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Isótopos del silicio

El silicio ( 14 Si) tiene 25 isótopos conocidos , con números másicos que van de 22 a 46. 28 Si (el isótopo más abundante, con un 92,23%), 29 Si (4,67%) y 30 Si (3,1%) son estables. El radioisótopo de vida más larga es 32 Si, que se produce por espalación de rayos cósmicos de argón . Su vida media se ha determinado en aproximadamente 150 años (con una energía de desintegración de 0,21 MeV), y se desintegra por emisión beta a 32 P (que tiene una vida media de 14,27 días) [1] y luego a 32 S. Después de 32 Si, 31 Si tiene la segunda vida media más larga, con 157,3 minutos. Todos los demás tienen vidas medias inferiores a 7 segundos.

Un gráfico que muestra las abundancias relativas de los isótopos naturales de silicio.

Lista de isótopos

  1. ^ m Si – Isómero nuclear excitado .
  2. ^ ( ) – La incertidumbre (1 σ ) se da en forma concisa entre paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes.
  3. ^ # – Masa atómica marcada con #: valor e incertidumbre derivados no de datos puramente experimentales, sino al menos en parte de tendencias de la Superficie de Masa (TMS).
  4. ^ ab # – 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 como hija: el producto hija es estable.
  7. ^ ( ) valor de giro: indica giro con argumentos de asignación débiles.

Silicio-28

El silicio-28, el isótopo más abundante del silicio, es de particular interés en la construcción de computadoras cuánticas cuando está altamente enriquecido, ya que la presencia de 29Si en una muestra de silicio contribuye a la decoherencia cuántica . [7] Se pueden producir muestras extremadamente puras (>99,9998%) de 28Si mediante ionización selectiva y deposición de 28Si a partir de gas silano . [8] Debido a la pureza extremadamente alta que se puede obtener de esta manera, el proyecto Avogadro buscó desarrollar una nueva definición del kilogramo haciendo una esfera de 93,75 mm (3,691 pulgadas) del isótopo y determinando el número exacto de átomos en la muestra. [9] [10]

El silicio-28 se produce en las estrellas durante el proceso alfa y el proceso de quema de oxígeno , e impulsa el proceso de quema de silicio en estrellas masivas poco antes de que se conviertan en supernovas . [11] [12]

Silicio-29

El silicio-29 es conocido por ser el único isótopo de silicio estable con un espín nuclear ( I = 1/2). [13] Como tal, se puede emplear en estudios de resonancia magnética nuclear y de transición hiperfina , por ejemplo para estudiar las propiedades del llamado defecto del centro A en silicio puro. [14]

Silicio-34

El silicio-34 es un isótopo radiactivo con una vida media de 2,8 segundos. [1] Además de la habitual  capa cerrada N = 20, el núcleo también muestra un fuerte cierre de capa Z  = 14, lo que hace que se comporte como un núcleo esférico doblemente mágico , excepto que también se encuentra dos protones por encima de una isla de inversión . [15] El silicio-34 tiene una estructura de "burbuja" inusual donde la distribución de protones es menos densa en el centro que cerca de la superficie, ya que el orbital del protón 2 s 1/2 está casi desocupado en el estado fundamental, a diferencia de 36 S donde está casi lleno. [16] [17] El silicio-34 es una de las partículas de emisión de desintegración en cúmulos conocidas ; se produce en la desintegración de 242 Cm con una relación de ramificación de aproximadamente1 × 10 −16 . [18]

Referencias

  1. ^ abcdefg Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "La evaluación NUBASE2020 de las propiedades nucleares" (PDF) . Chinese Physics C . 45 (3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ "Pesos atómicos estándar: silicio". CIAAW . 2009.
  3. ^ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; 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 de la IUPAC)". Química pura y aplicada . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  4. ^ Wang, Meng; Huang, WJ; Kondev, FG; Audi, G.; Naimi, S. (2021). "La evaluación de masa atómica AME 2020 (II). Tablas, gráficos y referencias*". Chinese Physics C . 45 (3): 030003. doi :10.1088/1674-1137/abddaf.
  5. ^ ab Crawford, HL; Tripathi, V.; Allmond, JM; et al. (2022). "Cruzando N = 28 hacia la línea de goteo de neutrones: primera medición de vidas medias en FRIB". Physical Review Letters . 129 (212501): 212501. Bibcode :2022PhRvL.129u2501C. doi : 10.1103/PhysRevLett.129.212501 . PMID  36461950. S2CID  253600995.
  6. ^ ab Yoshimoto, Masahiro; Suzuki, Hiroshi; Fukuda, Naoki; Takeda, Hiroyuki; Shimizu, Yohei; Yanagisawa, Yoshiyuki; Sato, Hiromi; Kusaka, Kensuke; Oh, toma, Masao; Yoshida, Koichi; Michimasa, Shin'ichiro (2024). "Descubrimiento de isótopos de silicio ricos en neutrones 45,46Si". Progresos de la Física Teórica y Experimental . 2024 (10). Prensa de la Universidad de Oxford (OUP). doi : 10.1093/ptep/ptae155 . ISSN  2050-3911.
  7. ^ "Más allá de los seis nueves: el silicio ultraenriquecido allana el camino hacia la computación cuántica". NIST . 2014-08-11.
  8. ^ Dwyer, KJ; Pomeroy, JM; Simons, DS; Steffens, KL; Lau, JW (30 de agosto de 2014). "Enriquecimiento de 28Si por encima del 99,9998 % para computación cuántica de semiconductores". Journal of Physics D: Applied Physics . 47 (34): 345105. doi :10.1088/0022-3727/47/34/345105. ISSN  0022-3727.
  9. ^ Powell, Devin (1 de julio de 2008). «Crean los objetos más redondos del mundo». New Scientist . Consultado el 16 de junio de 2015.
  10. ^ Keats, Jonathon. "La búsqueda de un kilogramo más perfecto". Wired . Vol. 19, no. 10 . Consultado el 16 de diciembre de 2023 .
  11. ^ Woosley, S.; Janka, T. (2006). "La física de las supernovas por colapso del núcleo". Nature Physics . 1 (3): 147–154. arXiv : astro-ph/0601261 ​​. Código Bibliográfico :2005NatPh...1..147W. CiteSeerX 10.1.1.336.2176 . doi :10.1038/nphys172. S2CID  118974639. 
  12. ^ Narlikar, Jayant V. (1995). De nubes negras a agujeros negros. World Scientific . p. 94. ISBN 978-9810220334.
  13. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
  14. ^ Watkins, GD; Corbett, JW (15 de febrero de 1961). "Defectos en silicio irradiado. I. Resonancia de espín electrónico del centro Si-A". Physical Review . 121 (4): 1001–1014. Bibcode :1961PhRv..121.1001W. doi :10.1103/PhysRev.121.1001. ISSN  0031-899X.
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  16. ^ «Los físicos encuentran un núcleo atómico con una «burbuja» en el medio». 24 de octubre de 2016. Consultado el 26 de diciembre de 2023 .
  17. ^ Mutschler, A.; Lemasson, A.; Sorlín, O.; Bazin, D.; Borcea, C.; Borcea, R.; Dombradi, Z.; Ebran, J.-P.; Gade, A.; Iwasaki, H.; Khan, E.; Lepailleur, A.; Recchia, F.; Roger, T.; Rotaru, F.; Söhler, D.; Stanoiu, M.; Stroberg, SR; Tostevin, JA; Vandebrouck, M.; Weisshaar, D.; Wimmer, K. (febrero de 2017). "Una burbuja de densidad de protones en el núcleo doblemente mágico de 34Si". Física de la Naturaleza . 13 (2): 152-156. arXiv : 1707.03583 . doi :10.1038/nphys3916.
  18. ^ Bonetti, R.; Guglielmetti, A. (2007). «Radiactividad de los cúmulos: una visión general después de veinte años» (PDF) . Romanian Reports in Physics . 59 : 301–310. Archivado desde el original (PDF) el 19 de septiembre de 2016.

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