destrucción masiva" (PDF) . Revista de Tecnología de la Universidad de la Asunción . 6 (4): 199–219.
  5. ^ Página, RD; Blanco, L.; Darby, IG; Uusitalo, J.; Joss, DT; Grahn, T.; Herzberg, R.-D.; Pakarinen, J.; Thomson, J.; Eeckhaudt, S.; Greenlees, PT; Jones, primer ministro; Julián, R.; Juutinen, S.; Ketelhut, S.; Leino, M.; Leppänen, AP; Nyman, M.; Rahkila, P.; Sarén, J.; Scholey, C.; Dirigir, A.; Hornillos, MB Gómez; Al-Khalili, JS; Cañón, AJ; Stevenson, PD; Ertürk, S.; Gall, B.; Hadinia, B.; Venhart, M.; Simpson, J. (26 de junio de 2007). "Desintegración α de Re 159 y emisión de protones de Ta 155". Revisión Física C. 75 (6): 061302. Código bibliográfico : 2007PhRvC..75f1302P. doi : 10.1103/PhysRevC.75.061302. ISSN  0556-2813.
  6. ^ Uusitalo, J.; Davids, CN; Maderas, PJ; Seweryniak, D.; Sonzogni, AA; Batchelder, JC; Bingham, CR; Davinson, T.; deBoer, J.; Henderson, DJ; Maier, HJ; Ressler, JJ; Honda, R.; Walters, WB (1 de junio de 1999). "Emisión de protones desde el núcleo cerrado de la capa de neutrones 155 Ta". Revisión Física C. 59 (6): R2975–R2978. Código bibliográfico : 1999PhRvC..59.2975U. doi :10.1103/PhysRevC.59.R2975. ISSN  0556-2813 . Consultado el 12 de junio de 2023 .
  7. ^ Darby, IG; Página, RD; Joss, DT; Blanco, L.; Grahn, T.; Judson, DS; Simpson, J.; Eeckhaudt, S.; Greenlees, PT; Jones, primer ministro; Julián, R.; Juutinen, S.; Ketelhut, S.; Leino, M.; Leppänen, AP; Nyman, M.; Rahkila, P.; Sarén, J.; Scholey, C.; Dirigir, AN; Uusitalo, J.; Venhart, M.; Ertürk, S.; Gall, B.; Hadinia, B. (20 de junio de 2011). "Medidas de precisión de la emisión de protones de los estados fundamentales de Ta 156 y Re 160". Revisión Física C. 83 (6): 064320. Código bibliográfico : 2011PhRvC..83f4320D. doi : 10.1103/PhysRevC.83.064320. ISSN  0556-2813 . Consultado el 21 de junio de 2023 .
  8. ^ ab Arnquist, IJ; Aviñón III, FT; Barabash, AS; Barton, CJ; Bhimani, KH; Blalock, E.; Bos, B.; Busch, M.; Buuck, M.; Caldwell, TS; Christofferson, CD; Chu, P.-H.; Clark, ML; Cuesta, C.; Detwiler, JA; Efremenko, Yu.; Ejiri, H.; Elliott, SR; Giovanni, GK; Goett, J.; Verde, diputado; Gruszko, J.; Guinn, ES; Guiseppe, VE; Haufe, CR; Henning, R.; Aguilar, D. Hervás; Hoppe, EW; Hostiuc, A.; Kim, yo; Kouzés, RT; Lannen V., TE; Li, A.; López-Castaño, JM; Massarczyk, R.; Meijer, SJ; Meijer, W.; Oli, TK; Paudel, LS; Pettus, W.; Poon, AWP; Radford, CC; Reina, AL; Rielage, K.; Rouyer, A.; Ruof, noroeste; Schaper, CC; Schleich, SJ; Smith-Gandy, TA; Tedeschi, D.; Thompson, JD; Varner, RL; Vasiliev, S.; Watkins, SL; Wilkerson, JF; Wiseman, C.; Xu, W.; Yu, C.-H. (13 de octubre de 2023). "Restricciones a la decadencia de 180 m Ta". Física. Rev. Lett . 131 (15): 152501. arXiv : 2306.01965 . doi :10.1103/PhysRevLett.131.152501.
  9. ^ Conover, Emily (3 de octubre de 2016). "El núcleo más raro reacio a desintegrarse" . Consultado el 5 de octubre de 2016 .
  10. ^ Lehnert, Björn; Hult, Mikael; Lutter, Guillaume; Zuber, Kai (2017). "Búsqueda de la desintegración del isótopo más raro de la naturaleza, 180 m Ta". Revisión Física C. 95 (4): 044306. arXiv : 1609.03725 . Código Bib : 2017PhRvC..95d4306L. doi : 10.1103/PhysRevC.95.044306. S2CID  118497863.
  11. ^ Mecánica cuántica para ingenieros Leon van Dommelen, Universidad Estatal de Florida
  12. ^ P. Mohr, F. Kaeppeler y R. Gallino (2007). "Supervivencia del isótopo 180Ta más raro de la naturaleza en condiciones estelares". Física. Rev. C. 75 : 012802. arXiv : astro-ph/0612427 . doi : 10.1103/PhysRevC.75.012802. S2CID  44724195.{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  13. ^ Varios (2002). Lide, David R. (ed.). Manual de química y física (88ª ed.). CDN. ISBN 978-0-8493-0486-6. OCLC  179976746. Archivado desde el original el 24 de julio de 2017 . Consultado el 23 de mayo de 2008 .