Esta es una lista de elementos químicos por la estabilidad de sus isótopos . De los primeros 82 elementos de la tabla periódica , 80 tienen isótopos considerados estables. [1] En total, hay 251 isótopos estables conocidos.
Los núcleos atómicos están formados por protones y neutrones , que se atraen entre sí mediante la fuerza nuclear , mientras que los protones se repelen mediante la fuerza eléctrica debido a su carga positiva . Estas dos fuerzas compiten, lo que hace que algunas combinaciones de neutrones y protones sean más estables que otras. Los neutrones estabilizan el núcleo porque atraen 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 cada vez mayor de neutrones y 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 diversas vías de desintegración radiactiva , más comúnmente desintegración alfa , desintegración beta o captura de electrones . Se conocen muchos tipos raros de desintegración, como la fisión espontánea o la desintegración de cúmulos . (Consulte Desintegración radiactiva para obtener más detalles). [ cita necesaria ]
De los primeros 82 elementos de la tabla periódica , 80 tienen isótopos considerados estables. [1] Tradicionalmente se consideraba que el elemento 83, el bismuto, tenía el isótopo estable más pesado, el bismuto-209 , pero en 2003 investigadores en Orsay , Francia, midieron la vida media del209
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 algunos isótopos que ahora se consideran estables se desintegren con vidas medias extremadamente largas (como ocurre con209
Bi
). Esta lista muestra lo acordado por consenso de la comunidad científica a partir de 2023. [1]
Para cada uno de los 80 elementos estables, se da el número de isótopos estables. Se espera que solo 90 isótopos sean perfectamente estables, y 161 adicionales son energéticamente inestables [ cita necesaria ] pero nunca se ha observado que se desintegren. Así, 251 isótopos ( nucleidos ) son estables por definición (incluido el tantalio-180m, del 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 necesaria ]
En abril de 2019 se anunció que la vida media del xenón-124 se había medido en 1,8 × 10 22 años. Ésta es la vida media más larga medida directamente para cualquier isótopo inestable; [4] sólo la vida media del telurio-128 es más larga. [ cita necesaria ]
De los elementos químicos, solo 1 elemento ( estaño ) tiene 10 de estos 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, alrededor de 31 nucleidos de 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 superiores a 100 millones de años, lo que es mucho menos que la edad del Sistema Solar, pero suficiente para que algunos de ellos hayan sobrevivido. Estos 35 nucleidos radiactivos de origen natural comprenden los nucleidos radiactivos primordiales . 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 primordiales de vida más corta en la Tierra. [ cita necesaria ]
Uno de los nucleidos primordiales es el tantalio-180m , que se prevé que tendrá una vida media superior a 10-15 años , pero nunca se ha observado que se descomponga. La vida media aún más larga de 2,2 × 10 24 años del telurio-128 se midió mediante un método único para detectar su hija radiogénica xenón-128 y es la vida media más larga conocida medida experimentalmente. [5] Otro ejemplo notable es el único isótopo natural del bismuto, el bismuto-209 , que se ha predicho que es inestable y tiene una vida media muy larga, pero que se ha observado que se desintegra. Debido a sus largas vidas medias, estos isótopos todavía 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 decreciente de abundancia en la Tierra . [c] Para obtener una lista de nucleidos primordiales en orden de vida media, consulte Lista de nucleidos . [ cita necesaria ]
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; se sabe que todos los isótopos son altamente radiactivos y tienen vidas medias relativamente cortas (ver más abajo). Los elementos de esta lista están ordenados según 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 aún encontrarse en la Tierra, [d] mientras que todos los demás se producen por desintegración radiactiva o se sintetizan. en laboratorios y reactores nucleares . Sólo 13 de los 38 elementos conocidos pero inestables tienen isótopos con una vida media de al menos 100 años. Cada isótopo conocido de los 25 elementos restantes es altamente radiactivo; estos se utilizan en la investigación académica y, a veces, en la industria y la medicina. [e] Es posible que se revele que algunos de los elementos más pesados de la tabla periódica tienen isótopos aún no descubiertos con vidas más largas que las que se enumeran aquí. [F]
Alrededor de 338 nucleidos se encuentran naturalmente en la Tierra. Estos comprenden 251 isótopos estables, y con la adición de los 35 radioisótopos de vida larga con vidas medias superiores a 100 millones de años, un total de 286 nucleidos primordiales , como se señaló anteriormente. Los nucleidos encontrados naturalmente comprenden no sólo los 286 primordiales, sino que también incluyen alrededor de 52 isótopos más de vida corta (definida por una vida media inferior a 100 millones de años, demasiado corta para haber sobrevivido desde la formación de la Tierra) que son hijas de isótopos primordiales (como el radio del uranio ); o bien se obtienen mediante procesos naturales energéticos, como el carbono-14 obtenido a partir del nitrógeno atmosférico mediante bombardeo de rayos cósmicos . [ cita necesaria ]
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. Un efecto es que hay pocos nucleidos estables: de hecho, sólo cinco son estables y otros cuatro tienen vidas medias superiores a mil millones de años. [ cita necesaria ]
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 avanza paso a paso tendría que pasar a través de un nucleido impar-impar de mayor energía. ( La desintegración beta doble directamente de par-par a par-par, saltándose un nucleido impar-impar, sólo 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 genera un número mayor de nucleidos pares-pares estables, hasta tres para algunos números másicos , y hasta siete para algunos números atómicos (de protones) y al menos cuatro para todos los elementos Z pares estables más allá del hierro (excepto estroncio y plomo ). [ cita necesaria ]
Dado que 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 cada elemento par con isótopos estables, excepto el helio, el berilio y el carbono, tiene al menos tres. Sólo un elemento impar, el potasio , tiene tres isótopos primordiales; ninguno tiene más de tres. [ cita necesaria ]
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, ninguna es hija de vida más corta de padres primordiales 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 necesaria ]
Las tablas de elementos están ordenadas en orden decreciente de nucleidos asociados a cada elemento. (Para obtener una lista ordenada completamente en términos de vidas medias de nucleidos, con mezcla de elementos, consulte Lista de nucleidos ). Se dan nucleidos estables e inestables ( desintegraciones marcadas), con símbolos para nucleidos inestables (radiactivos) en cursiva. Tenga en cuenta que la clasificación no proporciona los elementos puramente en orden de nucleidos estables, ya que algunos elementos tienen una mayor cantidad de nucleidos inestables de vida larga, lo que los coloca por delante de elementos con una mayor cantidad de nucleidos estables. Por convención, los nucleidos se cuentan como "estables" si nunca se ha observado que se desintegren mediante experimentos o mediante la observación de productos de desintegración (los nucleidos de vida extremadamente larga, inestables sólo en teoría, como el tantalio-180m, se cuentan como estables). [ cita necesaria ]
La primera tabla es para elementos con números atómicos pares , que tienden a tener muchos más nucleidos primordiales, debido a la estabilidad que confiere el emparejamiento protón-protón. Se proporciona una segunda tabla separada para los elementos con números atómicos impares, que tienden a tener muchos menos nucleidos inestables estables y de vida larga (primordiales). [ cita necesaria ]
