Una tabla o gráfico de nucleidos es una gráfica bidimensional de isótopos de los elementos , en la que un eje representa el número de neutrones (símbolo N ) y el otro representa el número de protones (número atómico, símbolo Z ) en el núcleo atómico. . Cada punto trazado en el gráfico representa así un nucleido de un elemento químico conocido o hipotético . Este sistema de ordenación de nucleidos puede ofrecer una mayor comprensión de las características de los isótopos que la tabla periódica más conocida , que muestra sólo elementos y no sus isótopos. La carta de los nucleidos también se conoce como carta de Segrè , en honor al físico italiano Emilio Segrè . [1]
Descripción y utilidad
Un gráfico o tabla de nucleidos mapea el comportamiento nuclear o radiactivo de los nucleidos, ya que distingue los isótopos de un elemento. Contrasta con una tabla periódica, que sólo mapea su comportamiento químico, ya que los isótopos (nucleidos que son variantes del mismo elemento) no difieren químicamente en ningún grado significativo, con la excepción del hidrógeno. Los gráficos de nucleidos los organizan a lo largo del eje X por su número de neutrones y a lo largo del eje Y por su número de protones , hasta los límites de las líneas de goteo de neutrones y protones . Esta representación fue publicada por primera vez por Kurt Guggenheimer en 1934 [2] y ampliada por Giorgio Fea en 1935, [3] Emilio Segrè en 1945 o Glenn Seaborg. En 1958, Walter Seelmann-Eggebert y Gerda Pfennig publicaron la primera edición del Gráfico de nucleidos de Karlsruhe . Su séptima edición estuvo disponible en 2006. Hoy en día existen varios mapas de nucleidos, cuatro de los cuales tienen una amplia distribución: el diagrama de nucleidos de Karlsruhe, el diagrama universal de nucleidos de Estrasburgo y el diagrama de nucleidos de la Agencia Japonesa de Energía Atómica (JAEA). y el gráfico de nucleidos del laboratorio de energía atómica Knolls en Estados Unidos. [4] Se ha convertido en una herramienta básica de la comunidad nuclear.
Tendencias en el gráfico de nucleidos
Las tendencias en esta sección se refieren al siguiente gráfico, que muestra que Z aumenta hacia la derecha y N aumenta hacia abajo, una rotación de 90° en el sentido de las agujas del reloj de los gráficos de orientación horizontal anteriores.
Vida media de los isótopos. La región isotópica más oscura y estable se aleja de la línea de protones ( Z ) = neutrones ( N ), a medida que el número de elementos Z aumenta
Los isótopos son nucleidos con el mismo número de protones pero diferente número de neutrones; es decir, tienen el mismo número atómico y por tanto son el mismo elemento químico . Los isótopos se encuentran uno al lado del otro verticalmente. Los ejemplos incluyen carbono-12, carbono-13 y carbono-14 en la tabla anterior.
Los isotonos son nucleidos con el mismo número de neutrones pero diferente número de protones. Los isótonos se encuentran adyacentes horizontalmente. Los ejemplos incluyen carbono-14, nitrógeno-15 y oxígeno-16 en la tabla anterior.
Las isobaras son nucleidos con el mismo número de nucleones (es decir, número másico) pero diferente número de protones y neutrones. Las isobaras están vecinas en diagonal desde la parte inferior izquierda hasta la superior derecha. Los ejemplos incluyen carbono-14, nitrógeno-14 y oxígeno-14 en la tabla anterior.
Los isodiaferos son nucleidos con la misma diferencia entre su número de neutrones y protones ( N − Z ). Al igual que las isobaras, siguen líneas diagonales, pero en ángulo recto con respecto a las líneas isobaras (de arriba a la izquierda a abajo a la derecha). Los ejemplos incluyen boro-10, carbono-12 y nitrógeno-14 (como N − Z = 0 para cada par), o boro-12, carbono-14 y nitrógeno-16 (como N − Z = 2 para cada par). .
Más allá de la línea de goteo de protones en la parte superior derecha, los nucleidos se desintegran por emisión de protones . Sólo se han establecido líneas de goteo para algunos elementos.
No hay nucleidos estables que tengan el mismo número de protones y neutrones en sus núcleos con un número atómico superior a 20 (es decir, calcio ), como se puede observar fácilmente en el gráfico. Los núcleos de mayor número atómico requieren un exceso de neutrones para su estabilidad.
No hay nucleidos estables con números de masa 5 u 8. Hay nucleidos estables con todos los demás números de masa hasta 208 con las excepciones de 147 y 151, que están representados por el samario-147 y el europio-151, de muy larga vida . ( En 2003 se descubrió que el bismuto-209 era radiactivo, pero con una vida media de 1,9 × 10 19 años).
Con la excepción del par telurio-123 y antimonio-123 , los números de masa impares nunca están representados por más de un nucleido estable. Esto se debe a que la relación masa-energía es una función convexa del número atómico, por lo que todos los nucleidos en una cadena isobárica impar, excepto uno, tienen un vecino de menor energía al que pueden desintegrarse mediante desintegración beta. Véase regla de isobaras de Mattauch . ( Se espera que el 123 Te se desintegre a 123 Sb, pero la vida media parece ser tan larga que nunca se ha observado la desintegración).
No existen nucleidos estables que tengan un número atómico superior a Z = 82 ( plomo ), [5] aunque el bismuto ( Z = 83) es estable para todos los fines humanos prácticos y el torio ( Z = 90) y el uranio ( Z = 92) son suficientemente estables. de larga vida que se encuentran en la Tierra en grandes cantidades. Todos los elementos con números atómicos del 1 al 82 tienen isótopos estables, con la excepción del tecnecio ( Z = 43) y el prometio ( Z = 61).
Mesas
Para mayor comodidad, en Wikipedia hay disponibles tres vistas diferentes de los datos: dos conjuntos de "tablas segmentadas" y una única "tabla unificada (todos los elementos)". La tabla unificada permite una fácil visualización de las tendencias del recuento de protones/neutrones, pero requiere un desplazamiento horizontal y vertical simultáneo. Las tablas segmentadas permiten un examen más fácil de un elemento químico particular con mucho menos desplazamiento. Se proporcionan enlaces para saltar rápidamente entre las diferentes secciones.
La siguiente tabla de nucleidos muestra nucleidos (a menudo llamados vagamente "isótopos", pero este término se refiere propiamente a nucleidos con el mismo número atómico, ver arriba), incluidos todos con una vida media de al menos un día. [6] Están ordenados con números atómicos crecientes de izquierda a derecha y números de neutrones crecientes de arriba a abajo.
El color de las células indica la vida media de cada nucleido; si hay un borde, su color indica la vida media del isómero nuclear más estable . En los navegadores gráficos, cada nucleido también tiene una información sobre herramientas que indica su vida media. Cada color representa un cierto rango de duración de la vida media, y el color del borde indica la vida media de su estado de isómero nuclear. Algunos nucleidos tienen múltiples isómeros nucleares y en esta tabla se indica cuál tiene la vida media más larga. Los bordes punteados significan que un nucleido tiene un isómero nuclear con una vida media en el mismo rango que el nucleido en estado fundamental. Las líneas discontinuas entre varios nucleidos de los primeros elementos son las líneas de goteo de protones y neutrones determinadas experimentalmente .
^ J. Byrne (2011). Neutrones, núcleos y materia: una exploración de la física de los neutrones lentos . Mineola, Nueva York: Publicaciones de Dover. ISBN 978-0486482385.
^ Kurt Guggenheimer. Journal de Physique et le Radium 5 (1934) 253
^ Giorgio Fea. El nuevo cemento 2 (1935) 368
^ "Qué hacemos: el gráfico de nucleidos". Laboratorio de energía atómica de Knolls. Archivado desde el original el 18 de octubre de 2016 . Consultado el 14 de mayo de 2009 .
^ Holden, Manual de química y física del CRC, 90.a edición §11
^ Los datos de estas tablas provienen del Laboratorio Nacional Brookhaven , que tiene una Tabla interactiva de nucleidos con datos sobre ~3000 nucleidos.
enlaces externos
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con el gráfico de nucleidos .
Gráfico de nucleidos 2014 (Agencia de Energía Atómica de Japón)
Gráfico interactivo de nucleidos (Laboratorio Nacional de Brookhaven)
Gráfico de nucleidos de Karlsruhe – Nueva décima edición 2018
La ciencia nuclear impulsada por la web de Nucleonica
Gráfico en vivo de nucleidos de la OIEA
aplicación para móviles: Android o Apple – para uso en PC The Live Chart of Nuclides - OIEA
The Colorful Nuclide Chart, de Edward Simpson de la Universidad Nacional de Australia
Gráfico de nucleidos (EnergyEducation.ca)
Otro ejemplo de gráfico de nucleidos de Corea. Datos hasta enero de 1999 únicamente.
