Esta es una lista de elementos químicos según la estabilidad de sus isótopos . De los primeros 82 elementos de la tabla periódica , 80 tienen isótopos considerados estables. [1] En total, se conocen 251 isótopos estables.
Los núcleos atómicos están formados por protones y neutrones , que se atraen entre sí a través de la fuerza nuclear , mientras que los protones se repelen entre sí a través de la fuerza eléctrica debido a su carga positiva . Estas dos fuerzas compiten, lo que lleva a que algunas combinaciones de neutrones y protones sean más estables que otras. Los neutrones estabilizan el núcleo, porque atraen a los protones, lo que ayuda a compensar la repulsión eléctrica entre protones. Como resultado, a medida que aumenta el número de protones, se necesita una proporción creciente de neutrones a protones para formar un núcleo estable; si hay demasiados o muy pocos neutrones con respecto a la proporción óptima, el núcleo se vuelve inestable y sujeto a ciertos tipos de desintegración nuclear . Los isótopos inestables se desintegran a través de varias vías de desintegración radiactiva , más comúnmente la desintegración alfa , la desintegración beta o la captura de electrones . Se conocen muchos tipos raros de desintegración, como la fisión espontánea o la desintegración en racimos . (Véase Desintegración radiactiva para más detalles.) [ cita requerida ]
De los primeros 82 elementos de la tabla periódica , 80 tienen isótopos considerados estables. [1] El elemento 83, el bismuto, se consideraba tradicionalmente que tenía el isótopo estable más pesado, el bismuto-209 , pero en 2003 investigadores en Orsay , Francia, midieron la vida media del bismuto-209.209
Bi
ser1,9 × 10 19 años . [2] [3] El tecnecio y el prometio ( números atómicos 43 y 61, respectivamente [a] ) y todos los elementos con un número atómico superior a 82 solo tienen isótopos que se sabe que se descomponen mediante desintegración radiactiva . No se espera que ningún elemento no descubierto sea estable; por lo tanto, el plomo se considera el elemento estable más pesado. Sin embargo, es posible que se revele que algunos isótopos que ahora se consideran estables se desintegran con vidas medias extremadamente largas (como con209
Bi
). Esta lista refleja lo acordado por consenso en la comunidad científica a partir del año 2023. [1]
Para cada uno de los 80 elementos estables, se da el número de isótopos estables. Se espera que sólo 90 isótopos sean perfectamente estables, y otros 161 sean energéticamente inestables, [ cita requerida ] pero nunca se ha observado que se desintegren. Por lo tanto, 251 isótopos ( nucleidos ) son estables por definición (incluido el tantalio-180m, para el que aún no se ha observado desintegración). Se espera que aquellos que en el futuro puedan resultar radiactivos tengan vidas medias superiores a 10 22 años (por ejemplo, el xenón-134). [ cita requerida ]
En abril de 2019 se anunció que la vida media del xenón-124 se había medido en 1,8 × 10 22 años. Esta es la vida media más larga medida directamente para cualquier isótopo inestable; [4] solo la vida media del telurio-128 es más larga. [ cita requerida ]
De los elementos químicos, solo 1 elemento ( estaño ) tiene 10 isótopos estables, 5 tienen 7 isótopos estables, 7 tienen 6 isótopos estables, 11 tienen 5 isótopos estables, 9 tienen 4 isótopos estables, 5 tienen 3 isótopos estables, 16 tienen 2 isótopos estables y 26 tienen 1 isótopo estable. [1]
Además, unos 31 nucleidos de los elementos naturales tienen isótopos inestables con una vida media mayor que la edad del Sistema Solar (~10 9 años o más). [b] Otros cuatro nucleidos tienen vidas medias mayores a 100 millones de años, que es mucho menor que la edad del Sistema Solar, pero lo suficientemente larga para que algunos de ellos hayan sobrevivido. Estos 35 nucleidos radiactivos naturales comprenden los nucleidos primordiales radiactivos . El número total de nucleidos primordiales es entonces 251 (los nucleidos estables) más los 35 nucleidos primordiales radiactivos, para un total de 286 nucleidos primordiales. Este número está sujeto a cambios si se identifican nuevos nucleidos primordiales de vida más corta en la Tierra. [ cita requerida ]
Uno de los nucleidos primordiales es el tantalio-180m , que se predice que tiene una vida media superior a 10 15 años, pero nunca se ha observado que se desintegra. La vida media aún más larga de 2,2 × 10 24 años del telurio-128 se midió mediante un método único de detección de su hijo radiogénico xenón-128 y es la vida media medida experimentalmente más larga conocida. [5] Otro ejemplo notable es el único isótopo natural del bismuto, el bismuto-209 , que se ha predicho que es inestable con una vida media muy larga, pero se ha observado que se desintegra. Debido a sus largas vidas medias, dichos isótopos aún se encuentran en la Tierra en diversas cantidades, y junto con los isótopos estables se denominan isótopos primordiales . Todos los isótopos primordiales se dan en orden de su abundancia decreciente en la Tierra . [c] Para obtener una lista de nucleidos primordiales en orden de vida media, consulte Lista de nucleidos . [ cita requerida ]
Se sabe que existen 118 elementos químicos . Todos los elementos hasta el elemento 94 se encuentran en la naturaleza, y el resto de los elementos descubiertos se producen artificialmente, con isótopos que se sabe que son altamente radiactivos con vidas medias relativamente cortas (ver más abajo). Los elementos en esta lista están ordenados de acuerdo con la vida útil de su isótopo más estable. [1] De estos, tres elementos ( bismuto , torio y uranio ) son primordiales porque tienen vidas medias lo suficientemente largas como para seguir encontrándose en la Tierra, [d] mientras que todos los demás se producen por desintegración radiactiva o se sintetizan en laboratorios y reactores nucleares . Solo 13 de los 38 elementos conocidos pero inestables tienen isótopos con una vida media de al menos 100 años. Todos los isótopos conocidos de los 25 elementos restantes son altamente radiactivos; estos se utilizan en la investigación académica y, a veces, en la industria y la medicina. [e] Es posible que algunos de los elementos más pesados de la tabla periódica tengan isótopos aún no descubiertos con vidas medias más largas que los que se enumeran aquí. [f]
En la Tierra se encuentran de forma natural unos 338 nucleidos, de los cuales 251 son isótopos estables y, con la adición de los 35 radioisótopos de larga duración con vidas medias superiores a los 100 millones de años, un total de 286 nucleidos primordiales , como se ha indicado anteriormente. Los nucleidos que se encuentran de forma natural no sólo comprenden los 286 primordiales, sino que también incluyen unos 52 isótopos más de vida corta (definidos por una vida media inferior a los 100 millones de años, demasiado corta para haber sobrevivido desde la formación de la Tierra) que son hijos de isótopos primordiales (como el radio a partir del uranio ); o que se forman mediante procesos naturales energéticos, como el carbono-14 formado a partir del nitrógeno atmosférico por bombardeo de rayos cósmicos . [ cita requerida ]
Un número par de protones o neutrones es más estable (mayor energía de enlace ) debido a los efectos de emparejamiento , por lo que los nucleidos pares-pares son mucho más estables que los impares-impares. Uno de los efectos es que hay pocos nucleidos impares-impares estables: de hecho, solo cinco son estables, y otros cuatro tienen vidas medias superiores a mil millones de años. [ cita requerida ]
Otro efecto es evitar la desintegración beta de muchos nucleidos pares-pares en otro nucleido par-par del mismo número de masa pero menor energía, porque la desintegración que se produce paso a paso tendría que pasar por un nucleido impar-impar de mayor energía. (La desintegración beta doble directamente de par-par a par-par, saltando un nucleido impar-impar, solo es posible ocasionalmente, y es un proceso tan fuertemente obstaculizado que tiene una vida media mayor que mil millones de veces la edad del universo ). Esto da lugar a un mayor número de nucleidos pares-pares estables, hasta tres para algunos números de masa , y hasta siete para algunos números atómicos (de protones) y al menos cuatro para todos los elementos pares- Z estables más allá del hierro (excepto el estroncio y el plomo ). [ cita requerida ]
Como un núcleo con un número impar de protones es relativamente menos estable, los elementos impares tienden a tener menos isótopos estables. De los 26 elementos " monoisotópicos " que tienen un solo isótopo estable, todos menos uno tienen un número atómico impar; la única excepción es el berilio . Además, ningún elemento impar tiene más de dos isótopos estables, mientras que todos los elementos pares con isótopos estables, excepto el helio, el berilio y el carbono, tienen al menos tres. Solo un único elemento impar, el potasio , tiene tres isótopos primordiales; ninguno tiene más de tres. [ cita requerida ]
Las siguientes tablas muestran los elementos con nucleidos primordiales , lo que significa que el elemento aún puede identificarse en la Tierra a partir de fuentes naturales, ya que ha estado presente desde que la Tierra se formó a partir de la nebulosa solar. Por lo tanto, ninguno es hijo de vida más corta de nucleidos primordiales parentales de vida más larga. Se han excluido dos nucleidos que tienen vidas medias lo suficientemente largas como para ser primordiales, pero que aún no se han observado de manera concluyente como tales ( 244 Pu y 146 Sm). [ cita requerida ]
Las tablas de elementos están ordenadas en orden decreciente de número de nucleidos asociados a cada elemento. (Para una lista ordenada completamente en términos de vidas medias de nucleidos, con mezcla de elementos, véase Lista de nucleidos ). Se dan los nucleidos estables e inestables ( desintegraciones marcadas ), con símbolos para nucleidos inestables (radiactivos) en cursiva. Nótese que la ordenación no da los elementos en orden puro de nucleidos estables, ya que algunos elementos tienen un mayor número de nucleidos inestables de larga duración, lo que los coloca por delante de los elementos con un mayor número de nucleidos estables. Por convención, los nucleidos se cuentan como "estables" si nunca se ha observado su desintegración mediante experimentos o a partir de la observación de productos de desintegración (los nucleidos de vida extremadamente larga inestables solo en teoría, como el tantalio-180m, se cuentan como estables). [ cita requerida ]
La primera tabla corresponde a los elementos de número atómico par , que tienden a tener muchos más nucleidos primordiales, debido a la estabilidad que les confiere el apareamiento protón-protón. Se incluye una segunda tabla separada para los elementos de número atómico impar, que tienden a tener muchos menos nucleidos estables e inestables (primordiales) de larga duración. [ cita requerida ]
