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Isótopos del tantalio

El tantalio natural ( 73 Ta) consta de dos isótopos estables : 181 Ta (99,988%) y180 metros
Ejército de reserva
(0,012%).

También se conocen 35 radioisótopos artificiales , de los cuales los de mayor duración son el 179 Ta con una vida media de 1,82 años, el 182 Ta con una vida media de 114,43 días, el 183 Ta con una vida media de 5,1 días y el 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 hay numerosos isómeros, el más estable de los cuales (aparte del 180m Ta) es el 178m1 Ta con una vida media de 2,36 horas. Todos los isótopos e isómeros nucleares del tántalo son radiactivos o observablemente estables , lo que significa que se predice que son radiactivos pero no se ha observado ninguna desintegración real.

Se ha propuesto el tántalo como material de " salación " para armas nucleares ( el cobalto es otro material de salinización más conocido). Una envoltura de 181 Ta, irradiada por el intenso flujo de neutrones de alta energía de un arma termonuclear en explosión, se transmutaría en el isótopo radiactivo182
Ejército de reserva
con una vida media de 114,43 días y produce aproximadamente 1,12  MeV de radiación gamma , lo que aumenta significativamente la radiactividad de la lluvia radiactiva del arma durante varios meses. No se sabe que alguna vez se haya construido, probado o utilizado un arma así. [4] Si bien el factor de conversión de dosis absorbida (medida en Grays ) a dosis efectiva (medida en Sievert ) para rayos gamma es 1, mientras que es 50 para la radiación alfa (es decir, una dosis gamma de 1 Gray es equivalente a 1 Sievert mientras que una dosis alfa de 1 Gray es equivalente a 50 Sievert), los rayos gamma solo se atenúan mediante el blindaje, 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 cada lado 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 se incorpore.

Lista de isótopos

  1. ^ m Ta – 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. ^ 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 hija: el producto hija es casi estable.
  7. ^ Símbolo en negrita como hija: el producto hija es estable.
  8. ^ ( ) valor de giro: indica giro con argumentos de asignación débiles.
  9. ^ abcde El orden del estado fundamental y del isómero es incierto.
  10. ^ Único isómero nuclear conocido y observablemente estable, que se cree que se desintegra por transición isomérica a 180 Ta, desintegración β − a 180 W o captura de electrones a 180 Hf con una vida media de más de 2,9×10 17 años; [6] también se teoriza que sufre desintegración α a 176 Lu
  11. ^ Uno de los pocos núcleos impar-impar estables (observacionalmente)
  12. ^ Se cree que sufre desintegración α a 177 Lu

Tantalio-180m

El nucleido180 metros
Ejército de reserva
( m denota un estado metaestable ) es uno de los pocos isómeros nucleares que son más estables que sus estados fundamentales. Aunque no es único en este sentido (esta propiedad la comparten el bismuto-210m ( 210m Bi) y el americio-242m ( 242m Am), entre otros nucleidos), es excepcional en el sentido de que es observablemente estable : nunca se ha observado desintegración . Por el contrario, el nucleido en estado fundamental180
Ejército de reserva
Tiene una vida media de sólo 8 horas.

180 metros
Ejército de reserva
tiene suficiente energía para desintegrarse de tres maneras: transición isomérica al estado fundamental de180
Ejército de reserva
, desintegración beta a180
Yo
, o captura de electrones para180
alta frecuencia
Sin embargo, nunca se ha observado radiactividad de ninguno de estos modos de desintegración teóricamente posibles. A partir de 2023, se calcula que la vida media de 180m Ta es de al menos2,9 × 10 17 (290 cuatrillones) de años. [6] [7] [8] La desintegración muy lenta de180 metros
Ejército de reserva
Se atribuye a su alto espín (9 unidades) y al bajo espín de los estados inferiores. La desintegración gamma o beta requeriría que se eliminaran muchas unidades de momento angular en un solo paso, por lo que el proceso sería muy lento. [9]

Debido a esta estabilidad,180 metros
Ejército de reserva
es un nucleido primordial , el único isómero nuclear natural (excluyendo 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 =A 26  keV (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 se predice que su vida media general será de 11 horas. [10]

Es uno de los únicos cinco nucleidos estables que tienen un número impar de protones y un número impar de neutrones; los otros cuatro nucleidos estables impar -impares son 2 H , 6 Li , 10 B y 14 N. [11]

Referencias

  1. ^ abcde 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: tantalio". CIAAW . 2005.
  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. ^ DT Win; M. Al Masum (2003). "Armas de destrucción masiva" (PDF) . Revista de tecnología de la Universidad de Assumption . 6 (4): 199–219.
  5. ^ 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.
  6. ^ 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.
  7. ^ Conover, Emily (3 de octubre de 2016). «El núcleo más raro se resiste a desintegrarse». Science News . Consultado el 5 de octubre de 2016 .
  8. ^ Lehnert, Björn; Hult, Mikael; Lutter, Guillaume; Zuber, Kai (2017). "Búsqueda de la desintegración del isótopo más raro de la naturaleza, el 180m Ta". Physical Review C . 95 (4) 044306. arXiv : 1609.03725 . Código Bibliográfico :2017PhRvC..95d4306L. doi :10.1103/PhysRevC.95.044306. S2CID  118497863.
  9. ^ Mecánica cuántica para ingenieros Leon van Dommelen, Universidad Estatal de Florida
  10. ^ P. Mohr; F. Kaeppeler; R. Gallino (2007). "Supervivencia del isótopo más raro de la naturaleza, 180 Ta, en condiciones estelares". Phys. Rev. C. 75 012802. arXiv : astro -ph/0612427 . doi :10.1103/PhysRevC.75.012802. S2CID  44724195.
  11. ^ Lide, David R., ed. (2002). Manual de química y física (88.ª ed.). CRC. 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 .